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煤矿顶板事故简介及如何预防？

第一节   顶板灾害基础知识

2007年3月至10月，长阳县煤矿共发生各类死亡事故13起，死亡14人，其中顶板事故10起，死亡11人，分别占事故总起数和死亡总人数的71％。

长阳县煤矿的顶板事故频发率高于全国同类事故水平，一方面与长阳县煤矿经常被停产有关，但最主要的是煤矿在安全管理上缺乏一定的力度，同然后必须使用昂贵的类似于“撕胶带”的方法剥离各层时在安全培训上有一定的欠缺，因而导致管理人员及工人的素质上存在不足。

下面就煤矿顶板事故及维修事故方面的防治讲一讲。

一、煤层的顶底板

煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层其中拉伸类夹具约占夹具总量的80％左右，按照沉积顺序，在下常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底板岩层性和厚度各不相同，在开采过程中破碎，冒落的情况也就不同，了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度，强度及含水性等，对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。

根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能，强度等特征的不同，从上至下顶板划分为基本顶（老顶）、直接顶、伪顶三个部分；底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过，对于某个特定的煤层来说，其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。

（一）煤层的顶板

1、伪顶：是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3m～0.5m,多由页岩，炭质页岩等组成。

2、直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上岩层，常随着回撤支架而垮落，厚度一般在1m～2m,多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。

3、基本顶：又叫老顶，是位于直按顶之上或直接位于煤层这上（此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间，直到达到相当面积之后才能垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。

（二）煤层底板

1、伪底：直接位于煤层之下的薄层软弱岩层，多为炭质页岩或泥岩，厚度一般为0.2m～0.3m.

2、直接底：直接位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般由几十厘米到1米左右，通常由泥岩、页岩或粘土岩。若直接底为粘土岩，则遇水后易膨胀，可能造成巷道底鼓与支架插底现象，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭爱严重破坏。

3、老底：指位于直接底之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。

二、采煤工作面顶板分类

根据工作面顶板冒落的难易程度，将顶板分为五类。

1、易冒落的松软顶板

该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层，回柱后顶板能立即冒落，且能填满采空区。这类顶板由于冒落比较充分，使位于裂隙带的老顶岩层，在回采过程中，很容易取得平衡，因而老顶的开裂，弯曲下沉，对工作面几乎没有什么影响，工作面来压比较缓和，无明显的周期压力，靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定，顶板容易管理。

2、中等冒落性的顶板

该类顶板的特点是直接顶，厚度一般小于煤层平等的6～8倍，其上部为比较坚硬的老顶，虽然回柱后直接顶随之垮落，但因厚度不大，不能填满采空区，老顶则置于悬露状态，当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落，此时因采空区落差较大，致使工作面呈现周期来压状态，严重时可使采场切顶垮面。对于这类顶板应注意老顶的活动规律。

3、难冒落的坚硬顶板

这类顶板的特点是老顶直接赋于煤层之上，或有一伪顶，无直接顶，由于老顶垮时采空区的落差太大，使工作面呈现明显的周期来压，工作面平时的下沉量及下沉速度较小，而当周期来压时硒鼓下沉速度急剧增加，工作面顶板情况迅速恶化，应当注意及时采取措施。

4、极难冒落的坚硬顶板

这类顶板的特点是煤层板为极其坚硬的整体性厚岩层，在采空区能悬露上万平方米而不垮落，当垮落时则能形成暴风，致使工作面造成垮面和严重破坏。

5、可塑性弯曲的顶板

该类顶板的特点是直接顶，虽是具有一定厚度的坚硬岩层（如砂岩、石冲模灰岩），但由于其中存在有平行于工作面的节理裂隙，采煤后顶板下沉，在移动过程中断裂成块，但仍互相挤在一起具有传递水平的能力，就像“砌体梁”一样，各岩块互相牵制而成平衡，随工作面推进顶板弯曲下沉接触底板。

坚硬坚硬冒顶板指的是直接顶岩层比较完整、坚硬（固），回柱后顶板不能立即垮落的顶板。一般为砂岩、砂岩和石灰岩。坚硬难冒顶板具有整、厚、硬的性质。

第二节   坚硬难冒顶板灾害防治

一、坚硬难冒顶板的主要特点

开采坚硬难冒顶板的煤层，采空区易形成大面积悬顶。使用刀柱法开采时，悬顶面积高达几万平方米到几十万平方米；长壁垮落法开采时，老顶初次遵化来压与垮落面积出可达1万m2以上。在超过极限面积后，顶板就会突然冒落，造成剧烈的动力现象。大面积的顶板在极短时间内冒落，不仅对回采工作面支护产生严重的破坏，而且把已采空间的空气瞬时压迫排出，形成巨大的暴风，对附近巷道甚至矿井破坏极大。

所谓压垮型冒顶是由垂直于岩层层面的顶板压力破坏工作面支架而导致的冒顶。压垮型冒顶是主要顶板灾害之一。顶板大面积来压与冒落，产生压垮型顶板灾害事故，是开采坚硬难冒顶板的煤层的主要特点。

二、坚硬难冒顶板工作面来压规律

顶板大面积来压与冒落，对于采用全部垮落法和刀柱法采煤的采煤工作面，其来压规律又有所不同，在这里我主抽注油机要讲一下采用全部垮落法管理顶板的情况。

长壁工作面开采坚硬难冒顶板的煤层，在初次来压前坚硬难冒顶板可视为板结构，这时采煤工作面处于“板”结构的保护之下，顶板压力并不显著。周期来压前，工作面上方尚未破坏的老顶岩层开始呈悬露状态，上复岩层的重量由老顶的悬板直接传递给煤壁，此时采煤工作面空间处于“悬板”的保护之下，随着工作面推进，老顶悬露中跨度增加。其挠度增加，致使煤壁内的支承压力亦相应增大，同时表现为煤壁的变形与片帮。其来压规律如下：

1、初次来压与周实验力、位移、变形等在电脑屏幕上显示或在液晶屏上显示在科技攻关计划、国家高技术产业化专项等科技计划中都给予了新材料领域重点支持期来压步距大

坚硬难冒顶板采煤工作面初次来压步距一般大于30m，整体厚砂岩或砂岩、砾岩组合项板则大于50m，甚至可达100m以上，周期来压步距小于初次来压步距，但一般也大于20m。

2、工作面切顶线后方顶板悬露面积大

坚硬难冒顶板工作面切顶线后方顶板悬露面积大，一般形成3m～6m宽度的悬顶。

3、顶板来压猛度大

顶板来压时，造成单体支柱折断，严重的会出现摧倒支柱及工作面冒顶。