頂板管理及頂板災(zāi)害防治基礎(chǔ)知識

頂板管理及頂板災(zāi)害防治基礎(chǔ)知識第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板管理基礎(chǔ)知識一、頂板事故的定義二、巷道頂板管理三、冒頂事故的預(yù)防與處理四、冒頂前的預(yù)兆五、冒頂事故的主要預(yù)防措施主要內(nèi)容第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板事故的定義一、頂板事故的定義礦井開采過程中的采掘工作面或在已掘的巷道內(nèi)所發(fā)生的冒頂、片幫、掉矸等造成的人身傷亡和生產(chǎn)事故統(tǒng)稱為頂板事故。第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二二、掘進巷道頂板管理第一節(jié)頂板管理的主要內(nèi)容1.掌握巷道開掘后受影響圍巖體的范圍及圍巖應(yīng)力分布情況。這就需要了解與巷道圍巖應(yīng)力分布有關(guān)的因素：圍巖的性質(zhì)、巷道所處的深度、巷道周圍地質(zhì)構(gòu)造、水文變化、巷道的斷面形狀和尺寸等。了解了圍巖應(yīng)力分布情況及在此應(yīng)力作用下圍巖的變形和位移，才能選擇合適的支護材料、支護形式，達到維護巷道的目的。第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板管理的主要內(nèi)容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，合理確定鉆眼眼位、鉆眼角度、鉆眼深度、炮眼裝藥量和放炮等各工序的有關(guān)參數(shù)，減少對頂板管理的影響。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巷道的長度，盡可能縮短工作面空頂時間和臨時支護巷道的長度。第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板管理的主要內(nèi)容4.施工中，做好基礎(chǔ)資料的積累和隱蔽工程的記錄工作。施工中和竣工時，按工程質(zhì)量標準進行檢查和驗收。第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)掘進工作面施工期間，

日常頂板管理工作的內(nèi)容1.敲幫問頂進入工作面，打眼前、裝藥前、放炮后等工序均要敲幫問頂，處理隱患，排除不安全因素后再作業(yè)。

2.控制工作面空頂距離超過規(guī)定的空頂距應(yīng)先支護后再掘進；發(fā)現(xiàn)頂板破碎或變松軟時應(yīng)采取超前臨時支護維護頂板。第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二掘進工作面施工期間，

日常頂板管理工作的內(nèi)容3.獨頭長距離掘進巷道，要經(jīng)常檢查工作面后方的支護情況，發(fā)現(xiàn)斷梁折腿或變形嚴重的支架，應(yīng)加固修復(fù)；修復(fù)巷道時，修復(fù)地點以里的人員應(yīng)全部撤出，預(yù)防冒頂堵人；工作面因放炮倒塌的棚子應(yīng)由外向里逐架扶棚復(fù)位。4.熟悉掘進巷道出現(xiàn)冒頂事故的原因，加強日常檢查，采用針對性措施，預(yù)防冒頂、片幫事故的發(fā)生。第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)頂板管理的針對性措施1.新開窩巷道頂板管理安全措施內(nèi)容

(1)開窩地點要求頂板穩(wěn)定、支護完好并且避開地質(zhì)構(gòu)造區(qū)、應(yīng)力集中區(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°)。第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)必須加固好開窩處及其附近的巷道支護，若近處有空頂空幫情況，小范圍的可加密支架，背好頂幫；大范圍的應(yīng)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(shè)木垛；在錨網(wǎng)（錨噴）支護巷道內(nèi)開窩時，可以提前采取加補錨網(wǎng)、錨索等方式。第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(4)新巷開窩施工期間，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)新巷開窩處應(yīng)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(yīng)及時采用適合現(xiàn)場情況的特殊支護。第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板管理的針對性措施2.沿空掘巷頂板破碎時，應(yīng)采取的頂板管理措施(1)避開動壓影響巷道施工要在上階段回采工作已經(jīng)結(jié)束，避開回采期間的動壓影響，待巖層活動穩(wěn)定后再進行掘巷工作。(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(shè)支架。要減少裝藥量，避免對頂板的振動。如果放炮難以控制和管理頂板，改用手鎬方法掘進。第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)巷道支架要加密，同時將下幫腿與底板的夾角由80°縮小為75°，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。第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板管理的針對性措施3.有淋水的工作面、頂板的管理措施

掘進工作面有淋水時，要通過水文地質(zhì)工作，弄清水的來源，掌握水量的變化。再根據(jù)實際條件分別采用探放水措施等方法將水引離工作面。頂板淋水不大時，用風管邊吹邊噴砂漿止水。有淋水的地段，要加大支架密度、背嚴頂幫，提高支架的穩(wěn)定性，防止冒頂事故的發(fā)生。第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頂板管理的針對性措施4.掘進工作面過斷層、裂隙和巖性突變地帶時，應(yīng)采取的頂板管理措施

(1)加強掘進地段的地質(zhì)調(diào)查工作，根據(jù)所掌握的地質(zhì)資料(包括地質(zhì)構(gòu)造分布情況與產(chǎn)狀以及巖性變化的可能地段)，及時制定具體的施工方法與安全措施。對于特殊地段，要制定針對性措施，否則不能開工。(2)在破碎帶中掘進，應(yīng)做到一次成巷，盡可能縮短圍巖暴露時間，減小頂板出露后的撓曲離層，提高頂板的穩(wěn)定性。第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)施工中要嚴格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度。要經(jīng)常觀察圍巖穩(wěn)定狀況的變化，及時掌握斷層、裂隙帶、巖性突變帶出露的時間。一旦發(fā)現(xiàn)異常要及時處理，防患于未然。(4)掘進工作面臨近斷層或穿斷層帶時，巷道支護應(yīng)盡量采用U型鋼可縮性支架支護，棚距要縮小。在距斷層前5m左右時，就要采取加強支護措施。(5)采用爆破法落煤巖時，要盡量多打眼、少裝藥，放小炮，盡量保持圍巖的穩(wěn)定性。如果放炮中頂板難以控制與管理、有冒頂?shù)奈ｋU時，應(yīng)改用手鎬方法掘進。第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(6)減小空頂距離，及時架設(shè)臨時支架，永久支護要緊跟工作面迎頭。若采用砌碹式支護時，每次掘砌進度不得超過1m。

(7)巷道支架背板要嚴實，提高支架對圍巖的支護能力，防止掘進中漏頂或漏幫。

(8)當頂板特別松軟破碎時，可打撞楔控制破碎頂板。有條件時，也可采用對頂板注漿錨固的方法，增強破碎頂板的穩(wěn)定性與承載能力。第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(9)在頂板巖性突變地段，要及時打點柱支護突變帶頂板。對傘檐狀危巖要及時敲掉，敲不下來時，要在傘檐下打上點柱或錨桿。(10)巷道臨近斷層等構(gòu)造時，要加強對瓦斯的檢查以及斷層水的疏排工作。第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二三、冒頂事故的預(yù)防與處理隨著掘進工作面的不斷向前推進，頂板暴露面積也隨著加大，致使頂板經(jīng)常出現(xiàn)彎曲、下沉、裂隙、掉碴、冒落等，甚至造成生產(chǎn)停頓及人身傷亡的嚴重事故。為了保證掘進工作面的安全生產(chǎn)，預(yù)防巷道頂板事故的發(fā)生，必須根據(jù)事故發(fā)生的原因，采取針對性措施。

第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

第一節(jié)掘進工作面冒頂事故的原因

1.地質(zhì)方面的原因有：

巷道圍巖松軟或極易風化，如煤、頁巖等；巷道圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育；巷道通過斷層、褶曲等構(gòu)造變動劇烈地帶，巖層破碎；巷道穿過巖層的巖性突然發(fā)生變化，在其交界處易產(chǎn)生塌冒，如石門透煤；有害氣體涌出，如瓦斯、煤塵。2.由于設(shè)計不合理造成的原因有：

巷道位置選擇不當，使巷道處于松軟巖層中；缺乏詳細的地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，使施工缺乏指導，缺少應(yīng)變措施；支護形式與結(jié)構(gòu)不合理，不足以承受地壓等。第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二3.施工方面的工作失誤造成的原因有：

對巷道穿過松軟巖層缺乏準備；施工措施不當或錯誤；不是一次成巷，圍巖暴露時間過長，造成風化、松動，引起塌冒；支護不符合設(shè)計要求，不按作業(yè)規(guī)程要求架設(shè)，忽視質(zhì)量，使支架不能發(fā)揮作用，支架失穩(wěn)引起塌冒；工作面空頂距離過長，臨時支護失效；在松軟層中施工，炸藥量使用過多，破壞了圍巖的穩(wěn)定性；不進行工作面敲幫問頂工作，對檢查和處理浮石重視不夠、不及時處理危巖、活矸等。第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)掘進工作面冒頂事故的處理方法一、巷道發(fā)生局部冒頂事故的處理方法1.先加固好冒落區(qū)前后的完好支架。使用棚子支護的，應(yīng)根據(jù)圍巖壓力大小加密棚距，把棚子扶正扶穩(wěn)。棚子之間要安設(shè)好拉桿等，使支架形成一個聯(lián)合體，棚子頂幫要背嚴剎實。2.及時封頂，控制冒頂范圍的擴大。一般是采用架設(shè)木垛的方法處理。人員站在安全地點，用長柄工具將冒落的頂部活矸、危巖搗掉。在沒有冒落危險的情況下，抓緊時間架好支架，排好護頂木垛，一直到冒頂最高點將頂托住。第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二3.巖石巷道采用錨噴支護處理冒頂區(qū)。具備錨噴支護條件時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用錨噴支護處理冒頂區(qū)。(1)首先將冒落區(qū)頂幫活石搗掉，噴射人員站在安全一側(cè)向冒頂區(qū)噴射一層30mm～50mm厚的混凝土層，先封固頂，然后再封兩幫；(2)初噴的混凝土凝固后再打錨桿，并掛網(wǎng)復(fù)噴一次，復(fù)噴的厚度一般不超過20mm；(3)冒頂處理完，按要求架設(shè)金屬支架，背嚴頂幫，四周可充填一層矸石，支架間安設(shè)拉桿，使棚子之間聯(lián)成整體，提高穩(wěn)定性。第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二二、冒頂范圍較大時的處理方法1．小斷面快速修復(fù)法頂范圍大，影響通風或有人堵在里面等，可用此法。即先架設(shè)比原來巷道規(guī)格小得多的臨時支架，使巷道能暫時恢復(fù)使用，等清理完煤矸后再架設(shè)永久支架。對冒頂部分的處理是：采用撞楔法把冒落矸石控制住，等頂板不再冒落時，從巷道兩側(cè)清除矸石，且邊清除邊管理兩幫，防止煤矸流人巷道。頂幫維護好以后，就可以架設(shè)永久支架。第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2．一次成巷修復(fù)法冒頂面積大的次要巷道和修復(fù)時間長短對生產(chǎn)影響不大時適用此法。修理時，可根據(jù)原有巷道規(guī)格，采用撞楔法一次成巷。撞楔間用木板插嚴，支架兩幫也應(yīng)背嚴。撞楔以上必須有較厚的矸石層，如果太薄，還應(yīng)在冒頂空沿內(nèi)堆塞厚度不少于0.5m的不然材料或矸石。棚梁與撞楔之間要背實。處理冒頂和架設(shè)支架整個過程，應(yīng)設(shè)專人觀察頂板。第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二3.木垛法木垛法是一種比較常用的方法，如巷道冒頂高度在5m以內(nèi)，冒落長度在10m以上，冒落空間以上巖石基本穩(wěn)定，就可將冒落的巖石清除一部分，使之形成自然堆積坡度，留出工作人員上、下及運送材料的空間并能通風時，就可以從兩邊在冒落的煤矸上相向架木垛，直接支撐頂板。第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二先在冒頂區(qū)附近的支架上打兩排抬棚，提高支架支撐能力。在支架掩護下出矸。架設(shè)前處理人員站在安全地點用長柄工具將頂幫活石處理。架設(shè)木垛要保證有暢通的安全出口。架木垛前，在冒落區(qū)出口處并排架設(shè)兩架支架，用拉條拉緊，打上撐桿，使其穩(wěn)固。打頂柱，但要在穿桿上鋪上坑木或荊笆的條件下進行，防止掉矸傷人。架木垛時，第一個木垛最上一層應(yīng)用護頂穿桿，以保證架第二個木垛時的安全。木垛要撐上頂，靠上幫，靠板處要背一層荊笆，用楔子背緊。然后架第二個木垛，以此類推一直到處理完畢。第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

4.打繞道法如果冒頂長度大，不易處理以及冒頂堵人時，可打繞道，繞過冒落區(qū)去搶救被堵人員，或繞過冒落區(qū)后再轉(zhuǎn)入正常掘進。第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

四、冒頂前的常見預(yù)兆1．發(fā)出響聲

巖層下沉斷裂，頂板壓力急劇增大時，木支護就會發(fā)出劈裂聲，并出現(xiàn)折斷現(xiàn)象；金屬支柱的活柱急速下縮，也會發(fā)出很大聲響；液壓支架或支柱，安全閥經(jīng)常開啟，噴出液體時，也有“吱吱”的聲響，有時也可聽到采空區(qū)內(nèi)頂板斷裂的悶雷聲。

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2．掉渣(俗稱“煤雨”)

頂板嚴重破裂時，折梁斷柱現(xiàn)象增加，出現(xiàn)頂板掉渣現(xiàn)象。掉渣越多，說明頂板壓力越大。在人工假頂下，如灌漿鋪網(wǎng)效果不好，冒落的碎矸石和煤渣更多，這就是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU信號。

3．片幫

冒頂前煤壁所受壓力增加，使煤壁變得松軟，片幫量比平時增加。

第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二4．出現(xiàn)裂縫、裂縫增加或擴大頂板的裂縫，一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙，一種是由于采空區(qū)頂板下沉引起的采動裂隙。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，以便作出預(yù)報。有時也用其他方法監(jiān)測裂縫的動態(tài)。第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二5．脫層(也稱“離層”)

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)出“空空”的響聲，說明上下巖層之間已經(jīng)脫離。第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二6．漏頂

破碎的偽頂或直接頂，在大面積冒落以前，有時因為背頂不嚴和支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象。漏頂如不及時處理，會使棚頂漏空、支架松動。頂板巖石繼續(xù)冒落，就會造成因支架不吃勁而沒有聲響就冒頂。第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二7．瓦斯涌出量突然增加

當巷道圍巖正常時，其瓦斯涌出量應(yīng)當是在某一數(shù)值左右浮動或徘徊，當工作面瓦斯?jié)舛韧蝗辉黾訒r，說明巷道的圍巖空隙或瓦斯的分子間距大了，使得瓦斯易于涌出。第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二8．頂板有淋水而且逐漸增大

一般巖石含水后，其強度降低1／5～1／3，軟巖強度降低幅度更大。我們都知道，頂板的巖層是由巖塊組成的，這是由于巖層里的節(jié)理和裂隙造成的，當頂板好，說明是由大的巖塊組成的；當頂板破碎，說明是由小的巖塊組成的。當頂板有水時，水就要沿著頂板的層理或巖塊間的節(jié)理和裂隙面滲出或下流，致使巖塊間的摩擦力減小而極易滑落(也即工人們常說的“水滑矸”)，尤其是淋水逐漸增大時更加危險。第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二五、巷道冒頂事故的主要預(yù)防措施

1、嚴格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》、《作業(yè)規(guī)程》及施工措施的規(guī)定：“巷道更換支護時，拆除原有支護前，應(yīng)先加固臨近支護，拆除原有支護后，必須及時排除頂幫活矸，必要時還應(yīng)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。要按專門措施要求進行安全施工，決不允許冒險作業(yè)。撤換支架的工作應(yīng)連續(xù)進行，否則每次工作結(jié)束前，必須及時接頂封幫，確保工作地點的安全。

第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二巷道冒頂事故的主要預(yù)防措施

2、選擇合理的巷道位置，要求巷道位置既能滿足生產(chǎn)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(nèi)。為此，可推廣沿空留巷、沿空掘巷、將圍巖巷道布置在集中支承壓力影響范