頂板災害防治技術

第一節(jié)頂板事故分類

一、分類方法：

1、按冒頂范圍分：大型冒頂一一冒頂范圍在幾十平米至幾百平米

（工作面1/3以上）；

局部冒頂一一冒頂范圍在幾

平米以下；

小型冒頂一一介于二者之

間。

2、按冒頂?shù)攸c分：端頭冒頂

煤壁側(cè)冒頂

放頂線冒頂

3、按力學原因分：

壓垮型冒頂一一日垂直于層面方向頂板壓力壓壞支架，致冒；

漏冒型冒頂一一已破碎頂板未得到有效維護，發(fā)生漏冒、空頂、支

架失穩(wěn)致冒；

推垮型冒頂一一臼平行于層面方向頂板壓力推倒支架，致冒；

綜合型冒頂一一壓、漏、推綜合作用致冒；地質(zhì)條件不利致冒。

二、冒頂事故分級:

一般事故-------次死亡1一2人；

較大事故-------次死亡3—9人；

重大事故-------次死亡10—29人;

特大事故-------次死亡30人以上。

第二節(jié)壓垮型冒頂機理及預防措施

一、采動后頂板活動的一般規(guī)律：

直接頂初次垮落一一直接頂?shù)谝淮未竺娣e垮落。

（垮落厚度1m以上，垮落長度達工作面一半以上）

老頂初次來壓——（初次來壓步距一般為20—35m）

老頂周期來壓一一（老頂一般在煤壁以里2米一10多米斷裂，步

距=1/2初次來壓步距）

壓垮型冒頂一一主要在老頂來壓時發(fā)生。

二、壓垮型冒頂?shù)臋C理：

1、頂板條件：

一一直接頂比較?。?/p>

——直接頂上老頂?shù)姆謱雍穸刃∮?—6%（易斷裂，難形成平

衡結(jié)構(gòu)〕

2、冒頂機理：

①垮落帶老頂巖塊靜力壓垮支架：（圖1—2—7）

支架支撐力不夠，被壓壞發(fā)生壓垮型冒頂。

最不利狀態(tài)：老頂巖塊前端脫離煤壁支撐，后端未觸砰，全部重量

壓在支架上。

②垮落帶老頂巖塊沖擊壓垮支架：（圖1—2—8）

支架初撐力不夠，直接頂與老頂間離層，老頂巖塊斷裂下移，沖擊

壓垮支架發(fā)生。

威脅最大，壓死、壓壞（支柱油缸炸裂）、壓入底板。

③裂隙帶老頂壓垮支架：（圖1一2—9）

裂隙帶老頂斷裂、下沉、旋轉(zhuǎn)、觸殲時，支架可縮量不夠，被壓壞

產(chǎn)生;

壓垮后冒落的只是垮落帶巖層。

（有時工作面支架支護強度不夠或穩(wěn)定性差，也可因不能

承受直接頂載荷而發(fā)生壓垮型冒頂）

3、特征：

支柱1架）被壓壞有折損，支架被壓入底板。

三、預防措施：

1、支架要有足夠的支撐力（支撐力能平衡最不利狀況下，垮落帶

直接頂及老頂重量）

2、支架要有較高的初撐力（較高初撐力能保證直接頂與老頂不離

層）

3、支架要有足夠的可縮量（足夠可縮量滿足裂隙帶老頂最大下沉

量的要求）

（支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也很重要，更重要的是支撐力和可縮量）

第三節(jié)漏冒型冒頂機理及預防措施

漏冒型冒頂?shù)脑颍褐苯禹斳浫跗扑椤?/p>

主要措施：支架護好頂板（掩護式、單體支柱頂梁插嚴背實，柱距

0.7m）

一、大面積漏垮型冒頂：

漏冒一一軟弱破碎直接頂因護頂不好，破碎巖石沿支架縫隙產(chǎn)生連

綿不斷的冒落；

漏冒型冒頂一一破碎頂板發(fā)生漏冒，頂板完整性遭到破壞，導致支

架失效，造成冒頂。

漏垮型冒頂類型：大面積漏垮型；

煤壁四周局部冒頂；

上下端頭局部冒頂；

放頂線四周局部冒頂。

1、冒頂?shù)臈l件：

直接頂異常破碎；

煤層傾角較大。

2、冒頂機理：

由于直接頂異常破碎，且傾角較大，一處因支護失效發(fā)生

局部冒頂，其上方碎頂在自然安息角作用下冒落，使支架失穩(wěn)傾倒,

以致發(fā)生連鎖性破壞，導致垮面。

3、預防措施：

1）選用合適支柱使支護系統(tǒng)有足夠的支撐力與可縮量；

2）頂板必須插嚴背實，梁頭緊頂煤壁，甚至超前掏梁窩;

3）嚴防爆破、移溜等工序弄倒支架，引起局部冒頂。

二、煤壁區(qū)局部冒頂：

1、冒頂條件：因構(gòu)造及采動影響，直接頂破碎或有嚴重的節(jié)理劈

（游離巖塊）

2、冒頂機理：

直接頂存在游離巖塊，落煤后支護不及時或倒拄、片幫，引起巖塊

冒落傷人。

（頂板下沉量大，導致直接頂彎曲，擠壓煤壁區(qū)頂板，易碎易冒）

3、預防措施：

綜采：①提升支架的初撐力，使端面冒高不超過300nmi（提升支撐

力，減少彎曲度）；

②選及時支護移架方式（支架結(jié)構(gòu)符合先移架后移溜）；

③端面距不超過340mm（一般不超過20（h?,有利于維持頂板的完

整性）

④一3.0m以上）

⑤鋪網(wǎng)；

⑥頂板超前注入樹脂固化

單體柱：①及時又護；端面距不大于200mm；

（截深小用一一E倒懸臂錯梁直線柱、正懸臂交錯梁支護）

（必要時掏梁窩、架設貼幫柱）

②敲幫問頂；

③禁止人員在無又護區(qū)工作；

④放小炮，松動爆破；

⑤鋪網(wǎng)；

⑥提升支柱的初撐力，使冒高不超過200m%

三、工作面上下端頭局部冒頂：

端頭一機頭（尾）+一段相連巷道

1、端頭頂板特點：

①狀態(tài)：面積大；破碎；離層。

②原因：巷道掘巳時間長，圍巖變形嚴重；

巷道支架初撐力外，頂板先期離層；

移機頭（尾）支架改柱頻繁，支柱多工作在初撐階段，控頂下沉不

利，加大離層；煤體受疊加制成壓力作用，松軟破碎，降低對頂板的

支撐控制〔增加無又護面積）。

2、冒頂機理：

頂板離層、破碎，移機頭（尾）改柱0T易發(fā)生局部漏冒；

頂板離層，易發(fā)竺推垮型冒頂（有水平推力，有自由空間）

易發(fā)生砸垮型冒頂（老頂突然斷裂、下移沖

擊）

3、防治措施：

四對八梁邁步前移支護（一梁三柱，其中一對放在與巷道交接處）

巷道超前支護。

四、放頂線四周的局部冒頂：（單體柱）

放頂線四周冒頂僅發(fā)生在單體面，多發(fā)生在回柱時。

1、冒頂類型：

①回撤“吃勁〃柱子導致大面積冒頂；（分段）

②撤離支架后，頂板延遲垮落，大塊垮落波及冒頂（支柱支撐失穩(wěn),

冒落）

2、預防措施：

①用木柱替換金屬支柱，再回撤木柱；

②液柱遠距離卸載（加長卸載手把）；

③有排柱放頂（切斷懸露不垮頂板）；

④由下向上順序撤掉支架。

第四節(jié)推垮型冒頂機理及預防措施

一、金屬網(wǎng)下推垮型冒頂：

采納傾斜分層下行垮落金屬網(wǎng)假頂走向長壁采煤法，單體支柱易發(fā)

生。

1、冒頂條件：

①a>20°；

②懸浮頂板一一網(wǎng)上碎稈與上覆硬巖大塊間存在空隙（離層）；

③單體支架工作面。

2、冒頂特點:

①多發(fā)生于初次放頂前后；

②多無前兆，少數(shù)前兆偽柱子向下傾斜；

③垮前支柱受力不大；

④垮后支柱無折損，向下或向采空區(qū)傾倒；

⑤上位斷裂硬巖穴塊大面積懸露；

⑥多發(fā)生在回柱時；

⑦多為摩擦柱工作面。

3、冒頂機理：

分兩個階段：

1）形成網(wǎng)兜一一支撐力小或支護失效造成；

2）推垮工作面——網(wǎng)兜形成后，四周支柱不穩(wěn)定，在傾斜拉力作

用下，網(wǎng)兜由迎山變成反山，導致冒頂。

4、預防措施：

1）分層開采切眼為內(nèi)錯式布置，躲開邊界空頂；

2）提升支柱的初撐力〔可加強支柱的穩(wěn)定性）；

3）加強支架的“整體性〃及穩(wěn)定性；

4）偽俯斜開采；

5）初次放頂將金屬網(wǎng)落到底板（可剪斷，避免產(chǎn)生空頂）

第五節(jié)綜合類膽冒頂?shù)臋C理及預防措施

一、厚層難冒頂板導致的冒頂：

1、冒頂機理：

1）頂板大面積懸露；

2）跨度超過極限跨度，破壞（彎矩拉伸或重力剪切）。

2、預防措施：

1）鉆眼爆破或高壓注水；

2）挑頂，增加冒落高度；

3）先開采近距下部煤層。

二、地質(zhì)破壞帶四周的局部冒頂：

主要是斷層影響。

1、單體柱工作面：

1）斷層四周壓力大一一壓垮型冒頂；

2）頂板破碎---------漏垮型冒頂；

3）碎頂沿傾斜斷層面移動一一推垮型冒頂。

措施：增大支護密度；

提升初撐力；

加強穩(wěn)定性一一木垛、我棚、俄柱；

2、綜采工作面：

過斷層一一直接過或斜交通過。

三、大塊游離頂板導致的冒頂：

（一）復合頂板推垮型冒頂：

推垮型冒頂多發(fā)生于兩類頂板：復合頂板；金屬網(wǎng)頂（再生頂板）

1、復合頂板：

①復合頂板一一“下軟上硬〃易離層頂板；

下軟一一指下部軟弱巖層，可一層或幾個分層，易彎曲；

上硬一一強度相對較大，不易彎曲。

②復合頂板特征：

頂板由下軟上硬X同巖性的巖層組成；

軟硬巖層間有煤線或軟弱夾層；

（托煤頂、厚煤層分層開采也屬此類）

復合頂板------

2、推垮型冒頂特征：

①頂板壓力不大，支架沒變形、損壞；

②冒頂前，頂板多拉塔，沿煤幫斷裂；

③支柱沿某一方向傾倒（向下、向老塘）；

④上部巖層一般大面積懸露不冒；

⑤冒頂多發(fā)生于回柱期間；

⑥初采開切眼四周多發(fā)；

⑦多無預兆，有時有預兆：支柱順山，頂板掉渣。

3、冒頂機理：

①頂板形成六面體：

離層一一初撐力外，軟巖下沉離層；

（初撐力小原因；支架本身小；支架失效；支架打在浮煤浮阡上）

斷裂一一構(gòu)造裂隙；舊巷切割；巷道挑頂；初撐力小頂板變形大沿

煤壁斷裂。

②有去路和傾角：

去路一一沿傾斜向下或向采空區(qū)，出現(xiàn)自由空間；

傾角----產(chǎn)生滑動力。

③推力大于阻力：

推力—重力分刀；

阻力一一摩擦阻刀（層面間、煤壁斷裂面）；支柱迎山角產(chǎn)生的支

力分力；

（支架為平行布架結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定）

4、措施：

有針對性采用措施：不離層，不斷裂，無去路，大摩擦，穩(wěn)支架。

①成功經(jīng)驗：掩護式支架替代單體支架一一加強支架穩(wěn)定性；

走向長壁改為俯斜長壁一一消除去路。

②單體面措施：

消除去路一一偽俯斜4—6。；初采不反推；

不破頂-----掘進上下區(qū)段巷道不破頂；

初采不反推一一避免反推區(qū)放頂引發(fā)推垮型冒頂；

控制采高一一冒落堆積高度超過采高，起到阻擋頂板移動作用；

靈活應用俄柱、俄棚一一控制六面體平移；

加強穩(wěn)定性一一特種支架；單體摩擦柱拉鉤形成“整體支架〃；

提升初撐力一一入離層、不斷裂、增摩擦、穩(wěn)支架；

（楔子緊柱3kn始動10kn,螺旋升柱器5kn始動15kn）

（液壓升柱器lOkn始動30kn,單體液柱78—114kn）

必須采納單體液柱，防止推垮；

5、易發(fā)生推垮型冒頂?shù)攸c：

①開切眼四周一一支撐力不夠，離層，支撐力不均，形成斷裂;

②地質(zhì)破壞帶一一斷層、裂隙，易形成六面體；

③巖層尖滅構(gòu)造一一易形成六面體，并有去路；

④掘巷破頂處一一切割頂板形成一面，下順槽可增加去路；

⑤局部冒頂區(qū)四周一一存在去路；

⑥傾角大的地段---推移力大；

⑦頂板巖層含水地段一一阻力降低。

補充資料：事故分析報告書寫格式

在分析事故的基礎上進行。一般要寫明如下一些問題：

引言：簡要說明XX時XX地發(fā)生XX事故，事故后果（死傷人數(shù),

經(jīng)濟損失）

一、工作面概況：

1、煤層地質(zhì)條件一一回采煤層，傾角，均厚，柱狀圖，頂?shù)装鍘r

性，構(gòu)造，老碉等。

2、工作面概況------采法，面長，支護（設備、布置、特別支架）,

回采工藝，工作面平面位置圖，工作面平面布置圖（指明冒頂區(qū)域）。

二、事故經(jīng)過（過程）：

1、按時間順序，排列與事故有關的（相關的）工作程序。如出勤

狀況，支護狀況（入合格的要注明，為后續(xù)分析奠定基礎），最近冒

頂狀況，安全評估及措施。

2、事故過程。盡可能具體描述冒頂當班的工作或操作過程，時間

可以準確到分。

3、搶救及事故傷亡狀況（人員，姓名，職務），其他損失。

三、事故分析：

1、由冒頂特征，判定冒頂性質(zhì)和事故原因。

2、思想因素。（挖掘?qū)X不重視，對頂板不了解，對客觀規(guī)律熟

悉不夠，思想麻痹）

3、技術因素。（推采速度、工藝過程、支架布置及性能、過構(gòu)造等

措施不利等）

4、自然因素。（頂板性質(zhì)，構(gòu)造，地質(zhì)條件復雜，水，老碉等）

5、管理因素。（領導重視不夠，措施不當，指揮不當，安全教育不

當?shù)龋?/p>

6、責任認定及處理。依據(jù)反事故調(diào)查及上述事故分析，明確責任

者，為事故定性（責任事故，非責任事故，違章操作，違章指揮，支

護質(zhì)量）

四、今后措施：

針對冒頂事故原因分析，對應各原因，制定行之有效的措施，杜絕

類似問題再度發(fā)生。

四、沖擊推垮型冒頂（沖垮型）：

1、類型：

①頂離層，上覆巖層大塊阡石砸下，直接砸垮（圖2—29）；

②頂離層，上覆巖層大塊阡石掉下，使之失穩(wěn)撐推垮；

③金屬網(wǎng)離層，上巖大范圍垮落使之失穩(wěn)成推跨；

④局部冒頂處理式當（糊頂），上巖冒落砸垮。

2、措施：提升初撐力一一避免離層；

加強穩(wěn)定性一一避免推倒。

五、旋轉(zhuǎn)推垮型冒頂：

1、類型：

中等穩(wěn)定以上頂板，出現(xiàn)較大懸頂，受斷層、裂隙切割成較大巖塊,

回柱后頂板回

轉(zhuǎn)，推倒支架。

工作面有沿煤壁方向5m以上斷裂（斷層）易發(fā)生。

2、措施：

①強化頂板動態(tài)監(jiān)測，確定頂板巖塊結(jié)構(gòu)〔尤其懸頂嚴重時）；

②在大型巖塊內(nèi)強化支護（加打木垛），暫不回柱；

③回柱時先用木支架替換金屬支架，后遠距離回柱；

④回柱在大型巖塊處于放頂線外時進行。

冒頂類型分類匯總

冒頂類型

頂板類型

頂板活動特征

支架失效特征

結(jié)果

1、壓垮類：

垮落帶頂板斷裂

老頂靜壓

支撐力不夠

壓垮，支架損壞

厚層直接頂靜壓

支撐力不夠

壓垮，支架損壞

老頂動壓

支撐力不夠

壓垮，支架損壞

裂隙帶頂板移動

老頂變形

可縮量不夠

壓垮，支架損壞

2、漏垮類

破碎頂板

漏頂

護頂不好

漏垮，支架無損

煤壁頂板破碎拉縉

支撐力不夠

局冒，支架無損

端頭離層，破碎

護頂不好，撐力K夠

局冒，支架無損

破碎（離層，斷裂）

護頂不及時，不好

構(gòu)造區(qū)局冒

3、推垮類

下軟上硬頂板

離層，斷裂

初撐力不夠，不穩(wěn)定

推垮，支架無損

離層，上部沖擊

初撐力不夠，不穩(wěn)定

沖垮，支架無損

分層再生頂板

破碎，離層

初撐力不夠，護頂不好

推跨，支架無損

離層，上部沖擊

初撐力不夠，不穩(wěn)定

沖垮，支架無損

破碎，離層

初撐力不夠，護頂不好

大巖塊旋轉(zhuǎn)推跨

中穩(wěn)頂板

離層，斷裂，懸頂

力系不平衡，不穩(wěn)定

旋轉(zhuǎn)推垮

4、其它類

堅硬頂板

大面積不垮，懸頂

支護力不夠

大面積壓垮

中穩(wěn)頂板

冒落大塊沖入

推倒支架，失效

局冒

第六節(jié)對采場支架要求

一、支得起：

全過程支撐住垮落帶巖重。

工作阻力一一平衡垮落帶巖重；

初撐力-----保證直接頂（2-3M）不與老頂離層。

選液柱；

單體支柱增加密度，富余系數(shù)L2；

-2.Oo

二、護得好：

全過程控制工作面頂板不發(fā)生漏冒。

及時支護（破碎、裂隙發(fā)育頂板）；

提升初撐力，減少端面冒高（綜采300mni,單體

200mm）；

控制端面距（綜采340mm,單體200nlm）。

三、穩(wěn)得?。?/p>

支架具有抵抗沿層面方向推力的能力。

支架本身可抗層面推力（掩護、支掩支架；單體

拉鉤”整體支架〃）；

提升初撐力，使下位巖層與老頂貼緊，摩擦力抵

抗層面力；

切頂墩柱。

第七節(jié)其它類型冒頂機理與預防

一、巷道冒頂類幽：

1、掘進時冒頂：

破碎帶，支護不及時一一及時支護。先架棚后出煤。

放炮崩倒支架一一打眼、裝藥質(zhì)量，支架鏈接，加