煤礦頂板管理精品課件

1、煤礦頂板管理第1頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/222主要內容一、近年頂板事故概況二、巷道支護三、掘進頂板管理三、頂板事故的防治四、頂板事故的處理第2頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四第一章 近年頂板事故概況第3頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四頂板事故雖然不像瓦斯、水害、火災事故那樣給煤礦造成滅頂之災，但其發(fā)生頻率高，在煤礦各類事故中所占比例大。1 煤礦頂板事故變化趨勢 2004-2008年的5年間，全國煤礦共發(fā)生頂板事故7754起，死亡9009人，分別占同期煤礦事故起數和死亡人數14267起，死亡237

2、12人的54.3和38。5年間，頂板事故起數和死亡人數分別由2004年的1985起、死亡2309人，逐步下降到2008年1032起、1222人，下降了48.0和47.1。第4頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2252004-2008年頂板事故統計第5頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2 不同類型煤礦頂板事故情況 在20042008年的5年間，國有重點、國有地方、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體三類煤礦發(fā)生頂板事故的情況：(1)國有重點煤礦。5年間國有重點煤礦頂板事故呈持續(xù)下降的趨勢，事故起數和死亡人數分別由2004年的170起、死亡189人，下降到2008

3、年91起、128人，分別下降了46.5和32.3。平均每年國有重點煤礦發(fā)生頂板事故140起，死亡165人，分別占國有重點煤礦事故起數和死亡人數的37.6和23.7。(2)國有地方煤礦。5年間國有地方煤礦頂板事故起數和死亡人數分別由2004年的323起、死亡362人，下降到2008年的103起、120人，分別下降了68.1和66.9。平均每年發(fā)生頂板事故199起，死亡230人，分別占國有地方煤礦事故起數和死亡人數的51.2和40.9。第6頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四(3)鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體煤礦。5年間鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體煤礦頂板事故起數和死亡人數分別由2004年的1493起、死亡1760

4、人，下降到2008年838起、974人，分別下降了439和447。平均每年發(fā)生頂板事故1012起，死亡1408，分別占鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體煤礦事故起數和死亡人數的579和404?？偟恼f來，這5年時間里，在三類煤礦中，雖然國有地方煤礦頂板事故下降幅度最大，但鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體煤礦頂板事故的下降幅度也高于國有重點煤礦，究其原因，主要是這5年的時間里，通過強有力的整頓關閉措施，有效地推動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體煤礦開采技術裝備水平和安全生產管理水平提高。2 不同類型煤礦頂板事故情況第7頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四3不同省區(qū)煤礦頂板事故情況不同省區(qū)煤礦頂板事故災害的嚴重情況也不盡相同，2006-2008年3

5、年間發(fā)生頂板事故最多的是貴州省，平均每年發(fā)生頂板事故215起、死亡244人。其次是四川省，發(fā)生213起、死亡232人，居第三位的是重慶，發(fā)生154起、死亡167人。 根據2006-2008年3年間全國平均煤炭產量計算，全國煤礦頂板事故百萬噸死亡率平均為0.613。其中頂板事故百萬噸死亡率最高的省區(qū)是：重慶市為5.946；湖北省為5.227；湖南省為3.041，四川省為3.019。頂板事故百萬噸死亡率最低的省區(qū)是：內蒙古自治區(qū)為0.037；山東省為0.086；山西省為0.28。最高與最低省區(qū)相差158倍。第8頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四4不同作業(yè)場所頂板事故發(fā)生情況

6、 通過2004-2008年間的統計資料表明，明確有發(fā)生地點的頂板事故496起、死亡786人。發(fā)生在回采工作面的206起、死亡342人，分別占43.5和40.6(其中較大以上事故29起、死亡120人，分別占5.8和15.3)。發(fā)生在掘進巷道的210起、死亡312入，分別占42.3和39.7(其中較大以上事故26起、死亡105人，分別占5.2和13.4)。發(fā)生在其他場所(含井筒、硐室等地點)的80起、死亡132人，分別占16.1和16.8(其中較大以上事故9起、死亡39人，分別占1.8和5.O) 。第9頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四5 不同月份頂板事故發(fā)生情況通過對5年

7、間頂板事故發(fā)生情況分析，每年的12月、1月、2月這3個月份，頂板事故相對較少，平均發(fā)生頂板事故266起、死亡304人，分別占全年平均頂板事故起數和死亡人數的17.2和16.9。每年的6月、7月、8月這3個月份，頂板事故相對較多，平均發(fā)生頂板事故465起、死亡537人，平均占每年頂板事故起數和死亡人數的30.0和29.8，接近全年頂板事故的三分之一，其中7月份平均事故起數最多，為158起，而6月份事故死亡人數最多，平均死亡187人。與此形成鮮明對比的是，2月份頂板事故最少，平均為65起、死亡74人，平均占每年頂板事故起數和死亡人數的4.2和4.1。第10頁，共60頁，2022年，5月20日，14

8、點57分，星期四第二章 巷道支護2022/9/2211第11頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念一、巷道圍巖壓力地下巖體在開挖以前，由于自重和構造所引起的應力是處于平衡狀態(tài)。當開掘巷道或進行回采工作時，破壞了原來的應力平衡狀態(tài)，就會引起巖體內部應力的重新分布。表現為巷硐周圍煤、巖體產生移動、變形甚至破壞，直到煤、巖體內部形成一個新的應力平衡狀態(tài)為止。在此過程中，巷道本身或安設在其中的支護物會受到各種力的作用。這種由于在地下煤巖中進行采掘活動而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護物上所引起的力，就叫做“礦山壓力”。第12頁，共60頁，

9、2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2213在礦山壓力的作用下，會引起各種力學現象，如頂板下沉，底板臌起，巷道變形后斷面縮小，巖體破壞散離甚至大面積冒落，煤被壓松產生片邦或突然拋出，支架嚴重變形或損壞，充填物被壓縮，以及大量巖層移動地表塌陷等等。這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支護物產生的種種力學現象，統稱為“礦山壓力顯現”。圍巖膨脹、崩解體積增大而施加于支護上的壓力，稱為膨脹壓力。膨脹壓力與變形壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹而引起的。從現象上看，屬于變形壓力范疇，但兩者的變形機制截然不同，前者是指與水發(fā)生物理化學反應，后者主要是圍巖應力與結構效應。第13頁

10、，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2214二、影響巷道圍巖壓力的地質因素影響圍巖壓力的因素很多，通常可分為地質、開采和支護等類，影響圍巖壓力的地質因素有：原巖應力狀態(tài)、圍巖力學性質及巖體結構等。(1)原巖應力狀態(tài)原巖應力是引起圍巖變形、破壞的基本作用力。原巖應力隨開采深度的增加而增長。所以，隨采深的增加，巷道圍巖壓力會明顯增長。原巖體中主應力的大小和方向不同，對巷道的影響作用不同，也直接影響到圍巖壓力。(2)圍巖力學性質圍巖力學性質是指它的強度(包括抗壓、抗拉、抗剪等各種強度和粘聚力c、內摩擦角等值)和變形性質及其它力學屬性。不言而喻，強度小的巖體，圍巖壓力

11、必然大，反之亦然。C、值大的巖體，其圍巖壓力小，反之亦然。其中的影響要較c大。巖體的變形性質是指它的彈性、塑性和粘性。巖體的塑性變形和粘性流動是影響圍巖壓力大小的重要因素，許多圍巖壓力較大的巷道，常常是由它引起的。 第14頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2215(3)巖體結構當結構面強度遠小于結構體強度時，結構對圍巖壓力的影響極大。通常巖體破壞首先從弱面開始，這是圍巖壓力在節(jié)理和層理等弱面發(fā)育區(qū)、破壞帶、斷層和褶皺區(qū)顯現強烈的重要原因。由于層狀巖體具有定向弱面，所以層狀巖體的走向和傾角也與圍巖壓力密切相關。如果巖層走向與巷道軸向平行或夾角很小，則巖體結構

12、容易與巷道軸線形成不穩(wěn)定的松動體，因而圍巖壓力大。水平巖層沿巷道側幫的穩(wěn)定性較好，因而幫壓較小，而頂壓較大。(4)膨脹壓力的影響因素影響膨脹壓力的因素主要有巖石的組成與膠結狀態(tài)，物理化學性質，圍巖中水分的補給狀況，水與巖石的接觸條件，支護和充填層的可塑性等。第15頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2216三、巷道礦壓控制原理巷道中的礦壓顯現是客觀的自然現象，除了一些特殊情況外，在采掘過程中企圖完全消除這種現象是不可能的。然而在掌握巷道礦壓顯現規(guī)律的基礎上，以巖石力學理論為指導，有可能在不同程度上減輕礦壓顯現對巷道的危害，從而達到安全生產和取得較好技術經濟效

13、果的目的，這是巷道礦壓控制的基本任務。 第16頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2217巷道礦壓控制的三類方法及途徑：第一類：巷道保護 第二類：巷道支護第三類：巷道維護（維修） 目前所采用的各種礦壓控制方法，從其對付礦壓的原理來看不外“抗壓”、“讓壓”、“躲壓”、“移壓”等幾種 。第17頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22河南理工大學采煤概論18巷道礦壓控制基本原理及途徑控制方法基本原理具體措施舉例主要優(yōu)缺點抵抗礦壓（抗壓）提高支架的支撐能力或支護密度，用加強支護的手段去抑制或減少圍巖移動，增強巷道抗變形能力以對付礦

14、壓的作用1.增大型鋼重量，提高支架承載能力2.增加支護密度3.充填支架背后空間巷道布置地點及掘進時間可不受限制，但為此要消耗大量支護材料，支護勞動量大，使開采費用大幅度提高忍讓礦壓（讓壓）在采用適當支護措施和保持支架本身不遭受嚴重破前提下，容忍圍巖產生一定變形，以釋放掉一些能量（也稱應力釋放）1.采用有一定工作阻力的大可縮支架2.為巷道受壓收縮預留備用斷面3.容忍巷道底鼓然后進行機械化起底可在一定程度上利用圍巖自承力，減輕支架受載，應用得當可實現無維修護巷，對生產極為有利，但會增加支架結構的復雜性或多支出掘進與起底費用躲避礦壓（躲壓）將巷道布置在應力經重新分布后巖體已處于卸載狀態(tài)的天然低應力區(qū)

15、，從時間上和空間上躲開高壓力的作用1.在煤體邊緣或煤體下放的低壓區(qū)內布置巷道2.錯過高壓作用的時間，等壓力充分穩(wěn)定后再掘巷可在不同程度上減輕巷道受壓，有利于支護工作，但有時要多開一些輔助巷道（如聯絡眼等），或要求延遲掘進時間，不利于采掘接替工作轉移礦壓（移壓）通過人為方法使巷道圍巖受到松動，形成卸載槽孔或其他形式的卸載空間，迫使載荷轉移到離巷道較遠的地點，達到減輕巷道受壓的目的1.在巷道或底板中形成卸載槽孔2.寬面掘進或在巷旁故意留出卸載空間3.用跨采工作面使巷道得到卸載巷道布置地點及掘進時間可不受限制，但要增加與采用卸載措施有關的額外費用第18頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57

16、分，星期四2022/9/2219第二節(jié) 巷道支護及其材料傳統的巷道支護有木支護、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護、U型鋼支護。目前，廣泛采用的有錨桿支護以及噴射混凝土支護。一、木材支架 二、料石和混凝土砌碹三、金屬支架 ：承載能力大，可多次復用，儲運方便，安裝容易及迅速等優(yōu)點 。料石支護的基本形狀 第19頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2220金屬支架 第20頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四金屬支架種類礦用工字鋼剛性支架 微拱形剛性金屬支架礦用工字鋼梯形可縮性支架U型鋼拱形可縮性支架U型鋼梯形可縮性支架 2022/9/22河南理工大

17、學采煤概論21第21頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四四、錨桿支護1.普通圓鋼粘結式錨桿2可拉伸錨桿3高強度和超高強度錨桿4管縫式錨桿5可切割錨桿和可回收錨桿6桁架錨桿7組合錨桿2022/9/2222第22頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2223五、錨噴支護錨桿和噴射混凝土雖各有優(yōu)點，但也都有不足之處。錨噴聯合支護，恰能做到使二者取長補短，互為補充，是一種性能更好的支護形式。錨桿與其穿過的巖體形成承載加固拱，噴射混凝土的作用則在于封閉圍巖，防止風化剝落，和圍巖結合在一起，對錨桿間的表面巖石起支護作用。 第23頁，共60頁，2022

18、年，5月20日，14點57分，星期四第三章 掘進巷道頂板管理第24頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四一、掘進巷道頂板管理的主要內容 (1)掌握巷道開掘后圍巖體的范圍及圍巖應力分布情況。根據影響巷道圍巖應力的因素：圍巖的性質、巷道所處的深度、巷道周圍的地質構造、水文變化、巷道的斷面形狀尺寸等，了解圍巖應力分布情況及在此應力作用下圍巖的變形和位移后，才能選擇合適的支護材料、支護形式，達到維護巷道的目的。(2)從有利于巷道圍巖的穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇巷道的施工方法，減少各工序對頂板管理的影響。 (3)按作業(yè)規(guī)程規(guī)定控制工作面空頂距離和臨時支護的長度，盡可能縮短工作面空頂時間和臨

19、時支護巷道的長度。 (4)施工中，做好基礎資料的積累和隱蔽工程的記錄工作。施工中和竣工時，按國家煤礦安全監(jiān)察局頒發(fā)的井巷工程質量標準進行檢查和驗收。第25頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四二、掘進工作面頂板安全管理分類 A類頂板安全管理類型：巷道坡度20以上、過斷層破碎帶、揭煤以及頂部為煤的半煤巖、采用非常規(guī)方法施工大斷面峒室、綜采面擴切巷、煤倉、交叉點（十字頭）施工、冒頂處理等。 B類頂板安全管理類型：巷道坡度1020、煤巷施工斷面13m2、頂底板松軟破碎、構造比較復雜以及巷道開門、貫通、提（落）巷、開鉆場、小水倉、工具室、碴峒、過老空老巷等。 C類頂板安全管理類型：

20、不具備A類、B類作業(yè)特征的頂板安全管理類型。第26頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四各類頂板安全管理類型應采取的管理辦法： A類：必須制定頂板管理專項技術措施，區(qū)隊長（支書）及主管業(yè)務科室管理人員現場跟班，當班帶班領導到作業(yè)地點巡查一次，發(fā)現問題，落實責任，及時處理。 B類：必須制定頂板管理專項技術措施，跟班隊長現場跟班，業(yè)務主管部門每天必須有人巡查。 C類：按正常作業(yè)管理程序進行管理。第27頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四 三、巷道掘進期間日常頂板管理工作 (1)敲幫問頂。上班進入工作面，打眼放炮前均應敲幫問頂，處理隱患，排除不安全因素后再作

21、業(yè)。(2)控制工作面空頂距離，超過規(guī)定的空頂距應先支護后掘進。(3)單孔長距離掘進，要經常檢查工作面后方支架的情況，對斷梁折腿或變形嚴重的支架，應加固修復。修復巷道時，修復地點以里的人員應全部撤出，預防冒頂堵人。工作面因放炮，崩倒的棚子應由外向里逐架扶棚復位。(4)熟悉掘進巷道出現冒頂事故的原因，加強日常檢查，采用針對性措施，預防冒頂片幫事故的發(fā)生。第28頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四四、頂板管理的措施（一）架棚巷道的頂板管理 1.工作面迎頭安全設施(包括前探梁和防倒器)的結構、材質、使用方法，必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。 架棚巷道掘進工作面迎頭必須使用前探梁，嚴禁空

22、頂作業(yè)。 采用工字鋼支護的炮掘工作面在爆破前迎頭加固長度不少于10m。 2.巷道采用型鋼支護的，必須使用機械扳手安裝卡纜和使用數字式扭力扳手檢測扭矩。36U卡纜緊栓扭矩不小于260Nm，29U不低于200Nm，在圍巖壓力大，巷道變形快的區(qū)段應使用夾板式卡纜和角鋼拉桿。 3.煤層巷道掘進必須采取注水措施。架棚巷道過老空、老巷、斷層破碎帶、遇松軟煤(巖)層時，必須采取措施增加支護強度；頂煤（巖）松軟破碎時要采取先挺后進或先注后進措施，超前控頂。第29頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四（二）巷道開口時的頂板管理。(1)開掘地點要選在頂板穩(wěn)定，支護完好并目避開地質構造區(qū)、壓力集

23、中區(qū)、頂板冒落區(qū)。(2)新掘巷道與原有巷道的方位要保持較大的夾角 (最好大于45)。(3)必須加固好開掘處及其附近的巷道支架，若近處有空頂空幫情況，小范圍的可加密支架，背好幫頂；大范圍的應用木垛接頂處理，同樣用背板背好打緊。對將受施工影響的棚子進行加固，其方法有挑棚、打點柱、設木垛等。 (4)新巷開掘施工，要打淺眼、少裝藥、放小炮，或用手鎬挖掘的方法，盡量避免震動圍巖或因放炮引起冒頂。 (5)新巷開掘處要及時進行支護，盡量縮短頂板暴露時間和減小暴露面積。若壓力增大，則應及時采用適合現場情況的特殊支護。第30頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四（三）沿空掘巷頂板破碎時的頂板

24、管理措施 (1)避開動壓影響，巷道施工必須在上區(qū)段回采工作結束，待巖層活動完全穩(wěn)定后再進行。 (2)盡量減小掘進時的空頂面積。放炮前支架緊跟到工作面，放炮后及時架設支架。要減少裝藥量，避免對頂板的震動。如果放炮難以控制和管理頂板，改用手鎬方法掘進。 (3)巷道支架要加密，將頂幫用木板等背嚴接實。 (4)擦邊掘進時，如遇上區(qū)段巷道的棚腿外露時，其下幫棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到擋矸簾的作用。（四）過斷層、裂隙地質構造帶的頂板管理措施 (1)采用架棚支護時，棚距要縮小，提高支護應變能力。 (2)棚梁方向盡量正交節(jié)理面架設，增大支架密度，減少空頂距離，永久支架要緊跟工作面，背幫背頂要嚴實。

25、 (3)采用砌碹支護時，每次掘砌長度不大于1m。 (4)頂板特別破碎時需采用超前支護的辦法管理頂板。第31頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四第四章 礦井頂板事故防治管理第32頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四一、巷道頂板事故的防治管理 （一）掘進工作面常見冒頂事故原因分析與防治1、原因分析掘進工作面常見冒頂事故的原因一般有三個方面：一是對危石未采取必要的臨時支護措施，工人在空頂空幫下作業(yè)，危石突然墜落造成傷亡事故；其次是爆破技術工藝不合理或在斷層破碎帶和壓力集中區(qū)未實行控制爆破作業(yè)，發(fā)生放炮崩歪、崩到支架導致冒頂事故；第三是由于支架工作阻力低，可

26、縮量小，支撐力及支護密度不足，整體性及穩(wěn)定性差，造成頂板來壓時壓垮或推垮支架導致鉚釘事故。2022/9/2233第33頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22342、主要防治措施（1）嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度。開工前，必須指派有經驗的工人按操作規(guī)程嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度，并要有專人監(jiān)護，將浮矸活石清理干凈后方可進行作業(yè)。如果處理活石時可能發(fā)生危險或遇有撬不掉的危石，必須架設專門的臨時支護。（2）掘進工作面到永久支護之間，必須使用臨時支架或金屬前探支架，嚴禁空頂作業(yè)。（3）防止放炮崩到、崩歪支架?？拷ぷ髅?0m長度內的支架，在放炮前必須加固。嚴格按照爆破說明書的規(guī)

27、定進行鉆眼、裝藥和放炮。臨近及通過斷層破碎帶時，應手鎬刷頂打撞楔配合放小炮或震動炮，如破碎圍巖難以控制時，應暫停放炮采用手鎬掘進。放炮崩倒、崩壞的支架，必須及時修復。修復支架式必須先檢查頂、幫，并有外向里逐架進行。第34頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2235（4）必須按作業(yè)規(guī)程規(guī)定的支護設計進行巷道支護。支架間應設牢固的撐木或拉桿。對地質構造區(qū)、冒頂區(qū)、壓力集中區(qū)或沖擊地壓去應縮小棚距，架間拉桿不少于34個。支架與頂幫之間空隙要按作業(yè)規(guī)程要求，將頂幫背實剎緊，不得空頂空幫。單孔長距離掘進，要經常檢查工作面后方巷道支架，發(fā)現有梁斷腿傷或嚴重變形的支架，應

28、撤出工作面人員，及時修復加固后再進行作業(yè)。（5）當地質條件及圍巖發(fā)生變化時，必須制定安全技術措施，報礦總總工程師批準后執(zhí)行。第35頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2236（二）交岔點抬棚及巷道貫通處冒頂事故原因分析與防治1、原因分析交岔點處于交岔巷道支撐壓力疊加區(qū)，空頂面積大，如果頂板較破碎、存在鑲嵌型頂板或出現空頂虛幫，極易突然冒頂推垮下方抬棚。如果設計巷道開口位置不合理，受采動支承壓力、掘進開幫放炮等影響，抬棚變形折損未及時加固，隨時都有塌垮或崩倒抬棚的可能。如果抬棚材質不合格，結構不合理，整個抬棚未與周圍巷道支架連成牢固整體，穩(wěn)定性差，支撐能力低，

29、以致來壓時將抬棚推垮或壓垮。貫通的巷道，特別是與采空區(qū)、舊巷貫通的巷道，如果貫通距離測量不準，未制定預防水、火、瓦斯基頂板災害的安全措施，相距20m以內未實行單頭作業(yè)，造成放炮傷人及水、火、瓦斯、頂板災害。第36頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22372、主要防治措施嚴格執(zhí)行關于抬棚的規(guī)定：（1）新開掘進工作面在開口時，注意選擇安全位置，抬棚要有專門設計，要架好抬棚，確保安全。（2）各種抬棚開口必須設有護口棚子，插梁必須雙數對稱擺放，防止受力不均。（3）抬棚必須有鎖口棚子，抬棚四周必須插嚴背實，空頂虛幫必須充填嚴實。（4）套改抬棚、拆換抬棚梁、插梁及抬棚

30、腿時，應根據具體情況，打木垛或在抬棚下架設一梁三柱的抬板后，方許套改抬棚。（5）無特殊加固措施，不得利用抬棚牽吊大件設備，防止抬棚被運行礦車或設備撞倒。第37頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22河南理工大學采煤概論38嚴格執(zhí)行掘進巷道貫通措施：（1）掘進巷道貫通時必須制定專項安全措施，確保施工安全。（2）與采空區(qū)或舊巷貫通，必須事先繪制測量圖，搞清采空區(qū)或舊巷的水、火、瓦斯情況，并制定專項安全措施嚴格貫徹執(zhí)行，防止重大惡性事故的發(fā)生。（3）凡對頭掘進貫通的巷道，必須準確測量貫通距離，繪制測量圖，并由測量人員及時填繪施工進度。當兩個掘進面相距20m（綜合機

31、械化掘進巷道相距50m）前，必須停止一個頭作業(yè)，但必須保持被停掘進工作面的正常通風。如果被停掘進工作面早已停風，則需提前排放被貫通巷道內的瓦斯，并嚴格執(zhí)行每炮都要檢查被貫通巷道內的瓦斯?jié)舛鹊闹贫龋乐狗排趥撕屯咚贡ㄊ鹿?。當貫通之后，立即進行風流調整，實現全風壓通風。（4）要加強貫通巷道的頂板的管理，對圍巖破碎，頂板不好，壓力較大的巷道，應縮小支架間距和最大控頂距，并加強臨時支護，防止冒頂。第38頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2239（三）維修巷道冒頂事故的分析與防治1、原因分析（1）當巷道位于支承壓力升高區(qū)或地質構造破壞區(qū)內，圍巖巖性不穩(wěn)定，服務年

32、年限長，支護形式選擇不合理、支承能力及支護密度不足，支護質量差，維修不及時，就易發(fā)生冒頂。（2）當巷道圍巖不穩(wěn)定，維修巷道更換支架、拆修套棚時，未先加固工作地點支架，也未架設超前臨時支架，就全部拆除全有支架，在空頂下架設新支架；或在套修時先大拆大回，再在空頂 下連續(xù)架設新支架；或在拆修工作未完成前中止作業(yè)，均可能發(fā)生冒頂事故。（3）維修巷道在沒有可靠安全出口，后撤通道不暢通的情況下，多段同時拆修；或臥底刷大套棚后，支架露腳，棚子不接底不靠幫，未采取填頂背幫措施；或未經批準擅自放炮，造成巷道塌冒堵人事故。(4)維修斜巷及立眼時，沒有可靠的防倒、防滑、防塌冒的安全措施。挑頂冒落的煤塊及矸石、失修的

33、支架、材料及工具，均容易墜落塌冒發(fā)生砸人事故。第39頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22402、主要防治措施（1）巷道更換支護時，拆除原有支護前，應先加固臨時支護，拆除原有支架后，必須及時排除頂幫活矸，必須時還應采取臨時支護措施。在傾斜巷道中，必須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。棚腿柱腳必須接觸實底，不得打在浮矸上。撤換支架的工作應連續(xù)進行，否則每次工作結束前，必須及時接底封幫，確保工作地點的安全。（2）選擇合理的巷道位置，要求巷道位置既能滿足生產需要，又位于圍巖較穩(wěn)定，能避開支承壓力帶的高峰區(qū)內。為此，可推廣沿空留巷、沿空掘進、將圍巖巷道布置

34、在集中支承壓力影響范圍以外，或將主要巷道位于跨采后采空區(qū)應力降低區(qū)內。并使掘進與回采保持合理的滯后距離，做到不受或少受回采的影響。第40頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2241（3）嚴禁空頂作業(yè)，必須采用超前支護或臨時支護。套修必須堅持架一棚拆一棚，先架后拆的原則。拱形支架拆卡纜時，頂梁下方必須打一根中柱支撐，人員不得面對卡纜，防止螺母崩出傷人，并嚴禁大拆大回。巷道翻修一般不準放炮，必須放炮時制定放小炮的安全措施，報礦總工程師審批后執(zhí)行。（4）巷道維修遇地質構造區(qū)、壓力集中區(qū)或頂板冒落區(qū)時，必須制定安全措施，報礦總工程師審批后執(zhí)行，由區(qū)隊長現場值班監(jiān)督實

35、施。對頂板冒落區(qū)應留下詳細記錄，表明冒落時間、高度、范圍，并在該處設“隱蔽險區(qū)”牌，移交工程時將現場記錄一并移交。（5）維修老巷時，必須從有安全出口及支架完好的地點開始，由外向里進行，保持后退通道暢通，嚴禁多段同時拆修。第41頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2242二、采場頂板事故的防治管理（一）采場頂板事故的基本規(guī)律1、頂板類型根據頂板條件統計，發(fā)生頂板事故工作面的頂板類型往往是兩頭大、中間小。即較軟的（破碎或不穩(wěn)定頂板）和硬的（堅硬頂板或部分穩(wěn)定頂板）頂板事故多，約占全部工作面頂板事故的70%80%；中等穩(wěn)定和部分穩(wěn)定頂板事故少，約占20%30%。2

36、、事故發(fā)生地點從頂板事故發(fā)生地點來看，煤壁區(qū)、放頂區(qū)、采面上下端頭和地質構造破壞帶的事故較多。第42頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22433、事故發(fā)生的工藝技術條件從支護形式看，采用金屬摩擦支柱的工作面比木支柱工作面發(fā)生的頂板事故約減少60%，比單體液壓支柱工作面約高24倍，比綜采工作面約高69倍。由此可見，采面頂板事故率隨支護形式的改進和支護機械化程度的提高而降低。4、地質構造、煤層條件地質構造如斷層、褶曲等往往使頂板變得破碎。地質構造區(qū)內頂底板起伏變化容易使煤壁片幫或采空區(qū)冒落矸石推倒支架、有時斷層帶附近也可能整塊頂板失穩(wěn)而推倒支架造成冒頂。從煤層

37、條件看，當傾角超過200時，支架的穩(wěn)定性較差，頂板事故多。煤層厚度或采高大于2.5m時，容易發(fā)生片幫冒頂。具有復合頂板結構的煤層底板事故較多，且預兆不明顯。第43頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2244（二）采場局部冒頂的原因分析與防治1、煤壁區(qū)局部冒頂在直接頂裂隙很發(fā)育時，容易形成“鍋底石”等游離巖塊的鑲嵌頂板或破碎頂板，在采煤機采煤或爆破落煤后，如果支護不及時，這種游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故；當用爆破法采煤時，如果炮眼布置不卡當或裝藥量過多，可能在放炮時崩倒支架而導致局部冒頂。此外，當基本定來壓時，如果煤層本身強度較低，則容易片幫，從

38、而擴大了無支護空間，也會導致局部冒頂。主要防治措施：（1）采用能及時支護懸露頂板的支架；（2）盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理、裂隙方向垂直或斜交，避免片幫；（3）炮采時，炮眼角度及裝藥量應合理，盡量避免崩倒支架；（4）嚴禁工人在無支護空頂區(qū)作業(yè)。第44頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22452、上、下端頭局部冒頂上下端頭控頂范圍大，在掘進工作面運輸巷或回風巷時由于巷道支護的初撐力一般都很小，直接頂板要下沉、松動和破碎，當直接頂是由薄層軟弱巖層組成時更是這樣。在上下端頭處經常要進行輸送機機頭機尾的推移工作，這時難免要替換原來的支柱，在老柱拆下新柱尚未支設時，

39、松動破碎頂板就有可能造成局部冒頂事故。主要防治措施：（1）支架必須有足夠的強度，不僅能支承松動冒落的直接頂，還能支承住老頂來壓時的壓力；（2）支護系統必須能始終控制局部冒頂，且具有一定阻力，防止老頂來壓時推倒支架。（3）采煤工作所有安全出口與巷道連接處20m范圍內，必須加強支護。第45頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22463、放頂線附近局部冒頂放頂線上支柱受力是不均勻的，當人工回撤承壓大的柱子時，尤其是分段回撤最后一根或幾根支柱時，往往支柱一倒下頂板就會冒落，易砸住未及躲避的回柱工人。當采空區(qū)局部懸頂超過規(guī)定，冒落高度小于1.5倍采高時，如未采取措施，

40、回柱后大塊懸頂旋轉冒落而推倒支架，可導致局部冒頂。主要防治措施：（1）采煤工作面必須及時回柱放頂或充填，控頂距離超過作業(yè)規(guī)定時，禁止采煤。（2）用垮落法管理頂板，要求采空區(qū)冒落高度大于1.5倍采高，局部懸頂和冒落高度不充分處（25）m2）用叢柱加強支護，超過的要進行強制放頂或用其他措施進行處理。（3）放頂人員必須站在支架完整，無崩繩、崩柱、甩鉤、斷繩抽人等危險情況的安全地點工作?；刂彭斍埃仨殞Ψ彭數陌踩ぷ鬟M行全面檢查，清理好退路?；刂彭敃r，必須指定有經驗的人員觀察頂板，發(fā)生不安全因素，應立即采取果斷措施進行處理。第46頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/

41、9/22473、地質破壞帶附近的局部冒頂地質破壞帶巖石破碎、應力集中，所以，易發(fā)生冒頂。主要防治措施：應在斷層兩側架設木垛加強支護，并迎著巖塊可能滑下的方向支設戧棚或戧柱，加強褶曲軸部等破碎帶的支護。第47頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2248（三）采場大面積冒頂的原因分析和防治1、采煤工作面大面積冒頂原因分析按頂板垮落類型可把采煤工作面大冒頂分為壓垮型、推垮型、漏垮型。壓垮型冒頂事故是由于堅硬直接頂或老頂運動時，垂直于頂板方向的作用力，壓斷、壓彎工作阻力不夠、可縮量不足的支架，或使支柱壓入抗壓強度低的底板，造成大面積切頂垮面事故。推垮型事故是由直接頂

42、和老頂大面積運動造成的，因此，發(fā)生的時間和地點有一定的規(guī)律性，多數情況下，冒頂前采煤工作面直接頂已沿煤壁附近斷裂；冒頂后支柱沒有折損只是向采空區(qū)傾倒，或向煤幫傾倒，但多數是沿煤層傾向傾倒。漏垮型冒頂的原因；由于煤層傾角較大，直接頂又異常破碎，采煤工作面支護系統中如果局部地點護頂失效發(fā)生漏頂，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(wěn)，導致漏垮型事故發(fā)生。第48頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22492、主要防治措施：（1）提高單體柱的初撐力和剛度。（2）提高支架的穩(wěn)定性。（3）嚴格控制采高。（4）采煤工作面初采時不要反向開采。（5）

43、掘進回風、運輸巷時不得破壞復合頂板。（6）堅硬難冒頂板要采用高壓注水和強制放頂，以減少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。第49頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2250綜采工作面冒頂主要防治措施：（1）工作面支架要保證有足夠的初撐力，支架不漏液、不竄液、不自動卸載，支架升起后頂梁要升緊升平。（2）若工作面頂板破碎或支架梁端距超過規(guī)定值時，可采取超前移架的方法，及時控制頂板。若超前移架后梁端距仍超過規(guī)定值時，可在支架頂梁上垂直煤壁加打板梁，一頭在支架頂梁上，另一頭要緊頂煤壁，以防片幫冒頂事故發(fā)生。若遇頂板破碎易冒落時，采煤機

44、后滾筒割過煤后，及時擦頂移架和隔架移架。（3）為保證對工作面頂板動態(tài)進行準確監(jiān)測，工作面作業(yè)人員要加強對礦壓儀表的維護，并每班都要指定專人做好頂板監(jiān)測記錄。（4）所有人員要經常檢查作業(yè)地點附近的頂板、煤壁支護情況，嚴格進行敲幫問頂，嚴防片幫、掉矸傷人，嚴禁到無支護的空頂區(qū)及不安全的地點作業(yè)或休息。第50頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2251頂板災害的特點一、頂板事故的概念煤礦中常見的重大災害事故有五類：瓦斯、煤塵爆炸；礦井火災；煤與瓦斯突出；礦井突然涌水；沖擊地壓和大面積冒頂。其中，煤礦頂板事故是指由于頂板冒落造成人員傷亡、設備財產損失事件，是煤礦極為

45、嚴重的事故之一。據統計，19491995年全國煤礦頂板事故造成的傷亡人數48845人，占礦井事故死亡人數的37.11。因此，消除頂板事故隱患，避免人員傷亡和財產損失，防患于未然，是頂板安全管理工作的根本。 當災害事故發(fā)生后，如何安全、迅速、有效地搶救人員，保護設備，控制和縮小事故影響范圍及其危害程度，防止事故擴大，將事故造成的人員傷亡和財產損失降低到最低限度，是救災工作的關鍵。任何怠慢和失誤，都會造成難以彌補的重大損失。因此，掌握事故的特點、處理的原則方法和技術，是十分必要的。第51頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2252 二、頂板災害事故的特點 我國各

46、個礦區(qū)的礦井，由于自然條件、生產環(huán)境和管理效能不盡相同，事故的發(fā)生具有偶然性。即使發(fā)生重大頂板災害事故，因其主客觀條件不同，其發(fā)生原因和發(fā)展過程各有其獨特性，造成的后果也不盡相同。但總體而言，所有頂板災害事故都有如下共同特點。 1突發(fā)性 頂板災害事故往往是突然發(fā)生的。它給人們心理的沖擊最為嚴重，最容易出現措手不及，使指揮者難以冷靜、理智地考慮問題，難以制定出行之有效的救災措施，在搶救的初期容易出現失誤，造成事故的損失擴大。 2災難性 重大頂板災害事故造成多人傷亡或使井下人員的生命受到嚴重威脅，若指揮決策失誤或救災措施不得力，往往釀成重大惡性事故。處理事故過程，得悉已有人員傷亡或意識到有眾多人員

47、受到威脅，更增加了指揮者的心理慌亂程度，容易造成決策失誤。第52頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2253 3破壞性 重大頂板災害事故往往會使礦井生產系統遭到破壞。它不但使生產中斷，井巷工程和生產設備損毀，給國家造成重大損失，也給搶險救災增加了難度。特別是通風系統的破壞，使有毒有害氣體在大范圍內擴散，會造成更多人員的傷亡。這就要求指揮者在做救災決策時，要充分考慮通風系統的情況，通風系統破壞與否對救災方案起關鍵性作用。 4繼發(fā)性在較短的時間里重復發(fā)生同類事故或誘發(fā)其他事故，稱為事故的繼發(fā)性。例如，火災可能誘發(fā)瓦斯煤塵爆炸，也可能引起再生火源；爆炸可能引起火災

48、，也可能出現連續(xù)爆炸；煤與瓦斯突出可能在同一地點發(fā)生多次突出，也可能引起爆炸；當頂板事故發(fā)生后，如果不能及時、正確地處理，不能發(fā)現頂板存在的隱患，也許接下來更大的事故會發(fā)生，更易造成嚴重的后果。事故繼發(fā)性的存在，就要求指揮者在制定救災措施時，多做些預想，要有充分的思想準備，采取有效的措施避免出現繼發(fā)性事故。而且一旦出現繼發(fā)性事故，能胸有成竹地做出正確的決策，不能“顧此失彼”，不能只顧處理目前發(fā)生的事故，不顧及事故的發(fā)展變化。因此，要求指揮者在重大災害事故面前，冷靜、理智、全面的考慮問題，提高指揮決策能力，有針對性地做出正確的決策，以減少事故的損失。第53頁，共60頁，2022年，5月20日，1

49、4點57分，星期四2022/9/2254第二節(jié) 冒頂事故的處理一、發(fā)生事故時現場人員的行動原則1及時報告災情發(fā)生災變事故后，事故地點附近的人員應盡量了解或判斷事故性質、地點和災害程度，并迅速地利用最近處的電話或其他方式向礦調度室匯報，并迅速向事故可能波及的區(qū)域發(fā)出警報，使其他工作人員盡快知道災情。在匯報災情時，要將看到的異?，F象(火煙、飛塵等)、聽到的異常聲響、感覺到的異常沖擊如實匯報，不能憑主觀想象判定事故性質，以免給領導造成錯覺。影響救災，這在我國煤礦救災中是有沉痛教訓的。2積極搶救災害事故發(fā)生后，處于災區(qū)內以及受威脅區(qū)域的人員，應沉著冷靜。根據災情和現場條件，在保證自身安全的前提下，采取

50、積極有效的方法和措施，及時投入現場搶救，將事故消滅在初起階段或控制在最小范圍，最大限度地減少事故造成的損失。在搶救時，必須保持統一的指揮和嚴密的組織，嚴禁冒險蠻干和驚慌失措，嚴禁各行其是和單獨行動；要采取防止災區(qū)條件惡化和保障救災人員安全的措施，特別要提高警惕，避免中毒、窒息、爆炸、觸電、二次突出、頂幫二次垮落等再生事故的發(fā)生。第54頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/22553安全撤離當受災現場不具備事故搶救的條件，或可能危及人員的安全時，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(guī)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

51、好、距離最短的路線，迅速撤離危險區(qū)域。在撤退時，要服從領導，聽從指揮，根據災情使用防護用品和器具；遇有溜煤眼、積水區(qū)、垮落區(qū)等危險地段，應探明情況，謹慎通過。災區(qū)人員撤出路線選擇的正確與否決定了自救的成敗。4妥善避災如無法撤退(通路被冒頂阻塞、在自救器有效工作時間內不能到達安全地點等)時，應迅速進入預先筑好的或就近地點快速建筑的臨時避難硐室，妥善避災，等待礦山救護隊的援救，切忌盲動。第55頁，共60頁，2022年，5月20日，14點57分，星期四2022/9/2256二 冒頂事故時的自救與互救1采煤工作面冒頂時的避災自救措施（1）迅速撤離到安全地點。當發(fā)現工作地點有即將發(fā)生冒頂的征兆，而當時又

52、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到木垛處避災。從采煤工作面發(fā)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(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入。另外，冒頂時可能將支柱壓斷或推倒，但在一般情況下不可能壓垮或推倒質量合格的木垛。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，可能造成新的冒落時，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。（4）遇險人員要積極配合外部的營救工作。冒頂后被煤矸、物