頂板事故的預防、處置和自救互救知識
頂板事故的預防、處置和自救互救知識
第一節 概 述
一、頂板類型
1、頂板
位于煤層上面的巖層稱為頂板，煤層頂板自下而上分為偽頂、直接頂和老頂。
偽頂是指緊貼在煤層之上，極易垮落的薄巖層。特點：一般約0.2-0.4m的頁巖，隨落煤而掉，極難支護。
直接頂是位于偽頂或煤層(無偽頂時)之上，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。特點：一般在回柱(移架)后，很快就會垮落。
直接頂按穩定性可分為：不穩定頂板，中等穩定頂板，穩定頂板，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。一般為砂巖、礫巖和石灰巖。特點：厚度大，巖性較堅硬，呈周期性垮落。
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，回柱(移架)后不能立即垮落的頂板。破碎頂板是指巖層的強度低、節理裂隙十分發育、整體性差、自穩能力低，并在工作面控頂區范圍內維護困難的頂板。復合型頂板是指由下軟上硬多層巖石組成的頂板。
2、底板
位于煤層下面的巖層稱為底板。煤層底板自上而下分為直接底和老底。
直接底是指位于煤層下面的巖層，一般由泥巖組成。特點：容易遇水膨脹，引起底鼓現象。
老底又叫基本底是指位于直接底或煤層(無直接底時)之下的巖層，一般由砂巖或石灰巖等堅固的巖層組成。
煤層頂底板如圖5-1所示。
圖5-1煤層頂底板
二、基本概念
1、初次來壓、周期來壓
初次來壓——系指老頂第一次斷裂垮落，從而導致采面來壓的現象，叫做老頂初次來壓。
周期來壓——由于老頂周期性失穩，而引起頂板來壓的現象，稱之為周期來壓。
2、初次放頂
初次放頂在此是廣義的概念，系指從切眼裝面，到初次來壓結束，這一時段，叫采面初次放頂期間。初次放頂期間是較大頂板事故多發期。必須加強“精細化”管理。
3、初撐力
系指人們使用升柱工具，給支柱對頂板的主動支撐力叫初撐力，它是回采工作面頂板管理最重要的一項指標。
4、礦山壓力
由于采掘工程破壞了原巖應力，而引起圍巖應力重新分布，這種應力重新分布過程中的力稱礦山壓力。
三、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。
(一)單體液壓支柱
1、單體液壓支柱
單體液壓支柱如圖5-2 所示。
單體液壓支柱是依靠高壓乳化液為工作液的支柱，有外注式和內注式兩種。目前，被廣泛應用的是外注式單體液壓支柱。
單體液壓支柱主要由頂蓋、活柱體、三通閥、油缸、復位彈簧和底座組成。升柱時，高壓乳化液由注液槍經三用閥中的單向閥進入支柱腔體內，活柱上升并支撐頂板;升好柱后取下注液槍，升柱完成;當頂板下沉來壓時，支柱在安全閥的控制下，隨活柱下縮，始終保持30t的支撐力，回柱時，打開卸載閥，乳化液外泄，活柱在復位彈簧作用下回縮。
圖5-2 單體液壓支柱
2、π型梁
π型梁是由兩根π型鋼梁對焊而成的鋼梁，其長度有2.4m和2.6m兩種。使用π型梁支護優點：首先避免了一梁一柱的單腿棚出現，增加了支架的穩定性。其次，使用π型梁可以超前支護采煤工作面暴露的頂板，在工作面回柱放頂中，由于有主、副梁之間相互支撐，頂板事故少。
(二)液壓支架
1、 液壓支架的概述
液壓支架如圖5-3所示
液壓支架是綜采設備的重要組成部分。它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區，防止矸石進入回采工作面和推進輸送機。它與采煤機配套使用，實現采煤綜合機械化，解決機械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進一步改善和提高采煤和運輸設備的效能，減輕煤礦工人的勞動強度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。近年來，我國液壓支架的研制工作發展很快，從基本上依靠進口，發展到自行設計、自行制造，而且品種繁多、功能齊全、質量可靠。
2、液壓支架的分類
液壓支架的型式很多。根據液壓支架與頂板相互作用的原理進行分類，液壓支架可分為三大類：支撐式、掩護式、支撐掩護式。支撐式支架有跺式支架和節式支架兩種;掩護式支架有支頂式和支掩式兩種;支撐掩護式有支頂式和混合式兩種。放頂煤支架(中國特色的產品，放頂煤工藝是中國人創造的)按照控制系統和工作阻力的分類： 低端液壓支架(操縱閥采用手動控制的閥)工作阻力在10000kN以下 ;高端液壓支架或者說一次采全高支架，工作阻力在10000KN以上，操縱閥采用電液伺服控制。
3、主要用途和適用范圍
液壓支架是一種利用液體壓力產生支撐力并實現自動移設來進行頂板支護和管理的一種液壓動力裝置，是綜合機械化采煤不可缺少的配套設備。主要用于水平面和小于等于10度的緩傾斜厚煤層沿底板一次放頂煤采全高開采的長壁綜采工作面，也適用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤綜采工作面。
4、性能特點
(1)縱橫向穩定性好 (2)防護性能強
(3)移架速度快 (4)對頂板適應性強
圖5-3 液壓支架
(三)錨桿支護
錨桿支護如圖5-4所示 。
錨桿支護目前是我國國有煤礦采用最多的支護形式。具有支護成本低廉、效果良好等優點。目前，在我國煤礦井下使用的錨桿支護有木錨桿、竹錨桿、鋼絲繩錨桿、金屬管縫式錨桿、鋼筋錨桿和玻璃鋼錨桿。各種錨桿的錨固方式不同，但支護原理及效果基本一致。錨桿支護的配套形式有錨噴支護、錨網支護、錨網噴支護、錨桿鋼帶支護等，這些支護形式擴寬了錨桿支護的使用范圍。
圖5-4 錨桿支護
第二節 頂板事故的預防
頂板事故是指：在井下建設和生產過程中，因為頂板意外冒落造成的人員傷亡、設備損壞和生產中止等事故。任何一個井下作業人員每時每刻都在和頂板打交道，疏忽了就要挨砸。
頂板事故是煤礦五大自然災害之一。它的特點是：占全國煤礦事故總起數的比例和總死亡人數的比例最高;在特大事故中所占比例較小和一次死亡人數較少。據統計，2005年全國煤礦頂板事故起數占全國煤礦事故總起數的52.92%;頂板事故死亡人數占死亡總人數的33.33%。但是，在一次死亡10人以上特大事故中，頂板事故僅占0.85%;頂板事故一次死亡平均人數為1.13人。
一、冒頂原因
井下采掘工作面發生冒頂的原因很多，也很復雜。但總的來說主要有以下兩方面的原因。
1、客觀原因
(1)采煤過程中因圍巖應力重新分布、采煤方法選擇不當和巷道布置位置不合理，所需支承壓力大于支護的支撐力，從而造成頂板垮落冒頂事故。
(2)工作面遇到突然出現的地質構造，在按章作業情況下，因設計時資料不全，也會發生冒頂現象。如采煤工作面出現小斷層，工作中沒注意分析與觀察，采取通常的支護方法往往發生冒頂事故。
2、主觀原因
(1)采掘工作規格質量低劣。作業時不堅持敲幫問頂，發現隱患不及時排除;控頂距離掌握不當;空頂作業;違章放炮;冒險回柱作業。
(2)管理不善。煤礦生產管理不同于其他行業，井下生產條件隨時有所變化，生產管理者不深入現場，不帶班作業，不嚴格按三大規程辦事，盲目開采、違章指揮、紀律松弛等，常常會造成事故。
二、礦井頂板事故的分類及危害
1、礦井頂板事故的分類
隨著液壓支架的使用及頂板事故的研究和預防技術的逐步完善，頂板事故有所下降，但仍然是煤礦生產的主要災害之一。
按冒頂范圍，可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類;按發生冒頂事故的力學原因，可將頂板事故分為壓垮型冒頂、推垮型冒頂和漏垮型冒頂三類。
(1)局部冒頂是指范圍不大，傷亡人數不多(1-2人)的冒頂。實際煤礦生產中，局部冒頂事故的次數遠多于大型冒頂事故，約占采場冒頂事故的70%，總的危害比較大。
(2)大型冒頂事故是指范圍較大，傷亡人數較多(每次死亡3人以上)的冒頂。采煤工作面大型冒頂包括基本頂來壓時的壓垮型冒頂、厚層難冒頂板大面積冒頂、直接頂導致的壓垮型冒頂、大面積漏垮型冒頂、復合頂板推垮型冒頂、金屬網下推垮型冒頂、大塊游離頂板旋轉推垮型冒頂、采空區冒矸沖入采場的推垮型冒頂及沖擊推垮型冒頂。巷道大型頂板事故多發生在局部冒頂附近及地質破壞帶附近。
2、礦井頂板事故的危害
礦井頂板事故的危害表現為以下幾個方面：
(1)無論是局部冒頂還是大型冒頂，事故發生后，一般都會推倒支架、埋壓設備，造成停電、停風，給安全管理帶來困難，對安全生產不利。
(2)如果是地質構造帶附近的冒頂事故，不僅給生產造成麻煩，而且有時會引起透水事故的發生。
(3)在有瓦斯涌出區附近發生冒頂事故將伴有瓦斯的突出，易造成瓦斯事故。
(4)如果是采掘工作面發生冒頂事故，一旦人員被堵或被埋，將造成人員傷亡。
三、冒頂事故的預兆
1、局部冒頂的預兆
(1)響聲。頂板壓力急劇增大時，支架或支柱下縮發出很大聲響，有時還會出現頂板發生斷裂的悶雷聲(即煤炮、板炮)。
(2)掉渣。頂板嚴重破裂時，出現頂板掉渣現象，掉渣越多，說明頂板壓力越大。在人工頂板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，這就是發生冒頂的危險信號。
(3)片幫。冒頂前煤壁所受壓力增加，變得松軟，片幫煤比平時多。
(4)裂縫。頂板的裂縫，一種是地質構造產生的自然裂隙，一種是由于采空區頂板下沉引起的采動裂隙。老工人的經驗是：流水的裂隙有危險，因為它深;縫里有煤泥、水銹的不危險，因為它是老縫;茬口新的有危險，因為它是新生的。如果這種裂縫加深加寬，說明頂板繼續惡化。
(5)離層。頂板快要冒落的時候，往往出現離層現象。離層系指采面頂板發生層間脫離，從而失去了層間“控制”和依存關系。
(6)漏頂。破碎的偽頂或直接頂，在大面積冒頂以前，有時因為背頂不嚴和支架不牢出現漏頂現象。漏頂如不及時處理，會使棚頂托空、支架松動，頂板巖石繼續冒落，就會造成沒有聲響的大冒頂。
(7)瓦斯涌出量突然增大。
(8)頂板的淋水明顯增加。
2、大面積冒頂的預兆
采煤工作面隨回柱放頂工作進行，直接頂逐漸垮落，如果直接頂垮落后未能充滿采空區，則堅硬的基本頂要發生周期來壓。來壓時煤壁受壓發生變化，造成工作面壓力集中，在這個變化過程中工作面頂板、煤幫、支架都會出現基本頂來壓前的各種預兆。
(1)頂板的預兆。頂板連續發出斷裂聲，這是由于直接頂和基本頂發生離層，或頂板切斷而發出的聲音。有時采空區頂板發出像悶雷的聲音，這是基本頂和上方巖層產生離層或斷裂的聲音。頂板巖層破碎下落，稱為掉渣。這種掉渣一般由少逐漸增多，由稀而變密。頂板的裂縫增加或裂隙張開，并產生大量的下沉。
(2)煤幫的預兆。由于冒頂前壓力增大，煤壁受壓后，煤質變軟變酥而片幫增多。片幫速度比平時快，片幫程度嚴重。同時由于煤壁片幫，導致頂板裸露，破碎的直接頂失去支撐也會發生冒頂。
(3)支架的預兆。采煤工作面冒頂前反應在支架上的預兆有活柱下縮速度加快，下縮量增大，支柱被壓折壓彎或支柱整體向一側傾斜。掘進工作面棚子及前探支架被壓彎壓劈。這些都說明頂板壓力極大，而且支架已難以控制頂板，冒頂事故會立刻發生。
(4)瓦斯和水的預兆。含瓦斯煤層，瓦斯涌出量突然增加;有淋水的頂板，淋水增加。
四、冒頂事故常發的地點及原因
(一)采煤工作面局部冒頂事故常發的地點及原因
采掘工作面或井下其他工作地點的冒頂事故大多數屬于局部冒頂事故。工作面發生局部冒頂的原因主要有兩個：一是直接頂被破壞后，由于失去有效的支護而造成局部冒頂;二是基本頂下沉壓迫直接頂破壞工作面支架造成局部冒頂。
采煤工作面頂板事故常發生在靠近兩線(煤壁線、放頂線)、兩口(采場兩端)及地質破壞帶附近。
1、靠煤壁附近的局部冒頂。
如圖5-5 所示。
煤層的直接頂中，存在多組相交裂隙時，這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊，極易發生脫落。在采煤后，如果支護不及時，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故。
圖5-5 煤壁附近局部冒頂
2、放頂線附近的局部冒頂。
如圖5-6所示。
放頂線附近的局部冒頂主要發生在使用單體支柱的工作面。放頂線上支柱受力是不均勻的，當人工回拆“吃勁”的柱子時，往往柱子一倒下頂板就冒落，如果回柱工來不及退到安全地點，就可能被砸中而造成頂板事故。當頂板中存在被斷層、裂隙、層理等切割而形成的大塊游離巖塊時，回柱后游離巖塊就會旋轉，可能推倒采場支架導致發生局部冒頂。在金屬網假頂下回柱放頂時，由于網上有大塊游離巖塊，也可能會發生上述的因游離巖塊旋轉而推倒支架的局部冒頂。
圖5-6 放頂線局部冒頂
3、采場兩端的局部冒頂。
對于單體支柱工作面，采場兩端包括工作面兩端的機頭、機尾附近以及與工作面相連的巷道。在工作面兩端機頭、機尾處，暴露的空間大，支承壓力集中，巷道提前掘進，引發了巷道周邊的變形與破壞，因此要經常進行機頭、機尾的移置工作。拆除老支柱支設新支柱時，碎頂可能進一步松動冒落。隨著采煤工作面的推進，要拆掉原巷道支架的一個棚腿，換用抬棚支承棚梁，在這一拆一支之間，碎頂也可能冒落。
4、地質破壞帶附近的局部冒頂。
地質破壞帶及附近的頂板裂隙發育、破碎，斷層面間多充以粉狀或泥狀物，斷層面都比較尖滑，使上、下盤之間的巖石無黏結力，尤其是斷層面成為導水裂隙時，更是彼此分離。單體支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的斷層時，在頂板活動過程中，斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑，從而推倒工作面支架，造成局部冒頂。
(二)采煤工作面大面積冒頂事故常發的地點及原因
1、大面積冒頂事故常發的地點
(1)開切眼附近。在這個區域，頂板上部硬巖基本頂兩邊都受煤柱支承，不容易下沉，這就給下部軟巖層直接頂的下沉離層創造了有利條件。
(2)地質破壞帶(斷層、褶曲)附近。在這些地點頂板下部直接頂巖層破斷后易形成大塊巖體并下滑。
(3)老巷附近。由于老巷頂板破壞，直接頂易破斷。
(4)傾角大的地段。這些地段由于重力作用，而使巖石傾斜下滑力加大。
(5)頂板巖層含水地段。這些地段摩擦系數降低，阻力大為減少。
(6)局部冒頂區附近也有可能導致大冒頂。
近幾年來，在采煤工作面大面積冒頂事故中，復合頂板下推垮型事故比較多，傷亡也較大。所謂“復合頂板”，其總的概念是：煤層頂板由下軟上硬不同巖性的巖層所組成，軟硬巖層間夾有煤線或薄層軟弱巖層，下部軟巖層的厚度一般大于0.5m，而且不大于煤層采高。
2、基本頂來壓時的壓垮型冒頂發生的條件與原因
(1)發生壓垮型冒頂事故的一般條件如下：
?、僦苯禹敱容^薄，其厚度小于煤層采高的2-3倍，冒落后不能充填滿采空區。
?、谥苯禹斏厦婊卷敺謱雍穸刃∮?-6m，初次來壓步距為20-30m，或更大一些。
?、鄄擅汗ぷ髅嬷?，當支柱的初撐力較低時，基本頂斷裂在煤壁之內。當工作面推進到基本頂斷裂線附近時，頂板出現臺階下沉，這時基本頂巖塊的重量全部由采場支架承擔。
(2)基本頂來壓時的壓垮型冒頂事故的原因如下：
?、倏迓鋷Щ卷攷r塊壓壞采煤工作面支架，導致冒頂。
?、诳迓鋷Щ卷攷r塊沖擊壓壞采煤工作面支架導致冒頂。由于采煤工作面支架初撐力不足，在基本頂巖塊未明顯運動之前，直接頂與基本頂已發生離層。當基本頂巖塊向下運動時，采煤工作面支架要受沖擊載荷，支架容易被破壞，從而導致冒頂。
綜采工作面如遇基本頂沖擊來壓，可能將支架壓死、壓壞(立柱液壓缸炸裂、平衡千斤頂拉壞等)或壓入底板，發生頂板事故。
3、厚層難冒頂板大面積冒頂發生的條件與原因
如圖5-7所示。
當煤層頂板是整體厚層硬巖層頂板(如砂巖、砂礫巖、礫巖等)，分層厚度大于5-6m時，它們要懸露幾千平方米、幾萬平方米甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的頂板在極短時間內冒落下來，不僅由于重力的作用會產生嚴重的沖擊破壞力，而且更嚴重的是會把已采空間的空氣瞬時擠出，形成巨大的暴風，破壞力極強。
關于厚層難垮頂板大面積切冒的機理，有兩種解釋：一是頂板大面積懸露后，因彎曲應力超過其強度，導致頂板巖層斷裂，并大面積垮落;二是頂板大面積懸露后，采空區近邊煤柱上方巖層的剪應力超過其極限強度，導致頂板巖層大面積冒落。
圖5-7 老頂斷裂運動沖砸冒頂
4、大面積漏垮型冒頂發生原因
由于煤層傾角較大，直接頂又異常破碎，采場支護系統中如果某個地點失效發生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個地點開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩，導致工作面漏垮型冒頂。
5、復合頂板推垮型冒頂的特征與機理
推垮型冒頂是指因水平推力作用使工作面支架大量傾斜而造成的冒頂事故。復合頂板由下軟上硬巖層構成，下部軟巖層可能是一個整層，也可能是由幾個分層組成的分層組。這里的軟巖層與硬巖層只是個形象的說法，實際上是指：采動后下部巖層或因巖石強度降低，或因分層薄，其撓度比上部巖層大，向下彎曲得多，而上、下部巖層間又沒有多大的黏結力，因此，下部巖層與上部巖層形成離層，從外表看，似乎是下部巖層較軟，上部巖層較硬。
(1)復合頂板的特征如下：
?、倜簩禹敯逵上萝浬嫌膊煌瑤r性的巖層組成。
?、谲?、硬巖層間有煤線或薄層軟弱巖層。
?、巯虏寇泿r層的厚度大于0.5m，小于3.0m。
(2)復合頂板推垮型冒頂的機理如下：
?、僦е某鯎瘟π?，軟硬巖層下沉不同步，軟快而硬慢，從而導致軟巖層與其上部硬巖層離層。
?、谙挛卉泿r斷裂出六面體的原因：一是地質構造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙;二是巷道布置原因，即在工作面開采范圍內存在沿走向或沿傾向的舊巷、下沉、斷裂;三是由于支柱初撐力低，導致下位軟巖層斷裂。
6、金屬網下推垮型冒頂發生的原因
回采下分層時，金屬網假頂處于下列兩種情況時，可能發生推垮型冒頂：
(1)當上、下分層開切眼垂直布置時，在開切眼附近，金屬網上的碎矸石與上部斷裂了的硬巖大塊之間存在一個空隙。
(2)當下分層開切眼內錯布置時，雖然金屬網上的碎矸與上部斷裂了的硬巖大塊之間不存在空隙，但是一般也難以膠結在一起。
金屬網下推垮型冒頂的全過程，分為以下兩個階段：
(1)形成網兜階段。這是由工作面內某位置支護失效導致的。如果周圍支架的穩定性很好，一般不會發展到第二階段，即不至于發生冒頂事故。
(2)推垮工作面階段。在開切眼附近，金屬網碎矸之上有空隙，或者由于支架初撐力小，而使網上碎矸石與上位斷裂的硬巖大塊離層，這就造成網下單體支柱不穩定。在網兜沿傾斜推力的作用下，網兜下方的支柱由迎山變成反山，最終造成推垮型冒頂。
這兩個階段很有可能間隔很短時間。
(三)巷道頂部事故常發的地點及原因
巷道頂部事故多發生在掘進工作面及巷道交叉點，巷道頂板死亡事故80%以上是發生在這些地點?？梢?，預防巷道頂板事故，關注事故多發地點是十分必要的。
當巷道圍巖應力比較大、圍巖本身又比較軟弱或破碎、支架的支撐力和可縮量又不夠時，在較大應力作用下，可能損壞支架，形成巷道冒頂，導致頂板事故。
巷道頂板事故形式多種多樣，發生的條件也各不相同，但它們在某些方面存在著共同點。根據這些事故發生的原因與條件，可以制定出防范頂板事故發生的相應措施。
1、掘進工作面冒頂事故的原因
掘進工作面冒頂的原因有以下兩類：
(1)掘進破巖后，頂部存在將與巖體失去聯系的巖塊，如果支護不及時，該巖塊可能與巖體失去聯系而冒落。
(2)掘進工作面附近已支護部分的頂部存在與巖體完全失去聯系的巖塊，一旦支護失效，就會冒落造成事故。
在斷層、褶曲等地質構造破碎帶掘進巷道時頂部浮石的冒落，在層理裂隙發育的巖層中掘進巷道時頂板冒落等，都屬于第一類型的冒頂。因爆破不慎崩倒附近支架而導致的冒頂，因接頂不嚴實而導致巖塊砸壞支架的冒頂，則屬于第二類型的冒頂。
這兩種類型的冒頂有可能同時發生。例如，掘進工作面無支護部分片幫冒頂推倒附近支架，導致更大范圍的冒頂。
2、巷道交叉處冒頂的原因
巷道交叉處冒頂事故往往發生的巷道開岔的時候，因為開岔口需要架設扣棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開岔處巷道頂部存在與巖體失去聯系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設抬棚的強度不夠或穩定性不夠，就可能造成冒頂事故。
3、壓垮型冒頂的原因
壓垮型冒頂是巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導致巷道頂部的巖塊冒落，從而形成事故。
巷道支架所受力的大小，與圍巖受力后所處的力學狀態關系極大。若圍巖受力后仍處于彈性狀態，本身承載能力大而變形小，巷道支架感受不到多大的壓力，當然也不會被損壞。如果圍巖受力后處于塑性狀態，本身有一定的承載能力但也會向巷道空間伸展，巷道支架就會感受較大的壓力，若巷道支架的支撐力或可縮性不足，就可能被壓壞。當圍巖受力后呈破碎狀態，本身無承載能力，并且大量向巷道空間伸展，這時巷道支架就會受到強大的壓力，很難不被損壞。
巷道圍巖受力后所處的力學狀態，由兩方面因素決定：一是巖體本身的強度以及受到層理裂隙等構造破壞的情況;二是所受力的大小。巷道圍巖受力的大小，也有兩方面因素：一是由巷道所處位置決定的自重應力和構造力;二是由采掘引起的支撐壓力。
4、漏垮型冒頂的原因
如圖5-8所示
漏垮型冒頂是因無支護巷道或支護失效巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落，形成事故。
5、推垮型冒頂的原因
推垮型冒頂是因為巷道頂板破碎后，在其運動過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩定性不夠，可能被推倒而冒頂，從而形成事故。
預防推垮型冒頂的主要措施是提高支架的穩定性，可以在巷道的支架之間用撐木或拉桿連接固定，增加支架的穩定性，以防推倒。在傾斜巷道中架設支架，應有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道軸線方向的分力。
圖5-8 漏垮型冒頂
五、預防冒頂的探測方法
試探有沒有冒頂危險的方法主要有：
1、觀察預兆法。頂板來壓預兆主要有聲響、掉渣、片幫、出現裂縫、漏頂、離層等現象。由有經驗的老工人，認真觀察工作面圍巖及支護的變異情況，直觀判斷有無冒頂的危險。
2、木楔探測法。在工作面頂板(圍巖)的裂縫中打入小木楔，過一段時間進行一次檢查，如發現木楔松動或者脫落，說明圍巖(頂板)裂縫受礦壓影響在逐漸增大，預示有冒頂險情。
3、敲幫問頂法。這是最常用的方法，生產中的一項基本制度即敲幫問頂制。其中又分錘擊判斷聲法和振動探測法兩種。前者是用鎬或鐵棍輕輕敲擊頂板和幫壁，若發出的是“當當”的清脆聲，則表明圍巖完好，暫無冒落危險;若發出“噗噗”的沉悶聲，表明頂板已發生剝離或斷裂，是冒頂或片幫的危險征兆。后者是對斷裂巖塊體積較大或松軟巖石(或煤層)，用判聲法難以判別時進行探測的方法。具體做法是：用一手手指扶在頂板下面，另一手用鎬、大錘或鐵棍敲打頂板，如果手指感覺到頂板發生輕微震動，則表明此處頂板已經離層或斷裂。采用這種操作方式，人應站在支護完好的安全地點進行。
4、儀器探測法。大面積冒頂可以用微振儀、地音儀和超聲波地層應力儀等進行探測。厚層堅硬巖層的破壞過程，長的在冒頂前幾十天就出現聲響和其他異?，F象，短的在冒頂前幾天，甚至幾小時也會出現預兆。因此，根據儀器測量的結果，再結合歷次冒頂預兆的特征，可以對大面積冒頂進行較準確的預報，避免造成災害。
六、冒頂的預防措施
(一)采煤工作面局部冒頂的預防措施
1、預防單體支柱工作面靠近煤壁附近局部冒頂措施
如圖 5-9所示
(1)采用能及時支護懸露頂板的支架，如正懸臂交錯頂梁支架、倒懸臂錯梁直線柱支架等;提高支柱的初撐力，在金屬網下，可以采用長鋼梁對棚邁步支架。
(2)盡量使工作面與煤層的主要節理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。煤層一旦片幫，應掏梁窩超前支護，防止冒頂。
圖5-9 正懸臂交錯頂梁支架、錯梁直線柱支架布置
2、預防綜采工作面的局部冒頂措施
主要是發生在靠近煤壁附近的漏冒型冒頂。其預防措施如下：
(1)支架設計上，采用長側護板、整體頂梁及內伸縮式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撐力。
(2)工藝操作上，采煤機過后，及時伸出伸縮梁，及時擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7°。
(3)當碎頂范圍較大時(比如過斷層破碎帶等)，則應對破碎直接頂注入樹脂類黏結劑使其固化，以防止冒頂。
3、預防放頂線附近局部冒頂措施
其預防措施如下：
(1)加強地質及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸。
(2)在大巖塊范圍內加強支護。
(3)當大巖塊沿工作面推進方向的長度超過一次放頂步距時，在大巖塊的范圍內要延長控頂距。
4、預防采場兩端局部冒頂措施
其預防措施如下：
(1)為預防采場兩端發生漏冒，可在機頭機尾處各應用四對一梁三柱的鋼梁抬棚支護(即四對八梁支護)，每對抬棚隨機頭機尾的推移邁步前移。在工作面巷道相連處，宜用一對抬棚邁步前移，托住原巷道支架的棚梁。
(2)在超前工作面10m以內，巷道支架應加雙中心柱;超前工作面10-20m，巷道支架應加單中心柱，以預防冒頂。
(3)綜采時，如果工作面兩端沒有應用端頭支架，則在工作面與巷道相連處，需用一對邁步抬棚。此外，超前工作面20m內的巷道支架也應用中心柱加強。
5、預防地質破壞帶附近局部冒頂措施
其預防措施如下：
(1)為預防這類頂板事故，應在斷層兩側加強支護，并迎著巖塊可能滑下的方向支設戧棚或戧柱。
(2)對于有些綜采、高檔普采和普采工作面，采煤過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤，不漏矸石，可采用全楔式木錨桿。
(3)當斷層處的頂板特別破碎，用錨桿錨固的效果不佳時，可采用注入法，將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中，進行預加固。
(二)采煤工作面大面積冒頂的預防措施
1、采煤工作面大面積冒頂的一般預防措施
(1)提高單體支柱的初撐力和剛度。由于使用的單體液壓支柱初撐力小、剛度差，易導致煤層復合頂板離層，使采煤工作面支架不穩定。
(2)提高支架的穩定性。煤層傾角大或在工作面仰斜推進時，為防止頂板沿傾斜方向滑動推到支架，應采用斜撐、抬棚、等特種支架來增加支架的穩定性。
(3)嚴格控制采高。開采厚煤層第一分層要控制采高，使直接頂冒落后破碎膨脹能充滿采空區。這種措施的目的在于堵住冒落大塊巖石的滑動。
(4)采煤工作面初采時不要反向開采。有的礦為了提高采出率，在初采時向相反方向采幾排煤柱，如果是復合頂板，開切眼處頂板暴露日久，已離層斷裂，當在反向推進范圍內初次放頂時，很容易在原開切眼處誘發推垮型冒頂事故。
(5)掘進回風、運輸巷時不得破壞復合頂板。挑頂掘進回風、運輸巷，就破壞了復合頂板的完整性，易造成推垮型冒頂事故。
(6)高壓注水和強制放頂。對于堅硬難冒頂板可以用微振儀、地音儀和超聲波地層應力儀等進行監測，做好來壓預報，避免造成災害。具體可以采用頂板高壓注水和強制放頂等措施來改變巖體的物理力學性質，以減小頂板懸露及冒落面積。
(7)加強礦井生產地質工作，加強礦壓的預測預報。
此外，還可以改變工作面推進方向，如采用偽俯斜開采，防止推垮型大冒頂。
2、預防基本頂來壓時的壓垮型冒頂事故措施
(1)采場支架的初撐力，應能保證直接頂與基本頂之間不離層。
(2)采場支架的可縮量，應能滿足裂隙帶基本頂下沉的要求。
(3)普采工作面遇到平行工作面的斷層時，在斷層范圍內要加強工作面支護，不得采用正常辦法回柱。
(4)采場支架的支撐力，應能平衡垮落帶直接頂及基本頂巖層的質量。
(5)遇到平行工作面的斷層時，如果工作面支護是單體支柱，當斷層剛露出煤壁時，在斷層范圍內就要及時加強工作面支護不得采用正?；刂?如果工作面支護是液壓自移支架，若支架的工作阻力有較大的富余，則工作面可以正常推進，若支架的工作阻力沒有太大的富余，則應考慮使工作面與斷層斜交或在采空區挑頂的措施過斷層。
3、預防厚層難冒頂板大面積冒頂事故的措施
(1)頂板高壓注水。從工作面平巷向頂板打深孔，進行高壓注水，注水泵最大壓力15MPa。頂板注水可起弱化頂板和擴大巖層中的裂隙及弱面的作用。其主要機理是：注水溶解頂板巖層中的膠結物和部分礦物，削弱層間黏結力，高壓水可以形成水楔，擴大和增加巖層中的裂隙與弱面。因此，注水巖石的強度將顯著降低。
(2)強制放頂。所謂強制放頂，就是用爆破的方法(主要有三種方法：平行工作面深孔強制放頂、鉆孔垂直工作面的強制放頂、超前深孔爆破預松頂板的強制放頂)人為的將頂板切斷，使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制冒落面積，減弱頂板冒落時產生的沖擊力，形成矸石墊層則可以緩和頂板冒落時產生的沖擊波及風暴。為了形成墊層，挑頂的高度可按需要形成墊層的厚度進行計算。據大同礦區的實踐經驗，采空區中矸石充滿程度達到采高和挑頂厚度之和的2/3，就可以避免過大的沖擊載荷和防止形成暴風。
強制放頂方法主要有：在工作面內向頂板放頂線處進行鉆孔爆破放頂;對于綜采工作面，由于在工作面內無法設置鉆頂板炮眼的設備，可分別在上下平巷內向頂板打深孔，在工作面未采到以前進行爆破，預先破壞頂板的完整性，對于歷史上有大面積冒頂的地區，目前又無法從井下采取措施時，可在采空區上方的地面打垂直鉆孔，達到已采區頂板的適當位置，然后進行爆破，將懸露的大面積頂板崩落。
對厚層難冒頂板來說，不論是采取高壓注水還是強制放頂，不論是在采空區處理還是超前工作面處理，所應處理的頂板厚度(包括直接頂在內)均為采高的2-3倍，從而保證安全生產。
4、復合頂板推垮型冒頂的預防措施
(1)應用偽俯斜工作面，并使用垂直工作面方向的向下傾角達4°-6°。
(2)掘進上、下順槽時，不破壞復合頂板。
(3)工作面初采時，不要反推。
(4)控制采高，使軟巖層冒落后能超過采高。
(5)盡量避免上、下順槽與工作面斜交。
(6)靈活地應用戧柱戧棚，使他們迎著六面體可能推移的方向支設。
(7)在開切眼附近的控頂區內，系統地布置樹脂錨桿。但是在采用這個措施時，應考慮采場中打錨桿鉆孔的可能性，以及頂板硬巖層折斷垮落時，由于沒有已垮落軟巖層作墊層，來壓是否會過于強烈。
5、金屬網上推垮型冒頂的預防措施
生產實踐表明，由于支柱初撐力低導致產生高度超過150mm的網兜時，有可能引發網下推垮型冒頂。防止這類冒頂事故的主要措施是提高支柱初撐力及增加支架的穩定性，也可附加其他一些措施：
(1)回采下分層時，用內錯式布置切眼，避免金屬網上碎矸之上存在空隙。
(2)提高支柱初撐力，增加支架穩定性，防止發生高度超過150mm的網兜。
(3)用整體支架增加支護的穩定性。
(4)采用偽俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。
(5)初次放頂時，要把金屬網下放到底板。
(三)巷道頂板事故的預防措施
1、預防掘進工作面冒頂事故的措施
(1)掘進工作面嚴禁空頂作業，嚴格控制空頂距。當掘進工作面遇到斷層、褶曲等地質構造破壞帶或層理裂隙發育的巖層時，棚子支護時應緊靠掘進工作面，并縮小棚距，在工作面附近應采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推垮，必要時還要打中柱。
(2)嚴格執行敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下時應采取臨時支撐措施，嚴禁空頂作業。
(3)掘進工作面冒頂區及破碎帶必須背嚴接實，必要時掛金屬網防止漏空。
(4)采用“前探掩護式支架”，使工人在頂板有防護的條件下出渣、支棚腿，以防止冒頂傷人。
(5)根據頂板條件變化，采取相應的支護形式，并應保證支護質量。架棚支護冒頂區及破碎帶必須背嚴接實，必要時要掛網，防止漏空。
2、預防巷道開岔處冒頂的措施
(1)開岔口應避開原來巷道冒頂的范圍。
(2)交叉點抬棚的架設應有足夠的強度，并與鄰近支架連接成一個整體。
(3)必須在開口抬棚支設穩定后在拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚腿后支護抬棚。
(4)注意選用抬棚材料的質量與規格，保證抬棚有足夠的強度。
(5)當開口處圍巖尖角被擠壓壞時，應及時采取加強抬棚穩定性的措施。
(6)交叉點錨噴支護時，使用加長或全錨式錨桿。
(7)全錨支護的采取巷道交叉點應縮小錨桿間距，并使用小孔徑錨索補強。
3、支架支護巷道冒頂事故的一般防治措施
支架支護巷道的冒頂，可分為壓垮型、漏垮型和推垮型。
如圖5-10所示、 如圖5-11所示、 如圖5-12所示。
(1)壓垮型冒頂是因巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導致巷道頂部已破碎的巖塊冒落。
(2)漏垮型冒頂是因無支護巷道或支護失敗(非壓壞)巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落。
(3)推垮型冒頂是因為巷道頂幫破碎巖石，在其運動過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩定性不夠可能被推倒而冒頂。
圖5-10 替換支架時空頂空幫冒頂
圖5-11 支架穩定性差冒頂
圖5-12 工程因素影響冒頂
根據冒頂的原因，有如下幾項預防措施：
(1)巷道應布置在穩定的巖體中，盡量避免采動的不利影響。
(2)巷道支架應有足夠的支護強度易抗衡圍巖壓力。
(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;支架施工時要嚴格按工序質量要求進行，并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象。
(5)凡因支護失效空頂的地點，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)錨噴巷道成巷后要定期檢查危巖并及時處理。
(8)在易發生推垮型冒頂的巷道中要提高巷道支架的穩定性，可以在巷道的架棚之間嚴格地用拉撐件連接固定，增加架棚的穩定性，以防推到。傾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚間拉撐件的強度要適當加大。
此外，掘進工作面10m內，斷層破碎帶附近各10m內，巷道交叉點附近各10m內，冒頂處附近各10m內，都是容易發生頂板事故的地點，巷道支護必須適當加強。
4、壓垮型冒頂的防治措施
(1)巷道應布置在穩定的巖體中，并盡量避免采動的不利影響。采區回采巷道雙巷掘進時，護巷煤柱的寬度應視其圍巖的穩定程度而定：圍巖穩定時，護巷煤柱的寬度不得小于15m;中等穩定時，應不小于20m;軟弱時，應不小于30m。不用護巷煤柱時，最好是待相鄰區段采動穩定后，再沿空掘巷。
(2)巷道支架應有足夠的支撐強度，以抵抗圍巖壓力。
(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，盡可能采用具有初撐力的支架，支架施工時，要嚴格按工程質量要求進行，并特別注意頂與幫背嚴背實問題，杜絕支架與圍巖的空頂與空幫現象。
5、預防垮落型冒頂的措施
(1)掘進工作面爆破后，應立即進行臨時支護，嚴禁空頂作業。
(2)凡因支護失效而空頂的地點，重新支護時，因先護頂，再施工。
(3)巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆舊支架。
(4)錨桿支護巷道應及時施工，施工前應先清除危石，成巷后要定期檢查危石并及時處理。
(四)煤壁片幫的防治
采煤工作面的煤壁在礦山壓力的作用下，發生自然塌落的現象叫片幫，也叫滾幫或塌幫等。
1、片幫發生的條件
主要有：工作面采高越大，越發育就越容易片幫，工作面來壓越嚴重、頂板越破碎、片幫越嚴重。因此，在采高大、煤質松軟、頂板破碎、礦山壓力大的工作面容易發生片幫，薄煤層和煤質堅硬的工作面一般不容易發生片幫現象。
2、片幫的危害
主要有：工作面煤壁片幫后，使頂板的懸露面積突然增大，頂板會隨之大量下沉，容易引起冒頂事故。同時，片幫時下落的大塊煤炭也容易砸傷工作面的作業人員，造成人身傷亡事故。
3、預防煤壁片幫的安全措施
主要有：
(1)工作面的煤壁要采直采齊，對有片幫危險的煤壁，應及時打好貼幫柱，減少頂板對煤壁的壓力。
(2)采高大于2m、煤質松軟時，除了及時打好貼幫支柱外，還應在煤壁與貼幫柱之間加橫撐。
(3)在片幫嚴重的地點，煤壁上方垮落，應在貼幫支柱上加托梁。
(4)工作面落煤后要及時挑梁刷幫，使煤壁不留傘檐活矸。
(5)綜采工作面頂板破碎或支架梁端距較大時，可采取及時支護的方法。若及時支護后梁端距仍超過規定值，或不能超前移架而梁端距超過規定值時，可在支架頂梁上垂直煤壁打板梁，以防止煤壁片幫和冒頂。
第三節 頂板事故的應急處置
一、頂板事故應急處置概述
1、事故類型和危害程度分析
頂板事故主要是在從事井下掘進、采煤等作業過程中發生的事故。發生的主要原因是因遇地質構造、安全技術措施有缺陷、頂板支護工程質量差、空頂作業，違章指揮和違章作業等造成。頂板事故發生會造成埋人、堵人等重大人身傷亡事故，嚴重影響礦井的安全生產。
2、應急處置基本原則
1)堅持“以人為本”的原則，堅持“安全優先”的原則
2)堅持防止事故擴大優先的原則
3)堅持盡快恢復生產的原則
4)堅持搶救先活人后死人的原則
3、冒頂處理的一般原則
在處理冒頂時，首先必須注意防止冒頂范圍繼續擴大，確保搶救人員自身安全，做到“五先五后”。
(1)先外后里。先檢查冒落帶以外5m范圍內的支架的完整性，有問題先處理。如巷道一段范圍冒頂，堅持先處理外面的，再逐漸向里處理。
(2)先支后拆。更換巷道支護時，先加打臨時支護或架設新支架，再拆除原有支架。
(3)先上后下。處理傾斜巷道冒頂事故時，應該由上端向下端進行，以防矸石、物料滾落和支架歪倒砸人。
(4)先近后遠。一條巷道內多處冒頂時，必須先處理離安全出口較近的一處，再向外處理離安全出口較遠的一處。
(5)先頂后幫。在處理順序上，必須注意先維護、支撐好頂板，再護好兩幫，確保搶救人員的安全。
二、冒頂事故處理方法
1、工作面局部冒頂的處理方法
處理采煤工作面冒頂時，應根據工作面的采煤方法、冒落高度、冒落塊度、冒頂位置及影響范圍，來決定采用何種方法。煤礦常用下列方法來處理冒頂：
(1)探板法。當采煤工作面發生局部冒頂的范圍小，頂板沒有冒嚴，頂板巖層已暫時穩定時，應采取掏梁窩、探大板木梁或掛金屬頂梁的措施，即用探板法來處理。具體處理步驟為：處理冒頂前，先觀察頂板狀況，在冒頂區周圍加固支架，控制冒頂范圍擴大;然后掏梁窩、探大板梁，接著清理冒落矸石，及時打好貼幫柱，支柱打板的另一端，加固支架;同時要根據煤幫情況，采取防片幫措施。
(2)撞楔法。當頂板冒落矸石塊度小，冒頂區頂板碎矸停止下落或一動就下落時，要采取撞楔法處理，具體操作是：處理冒頂時先在冒頂區選擇或架設撞楔棚子，棚子方向應與撞楔方向垂直;把撞楔放在棚架上，尖端指向頂板冒落處，末端墊一方木塊;然后用大錘擊打撞楔末端，使他逐漸深入冒頂區將碎矸石托住，使頂板碎矸不再下落;之后，立即在接楔保護下架設支架。撞楔的材料可以是木料、荊笆條、鋼軌等。
(3)小巷法。如果局部冒頂區已將工作面冒嚴堵死，但冒頂范圍不超過15m，垮落矸石塊度不大且可以搬運時，可以從工作面冒頂區由外向里，從下而上，在保證支架可靠及后路暢通的情況下，采用人字形掩護支架沿煤壁機道整理出一條小巷道。小巷道整通后，開動輸送機，再放矸，按原來的采高架棚。
(4)繞道法。當冒頂范圍較大、頂板冒嚴、工作面堵死，用以上三種方法處理均有困難時，可沿煤壁重新開切眼或部分開切眼，繞過冒頂區。
2、工作面大型冒頂的處理方法
對于緩傾斜薄煤層和中厚煤層工作面，處理大冒頂的方法基本有兩種：一種是恢復冒頂區工作面的方法;另一種是另掘開切眼或局部另掘開切眼繞過冒頂區的方法。冒頂影響的范圍不大，冒落下來的矸石塊度不大，用人工或采取一定措施后能夠搬得動時，一般采取恢復工作面的方法處理冒頂。
(1)恢復冒頂區工作面。具體方法如下：
?、購拿绊數攸c的兩端，由外向里進行，先用雙腿套棚維護好頂板，保護退路暢通。棚梁上用小木板剎緊背嚴，防止頂板繼續錯動、垮落。
?、谶吳謇砻奥漤肥吋茉O工作面支架，把冒落的矸石清理后倒入采空區，每清理一架棚的距離，工作面架一棚。
?、矍謇磉^程中遇到大塊矸石不易破碎時，可用風鉆打眼放小炮的方法進行破碎。鉆眼的數量和每個炮眼的裝藥量，應根據巖塊大小與巖石性質來決定。
?、苋珥敯迕奥涞捻肥芷扑?，一次整修巷道不易通過時，可先沿煤壁輸送機道整修一條小巷。
(2)另開巷道，繞過冒頂區。當冒頂范圍大，不易采用恢復冒頂區工作面的方法處理時，可采用另開巷道繞過冒頂區的方法，也就是重新掘開切眼的方法。根據冒頂區發生在工作面的不同位置，一般分以下三種情況來處理：
?、倜绊攨^發生在工作面機尾處。沿工作面煤壁從回風巷重開一條巷繞過冒頂區，將輸送機機尾縮至工作面內支架完整處，工作面繼續掘進。新掘巷的支架多采用一梁兩柱或一梁三柱棚子。當工作面與新掘巷成直線時，再將刮板輸送機機尾延長至回風巷，恢復正常采煤。當冒頂區面積較大，矸石堵塞巷道，造成采空區回風角瓦斯積存時，要先排除積聚的瓦斯。
?、诿绊攨^發生在工作面的進風巷附近。處理方法和回風巷附近基本相同，同樣采用部分重開掘開切眼的方法處理。從工作面下部煤壁錯過一段，留1-5m煤柱或緊貼工作面煤壁從進風巷斜掘一條開切眼與工作面相通，將新開切眼與工作面連接處刷成允許刮板輸送機彎曲的一個角度，就可以正常出煤。
?、勖绊攨^發生在工作面中部。平行工作面煤壁留1-5m煤柱重新掘開切眼，新開切眼的支架，一般采用一梁兩柱棚。新開切眼的掘進，可以從工作面的進風巷和回風巷同時掘進，以提高掘進速度，盡快恢復生產。
(3)掘進新的開切眼時，應注意如下事項：
?、傩虑醒垡话闶怯擅绊攨^下部沿煤壁向上掘進的，而不采取由上向下掘進。因為由上向下掘進，出煤不方便，且不安全，會使冒頂范圍擴大。
?、诰蜻M新開切眼時，如果壓力不大，可以采用一梁兩柱的直腿棚子，邊掘進邊架設;如果頂板壓力大，則應采用梯形棚子。
?、坌麻_切眼靠冒頂區的一側，必須背嚴，并留適當的煤柱，以防冒頂區的碎石落入新眼內。
?、芨鶕嶋H情況，新開切眼的長度要解決好通風問題。
三、預警行動信息匯報、報告程序
1、一旦施工地點發現重特大頂板事故，工作面跟班技術員、安全員、班組長必須及時把施工人員撤至安全地點，單位和個人在第一時間向礦調度室匯報，調度室立即向礦領導匯報，匯報內容包括發生預兆的單位、時間地點、人員及預兆簡況、性質的初步判斷和已采取的措施，還需要有關部門和協助預防及處理的有關事宜等，同時向本單位匯報，由隊長、技術員執行頂板處理措施。
2、調度室接到發生大頂板事故預警匯報后，應立即向當日調度領導、調度主任匯報。
3、當日調度領導、調度主任根據預警匯報情況，立即向礦頂板管理領導小組組長匯報。
4、頂板管理領導小組立即組織人員現場會診，采取措施。
四、冒頂事故的應急處置
1、響應級別
遇難3人以下啟動礦井預案，遇難3人以上(含3人)啟動上一級預案。
2、礦井發生頂板事故后
礦長應按照制定的應急預案，立即組織救援。
3、響應程序
1)調度室接到礦井重特大頂板事故匯報后，應立即向當日調度值領導、調度主任匯報。
2)當日調度領導、調度主任根據事故匯報情況，立即向總指揮匯報。
3)總指揮決定啟動礦井重特大頂板事故應急預案后，立即向調度室下達啟動預案命令。
4、處置措施
1)調度室接到總指揮命令后，按照《登封市嵩基煤業有限責任公司礦重特大安全事故應急救援綜合預案》中“安全事故電話通知順序”立即通知指揮部成員到達調度室集合。
2)指揮部成員到達調度室后，按照總指揮或副總指揮的指示，立即奔赴事故現場，成立現場搶險救災專業組，協助事故單位開展搶險救災工作。
3)搶救事故前，現場搶險救災指揮部要根據現場情況制定搶救方案及安全技術措施。
4)搶救遇險人員時，首先應通過電話、喊話或敲打管子等物體與遇險人員取得聯系，探明冒頂范圍和被埋壓人數及位置。
5)處理冒頂前，必須先恢復冒頂區域的正常通風，如暫不能恢復時，可利用水管、壓風管等向被堵壓人員處輸送新鮮空氣，并把后路和頂板清理維護好，保證后路暢通、安全。
6)處理冒頂前，必須堅持由外向里、逐步進行的原則，要排查冒頂地點附近的支架情況，采取措施因地制宜地進行加固，確保在搶救中不會再次冒落;另外要對后路進行找頂加固，保障退出時的安全。
7)處理冒頂區的方法要根據現場情況確定，如冒頂嚴重無法通過時，可采取打繞道的方法搶救人員。若遇險者被碎煤矸所埋，清理時要小心地使用工具，不可用鎬刨的方法扒人;若遇險者被煤巖塊壓住，應用千斤頂或液壓起重器等工具把煤、巖塊抬起，絕不可用錘砸的方法破巖(煤)，使遇險人員近一步受到傷害。搶救被埋壓的人員時間較長時，如允許可用水管或壓風管向遇險人員送飲料、食物、新鮮空氣。
8)營救人員應沉著冷靜，根據災情和現有條件進行施工，行動中必須保證統一的指揮和嚴密的組織，防止災情擴大，避免二次事故的發生。
9)事故單位在搶救過程有困難時，指揮部可抽調其他單位有經驗、有技術的骨干力量，進行緊急增援。
10)醫療救護組要安排到達井下事故現場附近，對搶救出的受傷人員進行緊急醫療救治或護送重傷人員上井救治。
11)搶救出傷員后，必須判斷傷性的輕重，人員較多時先搶救重傷人員，后搶救輕傷人員，并按照 “三先三后”的原則，即(1)對窒息或心跳呼吸停止不久的傷員必須先復蘇后搬運。(2)對出血傷員必須先止血后搬運。(3)對骨傷的傷員必須先固定后搬運。
12)擴大應急
如事故不能達到及時控制或有擴大趨勢時，由總指揮部決定請求外援。
13)應急恢復
在全部被埋人員救出后，要清點現場人數，搶救人員撤離事故現場。
14)應急結束
15)總指揮下達應急結束命令，事故搶救人員返回原單位。
16)專業分管領導和相關科室協助對事故進行調查處理，并按規定及時向上級匯報。
六、應急物資與裝備保障
要求全礦各采掘單位按照《礦井災害預防和處理計劃》的要求在井下指定地點存放一定數量應急救災工具和材料。如圓木、頂梁、扒手、手鎬、千斤頂、撬棍、鐵锨等，要專人管理、定期檢查，確保隨用隨取。
第四節 頂板事故的自救互救
一、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。當發現工作地點有即將發生冒頂的征兆，而當時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，撤退到安全地點。
2、遇險時要靠煤幫貼身站立避災。從采煤工作面發生冒頂的實際情況來看，頂板沿煤壁冒落是很少見的，因此，當發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。
3、遇險后立即發出呼救信號，冒頂對人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩定后，遇險者應立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、巖塊(可能造成新的冒落時，則不能敲打，只能呼叫)等方法，發出有規律、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。
4、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，構筑脫險通道，配合外部的營救工作，為提前脫險創造良好的條件。
二、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，主動聽從災區中跟班礦長、區隊長、班組長和有經驗的老工人的指揮。團結協作，盡量減少體力的隔堵區的氧氣消耗，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，發生有規律的呼救信號，并每隔一定時間敲擊一次。不間斷地發出信號，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濃度，但要注意保暖。
三、自救互救一般方法
1、現場自救。工作地點發生事故后，現場盯班人員立即組織人員查清事故情況，立即停止生產，并匯報礦生產調度室和安監站，并立即組織人員對事故地點進行維護和搶救傷亡人員。當事故范圍較大，對營救人員安全威脅大時，應組織人員暫時撤離危險區域，等事故穩定后，邊維護邊進行搶救工作。有關單位負責人及礦領導接到通知后，應立即趕到現場指揮搶救工作。
2、區域自救。工作地點發生事故后，事故區域范圍內人員應根據現場情況立即采取各種措施進行自救。當事故區域內通風被阻斷時，應盡快恢復通風。受傷人員應盡量發出各種求救信號，便于營救人員確定被救人員位置。營救人員應盡快摸清受傷人員的位置，以利于采取措施進行搶救。當事故較大，礦井自救有困難時，應立即請求對口救護隊參與搶救。
3、發生事故現場不具備事故搶救的條件、可能危及人員的生命安全時，應由在場負責人或有經驗的老工人帶領，根據礦井災害預防和處理計劃中規定的撤退路線和當時當地的實際情況，盡量選擇安全條件最好、距離最短的路線，迅速撤離危險區域。同時立即通知調度室請求專業救護隊參與救災。
4、處理冒頂事故的主要任務，是搶救遇險人員及恢復通風等。搶救遇險人員時，首先應直接與遇險人員聯絡，用呼叫、敲打、使用底音探聽器等方法來判定遇險人員所在的位置和人數，與他們保持聯系，并鼓勵他配合搶救。若遇險人員所在地點通風不好，必須設法加強通風;若因冒頂遇險人員被堵在里邊，應利用壓風管、水管及開掘巷道，打鉆孔等方法，向遇險人員輔送新鮮空氣、水和食物。
5、在搶救中，必須時刻注意救護人員的安全，如果察覺到有再次冒頂危險時，首先應加強支護，有準備地做好安全退路。在處理冒頂事故中，始終要派專人觀察周圍頂板變化，注意檢查瓦斯變化情況。在消除冒落矸石時，要小心使用工具，以免傷害遇險人員。在處理冒頂時，要根據冒頂事故的范圍大小、地壓情況等，采取不同的搶救方法。
6、用掘小巷、繞道通過冒頂區上部空間或清理塌落區，應架好臨時支架。一時無法接近時，應設法利用壓風管路供給被壓或堵塞人員輸送新鮮空氣、水和食物。
7、清理堵塞物時，使用工具要小心，防止傷害遇險人員;如遇大塊矸石、木棚、金屬網、鐵梁柱等物壓人時，可使用千斤頂、液壓起重器、圓盤鋸、液壓剪刀等工具進行處理。
8、對搶救出來的遇險傷員，要用毯子保溫，并迅速運送到安全地點進行救護。對困在井下較長時間的得救傷員，不要用強燈光照射他們的眼睛，不要過多給他們飲食，應及時送到醫院救護。
9、在處理中必須堅持由外往里，加固冒頂附近巷道支護，防止冒頂范圍進一步擴大。
10、遇有大塊巖石威脅遇險人員可使用千斤頂等工具移動巖石，應盡量避免破壞冒落巖石的堆積。
11、根據現場情況，積極組織人力物力對事故區進行處理，加強支護并及時清理外運冒落的矸石，以最快的速度進行救援。
一、由于支護不合格導致頂板事故
案例一：1999年11月12日19點40分，遼寧省北票礦物局三寶煤礦-480m水平主石門10層474采煤工作面發生一起冒頂事故，死亡4人。
1、事故原因
根據事故現場的實際情況和通過查閱有關生產技術資料及調查詢問，綜合分析調查組認為造成此次事故的原因是：
(1)該工作面初次放頂后，發現工作面頂板巖石層節理發育且有小斷層隱伏，形成不穩定狀態;同時該工作面用于支護的單體液壓支柱程度不同地存在漏液、卸壓、失效現象，致使對工作面頂板的支撐力不均，失去平衡。在頂板來壓時，造成支護薄弱點局部冒落。
(2)該工作面煤層傾角較大，不利于支護，故確定采用俯偽斜式開采。目前正處于在調整開采階段，加強支護上考慮欠周。同時，由于資金緊張，投入不足，加之日常管理不到位，對單體液壓支柱的檢修、維修不及時，使部分支柱不合格標準。
2、事故教訓
這起事故的原因除了頂板巖層節理發育和有小斷層而頂板不穩定之外，主要是用于支護的單體液壓支柱有的漏液、卸壓，支撐力不夠、不均，頂板來壓造成支撐薄弱點頂板冒落，致人死亡，事故再次表明，在安全上舍不得投入，各種安全設備帶病運轉，遲早都要付出沉痛的代價。
二、由于放炮崩倒棚子導致冒頂事故
案例二：2005年3月28日零時40分許，山西省同煤大唐塔山煤礦有限公司石炭二疊系1-5#合并煤層的1070輔助運輸巷掘進工作面發生一起頂板事故，造成11人死亡。
1、事故原因
(1)直接原因：掘進1070輔助運輸巷道過程中，在特殊復雜結構煤層條件下，意外地遇到小窯開采應力集中區，使現有支護不能完全滿足特殊條件下的載荷變化的需求，造成巷道煤頂局部瞬間切落。
(2)間接原因：①同煤集團各有關單位和部門對“安全第一、預防為主”的方針，在認識上還不夠到位，特別是對初次開采石炭二疊系煤層思想認識不足，對煤層賦存特別是局部賦存條件變化的復雜性和特殊性以及區域煤層歷史上個別煤礦不規范開采情況缺乏相應的了解。②同煤大唐塔山煤礦有限公司在對包工隊伍日常安全生產管理過程中，沒有嚴格要求認真施工措施和技術規范，對局部地質煤層變化預防不夠，現場施工安全管理工作存在不到位的地方。③同煤集團有關部門對同煤大唐塔山煤礦有限公司井巷工程施工質量進行監督、檢查、管理和落實整改過程中存在不足，使得一些涉及安全的問題不能及時有效地得到處理和整改。
2、防范措施
(1)同煤集團要認真吸取事故教訓，全面落實“安全第一、預防為主”的方針，認真貫徹執行有關煤礦生產的各項法律、法規，嚴格落實各項安全生產責任制，正確處理安全與生產、安全與效益的關系，采取有效措施，防止類似事故的再次發生。
(2)同煤集團在原有地質勘探資料的基礎上，要進一步采取措施，加強對井田內石炭二疊系煤層的補充地質勘探、工程鉆探(包括小煤窯采空區探測、特殊構造探測等)和周邊小煤窯開采狀況的詳細調查工作，消除各種安全隱患，保證生產安全。
(3)同煤集團加強對石炭二疊系煤層頂板支護的科學研究工作，結合實際不斷進行科技攻關，從錨網、錨索、噴漿和巷道規格等參數方面進行系統優化，逐步建立健全支護技術管理及施工范圍管理體系，加強頂板管理，加強頂板監測監控，并對已開采巷道采取有效支護措施，保證支護體系的安全可靠。
(4)同煤集團特別是各生產礦井要進一步嚴格生產和施工過程中的現場管理工作，嚴格做到按設計和規程要求組織施工作業，保證施工質量;進一步強化安全培訓教育，不斷提高從業人員的整體素質，增強全體從業人員的安全意識和自保、互保意識。
三、不執行“敲幫問頂”制度導致的頂板事故
案例三：1991年8月20日10時50分，山西省左云縣柳樹灣煤礦17煤區發生一起片幫事故。死亡3人。
1、事故原因
(1)該礦3名打眼工有2名持有培訓合格證，并多年從事打眼放炮工作，在進入該工作面后，未按作業規程規定先進行敲幫問頂?？陀^上因21日為全礦休息日，本班放炮后就能早點回家，故怕麻煩、圖省事，拼命趕進度，嚴重的忽視了作業環境的隱患，致使在最后幾個炮眼裝藥的過程中，將3人壓住。
(2)該礦平時對安全工作抓得不力，對職工安全教育不夠。跟班副礦長入井本應處理不安全問題，但是入井后，只忙于生產出煤，未對井下各個作業點進行全面的巡回安全檢查。
(3)保障安全的責任心不強，安全素質低下，沒有進行認真的交接班。雖然前后兩次進入工作面，都沒有認真履行自己的職責，致使隱患沒有得到發現和及時的處理。
(4)對作業規程執行不嚴，工程質量和現場管理差。作業規程規定該工作面最大寬度為10m，而實際寬度已達到11.3m,超寬1.3m。工作面的支架問題在本班開工后又沒有得到及時有效的處理，忽視了現場管理。
2、事故教訓
這則事故應吸取的教訓是：認真貫徹落實“安全第一、預防為主”的方針，正確處理安全與生產的關系;改變領導作風，加強現場管理，做到發現問題在現場，解決問題在現場;嚴格按各種規程作業，做到有章可循，照章作業;要加強培訓工作，搞好安全教育，提高干部和職工的安全素質和業務水平。
本章習題
1. 填空題
(3)位于煤層上面的巖層稱為 。
2、煤層頂板分為 、 和 。
3、頂板常見支護方式有： 、 和 。
4、頂板管理最基本制度是 。
5、按發生冒頂事故的力學原因，可將頂板事故分為： 、 和 三類。
2. 判斷題
1、當煤礦井下發生大面積垮落、冒頂事故，現場人員被堵在獨頭巷道或工作面時，被堵人員應趕快往外扒通出口。( )
2、處理采煤工作面冒頂時，首先應采取措施恢復生產，其次是搶救遇險人員。( )
3、處理冒頂事故的主要任務是恢復通風系統，實現正常生產。( )
4、掘進巷道的支架要緊跟迎頭，放炮前要加固支架。( )
5、在獨頭巷道內修理支架時，巷道里面應停止掘進或從事其它工作。( )
6、頂板快要冒落的時候，往往會出現脫層現象。( )
7、在采掘工作面要時刻注意周圍的支護情況，并執行敲邦問頂制度。( )
8、流水的裂縫無危險,縫里有煤泥、水銹的有危險。( )
9、嚴禁工人在無支護空頂區操作。( )
10、修理、撤換支架時,必須有里向外逐架進行。( )
三、選擇題
1、直接接觸煤層的頂板是( )。
A、偽頂 B、直接頂 C、基本頂
2、處理冒頂事故的主要任務是搶救遇難人員及恢復( )。
A、生產 B、通風系統 C、供電系統
3、破碎的偽頂或直接頂,在大面積冒頂以前,有時因為背頂不嚴和支架不牢出現( )現象。
A、掉渣 B、離層 C、漏頂
4、掉渣越多,說明頂板壓力( )。
A、 越大 B、越小 C、不變
5、局部冒頂是指范圍不大，傷亡人數不多( )的冒頂。
A、 1-2人 B、1-9 人 C、10人以
四、簡答題
1、試說明局部冒頂的預兆。
2、試說明大面積冒頂的預兆。
3、冒頂處理“五先五后”原則是什么?
五、論述題
1、試說明采煤工作面冒頂時的避災自救措施?
2、試說明獨頭巷道迎頭冒頂被堵人員應急措施?
頂板事故的預防、處置和自救互救
一、填空題
1、頂板。2、偽頂、直接頂、老頂。 3、單體支柱支護、液壓支架支護、錨桿支護。4、敲幫問頂制。5、壓垮型冒頂、推垮型冒頂、漏垮型冒頂
二、判斷題
1-5：×××√√ 6-10：√√×√×
三、選擇題
1、A 2、B 3、C 4、A 5、A
四、簡答題
1、答：(1)響聲。(2)掉渣。(3)片幫。(4)裂縫。(5)離層。(6)漏頂。(7)瓦斯涌出量突然增多。(8)頂板的淋水明顯增加。
2、答：(1)頂板的預兆。(2)煤幫的預兆。(3)支架的預兆。(4)瓦斯和水的預兆。
3、答：(1)先外后里。(2)先支后拆。(3)先上后下。(4)先近后遠。(5)先頂后幫。
五、論述題
1、答：(1)迅速撤退到安全地點。當發現工作地點有即將發生冒頂的征兆，而當時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，撤退到安全地點。
(2)遇險時要靠煤幫貼身站立避災。從采煤工作面發生冒頂的實際情況來看，頂板沿煤壁冒落是很少見的，因此，當發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。
(3)遇險后立即發出呼救信號，冒頂對人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩定后，遇險者應立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、巖塊(可能造成新的冒落時，則不能敲打，只能呼叫)等方法，發出有規律、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。
(4)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，構筑脫險通道，配合外部的營救工作，為提前脫險創造良好的條件。
2、答：(1)遇險人員要正視已發生的災害，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，主動聽從災區中跟班礦長、區隊長、班組長和有經驗的老工人的指揮。團結協作，盡量減少體力的隔堵區的氧氣消耗，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，發生有規律的呼救信號，并每隔一定時間敲擊一次。不間斷地發出信號，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濃度，但要注意保暖。
