1、頂板類型

    煤層頂板由偽頂、直接頂和老頂構(gòu)成。偽頂是指緊貼在煤層之上，極易垮落的薄巖層；直接頂是位于偽頂或煤層（無偽頂時）之上，一般由一層或幾層厚度不定的泥巖、頁巖、粉砂巖等比較容易垮落的巖層所組成，直接頂按穩(wěn)定性可分為：不穩(wěn)定頂板，中等穩(wěn)定頂板，穩(wěn)定頂板，堅硬頂板；老頂又叫基本頂，一般指位于直接頂之上（有時也直接位于煤層之上）厚而堅硬的巖層。

    頂板分為堅硬難冒頂板、破碎頂板和復合型頂板。堅硬難冒頂板是指直接頂巖層比較完整、堅硬（固），回柱后不能立即垮落的頂板。一般為砂巖、礫巖和石灰?guī)r。破碎頂板指的巖層的強度低、節(jié)理裂隙十分發(fā)育、整體性差，自穩(wěn)能力低，并在工作面控頂區(qū)范圍內(nèi)維護困難的頂板。

    2、頂板常見支護方式

    頂板常見支護方式有單體支柱支護、液壓支架支護、錨桿支護。

    單體支柱支護主要是指采用木支架，摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱支護。

    液壓支架是在摩擦式金屬支柱和單體液壓支柱等基礎上發(fā)展起來的采煤工作面機械化支護設備。

    錨桿支護主要是指用木錨桿、竹錨桿、金屬錨桿、樹脂錨桿、快硬水泥錨桿結(jié)合錨網(wǎng)進行支護的一種支護方式。

    一、 常見冒頂事故的預兆

    （一）局部冒頂?shù)念A兆

    （1）工作面遇有小地質(zhì)構(gòu)造，由于構(gòu)造破壞了巖層的完整性，容易發(fā)生局部冒頂。

    （2）頂板裂隙張開、裂隙增多，敲幫問頂時，聲音不正常。

    （3）頂板裂隙內(nèi)卡有活矸，存在掉碴、掉矸現(xiàn)象，掉大塊前往往先落小塊矸石。

    （4）煤層與頂板接觸面上，極薄的矸石片不斷脫落。這說明劈理（即頂板節(jié)理、裂隙和摩擦滑動面）張開，有冒頂?shù)目赡堋?/p>

    （5）淋頭水分離頂板劈理，常由于支護不及時面冒頂。

    （二）大型冒頂?shù)念A兆

    1、頂板的預兆

    （1）頂板的連續(xù)發(fā)生斷裂聲。這是由于直接頂與老頂發(fā)生離層，或頂板切斷而發(fā)生的聲響。有時采空區(qū)頂板發(fā)生像悶雷一樣的聲音，這是老頂板和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音。

    （2）掉碴。頂板巖層破碎下落，一般由少變多，由稀變密，這是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU信號。

    （3）頂板裂縫增加或裂隙張開。頂板的裂隙，一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙，一種是由于頂板下沉產(chǎn)生的彩動裂隙。人們常常在裂縫中插上木楔子，看它是否松動或掉下來，觀察裂縫是否擴大，以便做出預報。

    煤壁頂板有裂痕，冒頂之前茬口新；插上木楔觀動向，不斷監(jiān)控要留神

    （4）脫層。頂板快要冒落的時候，往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。檢查是否脫層可用“問頂”的方法，如果聲音清脆，表明頂板完好；如果頂板發(fā)生“空空”的響聲，說明上下巖層之間已經(jīng)脫離。

    2、煤壁的預兆

    由于冒頂前壓力增加，煤壁受壓后，煤質(zhì)變軟，片幫增多，使用電鉆打眼時，鉆眼省力，用采煤機割煤時負荷減少。

    3、支架的預兆

    使用木支架時，支架大量折斷、壓劈并發(fā)生聲音。

    4、工作面其他預兆

    含有瓦斯的煤層，冒頂前瓦斯涌出量突然增大，有淋水的頂板，淋水量增加。

    三、頂板事故的防治措施

    1、老頂來壓時的壓垮型冒頂預防

    壓垮型冒頂是指因工作面支護強度不足和頂板來壓引起支架大量壓壞而造成的冒頂事故。預防方法如下：

    （1）采煤工作面支架的初撐力應能平衡垮落帶直接頂及老巖層的重量。

    （2）采煤工作面的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層。

    （3）采煤工作面支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。

    2、破碎頂板大面積漏垮型冒頂預防

    由于煤層傾角大，直接頂又異常破碎，工作面支護不及時，在某個局部地點發(fā)生冒漏，破碎頂板就可能從這個地方開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導致漏垮型工作面冒頂。預防漏垮型冒頂?shù)拇胧┯校?/p>

    （1）先用合適的支柱，使工作面支護系統(tǒng)有足夠的支撐力和可縮量。

    （2）頂板必須背嚴背實

    （3）嚴禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出現(xiàn)局部冒頂。

    3、采煤工作面局部冒頂事故預防

    局部冒頂多發(fā)生在工作面上下端頭、煤壁區(qū)、放頂區(qū)等地點，許多垮面事故是由局部冒頂發(fā)展而成的，一般預防措施如下：

    （1）預防彩煤工作面冒頂?shù)囊话愦胧?/p>

    ①支護方式需和頂板巖性相適應，不同巖性的頂板要采用不同的支護方式。

    ②采煤后要及時支護。一般要采用超前掛金屬探梁或打臨時支柱的辦法及時支護，防止局部冒頂。

    ③工作面上下出口要有特種支架。一般要在上下出口范圍內(nèi)加設抬棚或木垛等，加強支護。

    ④防止放炮崩倒棚子，一是炮眼的布置必須合理，裝藥量要適當。二是支護質(zhì)量必須合格，要牢固有勁，不能打在浮煤浮矸上，三是留出炮道。如果放炮崩倒柱子，必須及時架設，不充許空頂。

    ⑤堅持執(zhí)行必要的制度。例如，敲幫問頂制度、驗收支架制度、崗位責任制、頂板分析制度和交接班制度等。應嚴格遵守作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程，嚴禁違章作業(yè)。

    （2）預防鑲嵌形頂板局部冒頂?shù)拇胧?/p>

    ①從地質(zhì)方面要盡量可能查明是否有鑲嵌形（俗稱鍋頂）頂板結(jié)構(gòu)，以便在制定作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程，以及選擇支架型式時，制定出針對性的措施和作出有針對性的設計。

    ②選擇支架型式時，必須選定能及時支護，超前支護的支架型式。

    ③明確規(guī)定支護操作人員必須首先安置探板、掛梁，不得在無支護區(qū)工作，其它人員，如攉煤工等均不得在無支護區(qū)工作。

    （3）預防脆性支架突然折斷造成局部冒頂?shù)拇胧?/p>

    ①木頂梁（大板梁）必須平行木紋理加工。

    ②帶有疤痕的木板梁絕對禁止使用。

    （4）預防局部空頂（空洞）冒落沖擊造成局部冒頂?shù)拇胧?/p>

    ①從支護方法上采取措施防止漏頂空頂。對頂板局部破碎處，采取超前支護的方法，將頂板扦嚴背實，防止漏頂。如掏梁窩的辦法。

    ②對漏頂采取封堵措施。對漏頂，不能任意擴大，形成大面積、大高度的空洞?？捎米残ǚê陀门菽舛虏牧线M行封堵。

    ③對已形成的空洞應采取預防冒落沖擊的措施。在單體支柱的工作面，空洞下的特殊支架必須是木垛。

    （5）預防采煤工作面過斷層時冒頂?shù)拇胧?/p>

    ①過斷層前，應先摸清工作面與斷層走向的交角，交角越小，工作面越危險，冒頂?shù)目赡苄栽酱?。斷層落差小的可直接采過去，落差較大的要采用挑頂臥底，工作面要加強支護。

    ②在斷層破碎地點，要垂直斷層面打帶帽頂柱，柱根要支在硬底上，在斷層兩側(cè)都要打木垛。

    ③挑頂過斷層時要丟底煤，支柱要穿木鞋，防止下沉臥底，過斷層時要丟底煤，為防止頂煤落下造成空頂，留頂煤處要剎嚴剎緊。

    4、掘進工作面冒頂?shù)姆乐?/p>

    （1）掘進頭冒頂事故的防治措施：

    ①堅持敲幫問頂。上班進入掘進工作面后，在打眼放炮前后均應敲幫問頂。

    ②檢查工作地點支架架設質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)不合格支架，必須先處理后施工。

    ③嚴格控制巷道掘進迎頭的空頂面積。當迎頭掘進中空頂面積超出規(guī)定的要求，或頂幫比較破碎時應及時設支架棚子支護裸露的頂板。背頂封幫要嚴實，切忌虛設。

    ④加強對巷道迎頭附近圍巖穩(wěn)定狀況的觀察。如果頂板松軟，或巷道接近斷層時，應采用前探梁支護頂板，并縮小棚距。

    ⑤掘進工作面放炮崩倒的棚子應由外向里逐架扶正背牢。

    ⑥厚煤層中下分層順槽掘進時，事先要探明頂板冒落矸石的壓實情況，掘進中要及時對前方老巷、構(gòu)造等情況及時觀察，并及時制定有效控制措施。

    ⑦在大傾角煤層中掘進順槽時，如果是破頂掘進，則要隨時隨刻注意支架封頂情況，出現(xiàn)空頂要及時打木垛封頂。如果發(fā)現(xiàn)上幫破頂處支架受力、變形較大，應及時加大斜撐或抬棚，提高支架的側(cè)向承載能力。

    （2）掘進巷道冒頂事故防治措施：

    ①可能的情況下巷道應布置在穩(wěn)定的巖體中，并盡量避免采動的影響。

    ②巷道支架應有足夠的支護強度以抗衡圍巖的壓力。

    ③巷道支架所能承受的變形量，應與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應。

    ④盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時，盡可能采用有初撐力的支架；特別注意頂與幫的背嚴背實問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。

    ⑤凡因支護失效而空頂?shù)牡攸c，重新支護時應先護頂，再施工。

    ⑥巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆老支架。

    ⑦在易發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性，可以在巷道的支架之間用拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防推倒。傾斜巷道中支架被推倒的可能性更大，其支架間拉撐件的強度、密度要適當加大。

    （3）掘進巷道交叉點處冒頂事故防治措施：

    ①開岔口應避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?/p>

    ②必須在開口抬棚支設穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚后支架棚。

    ③注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格，保證抬棚有足夠的強度。

    ④當開口處圍巖尖角被壓壞時，就及時采取加強抬棚穩(wěn)定性的措施。

    （4）掘進巷道過斷層等構(gòu)造變化帶時的安全措施。

    ①加強巷道掘進地段的地質(zhì)調(diào)查工作，特殊地段，應當有相應的針對性措施，否則不能開工。

    ②巷道在破碎帶中掘進，應做到一次成巷，盡可能縮短圍巖暴露時間。

    ③施工中嚴格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度。

    ④掘進工作面臨近斷層或穿斷層帶時，巷道支護應盡量采用砌璇或U型鋼可縮性支架支護，棚距要縮小。

    ⑤減少放炮裝藥量，除低因放炮對斷層附近破碎頂板的震動。

    ⑥減少空頂距離，及時支設臨時支架，永久支架要跟上，滯后距離不得大于2-4m。

    ⑦巷道支架背板要嚴實，一方面提高支架對圍巖的支護能力，另一方面要防止掘進中漏頂或漏幫。

    ⑧當斷層帶處頂板特別松軟、破碎時，要采用超前探梁支護的辦法管理端面不穩(wěn)定頂板，即用長5m左右的釬桿沿支架頂梁的周邊把斷層破碎帶處頂板裂隙圈起來。

    ⑨在掘進迎頭挖柱窩時，要先架好探板式撞楔，然后人在撞楔下工作。

    ⑩在頂板巖性突變地段，要及時打點柱支護突變帶頂板。對傘檐狀危害巖要及明敲掉，敲不下時，要在傘檐下打上撐柱，并在其下加密柱棚，可加打抬板棚。

    ⑩巷道臨近斷層等構(gòu)造帶時，放炮前還必須檢查掘進頭瓦斯等有害氣體的積存情況，工作面附近20m內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度不得超過1%。如果斷層與某含水層有水力聯(lián)系，事先還必須做好斷層水的疏排工作。

    （5）掘進巷道在開幫或貫通時的安全措施

    ①選好開幫和貫通的地點，要選在頂板和地質(zhì)條件比較好、遠離交岔點與停采線、煤柱等各種受集中承力影響的地方。

    ②要在貫通前進行超前探測，在兩巷貫通前15m打好超前鉆，探鉆眼深不得小于3m，并保持1.5m以上的超前探眼，以觀察異常。貫通掘進時放小炮，貫通后再刷大，防止冒頂。

    ③開幫貫通與被開幫貫通的巷道之間要保持一定的夾角。夾角在45°-90°之間為好。

    ④開幫貫通點附近的支架要加固好，要將受施工影響的棚子進行加強，其方法有挑棚、打點柱、設木垛等。

    ⑤開幫貫通巷道的交接處要及時扶上抬棚，抬棚承載能力應視圍巖性質(zhì)而定，一般選擇大于正常支護材料承載能力的2-3倍。

    ⑥要處理好被透點的積水及瓦斯等有害氣體。

    5、巷道維修冒頂事故的防治

    （1）維修井巷支護時，必須有安全措施。嚴防頂板冒落傷人、堵人和支架歪倒。

    （2）擴大和維修井巷連續(xù)撤換支換時，必須保證有在發(fā)生冒頂堵塞井巷人員能撤退的出口。在獨頭巷道維修支架時，必須由外向里逐架進行，并嚴禁人員進入維修地點以里。

    （3）撤掉支架前，應先加固工作地點的支架。架設和拆除支架時，在一架未完工之前，不得中止工作。撤換支架的工作應連續(xù)進行；不連續(xù)施工時，每次工作結(jié)束前，必須接頂封幫，確保工作地點安全。

    （4）維修傾斜井巷時，應停止行車；需要通車作業(yè)時，必須制定行車安全措施。嚴禁上、下段同時作業(yè)。

    四、采煤工作面冒頂時的避災自救措施

    （1）迅速撤退到安全地點。當發(fā)現(xiàn)工作地點有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡祝敃r又難以采取措施防止采煤工作面頂板冒落時，最好的避災措施是迅速離開危險區(qū)，撤退到安全地點。

    （2）遇險時要靠煤幫貼身站立或木垛處避災。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶嶋H情況來看，頂板沿煤壁冒落是很少見的，因此，當發(fā)生冒頂來不及撤退到安全地點時，遇險者應靠煤幫貼身站立避災，但要注意煤壁片幫傷人。另外，冒頂時可能將支柱壓斷或推倒，但在一般情況下是不可能壓垮或推倒質(zhì)量合格的木垛。因此，如遇險者所在位置靠近木垛時，可撤至木垛處避災。

    （3）遇險后立即發(fā)出呼救信號，冒頂對人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩(wěn)定后，遇險者應立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、巖塊（可能贊成新的冒落時，則不能敲打，只能呼叫）等方法，發(fā)出有規(guī)律、不間斷的呼救信號，以便救護人員和撤出人員了解災情，組織力量進行搶救。

    遇險人員要積極配合外部的營救工作。冒頂后被煤矸、物料等埋壓的人員，不要驚慌失措，在條件不允許時切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險，以免造成事故擴大。被冒頂隔堵的人員，應在遇險地點有組織地維護好自身安全，構(gòu)筑脫險通道，配合外部的營救工作，為提前脫險創(chuàng)造良好的條件。

    五、獨頭巷道迎頭冒頂被堵人員應急措施

    （1）遇險人員要正視已發(fā)生的災害，切忌驚惶失措，堅信礦領導和同志們一定會積極進行搶救。應迅速組織起來，主動聽從災區(qū)中班組長和有經(jīng)驗的老工人的指揮。團結(jié)協(xié)作，盡量減少體力的隔堵區(qū)的氧氣消耗，有計劃地使用飲水、食物和礦燈等，做好較長時間避災的準備。

    （2）如人員被困地點有電話，應立即用電話匯報災情、遇險人數(shù)和計劃采取的避災自救措施；否則，應采用敲擊鋼軌、管道和巖石等方法，發(fā)生有規(guī)律的呼救信號，并每隔一定時間敲擊一次。不間斷地發(fā)出信號，以便營救人員了解災情，組織力量進行搶救。

    （3）維護加固冒落地點和人員躲避處的支架，并派人檢查，以防止冒頂進一步擴大，保障被堵人員避災時的安全。

    （4）如人員被困地點有壓風管，應打開壓風管給被困人員輸送新鮮空氣，并稀釋被隔堵空間的瓦斯?jié)舛龋⒁獗Ｅ?/p>