顶板的科学管理
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近几年，煤矿顶板事故在煤矿事故中的比例有所下降，但因顶板事故而伤亡的人数仍然很大，仅次于瓦斯灾害，因此深入研究顶板事故发生机理及防治对策是必要的。本文对顶板事故的分类及发生机理作了简要的论述，并提出结合现代化的支护质量与顶板动态监测手段来进一步防治顶板事故。随着国家经济的高速发展，国家越来越来注重煤矿的安全生产，逐渐加大了对安全的投入。科技的前进使煤矿基本实现了机械化生产。煤矿百万吨死亡率呈逐年下降趋势，由2001年5.07下降为2005年的2.81。顶板事故也由原来的第一位下降为居于瓦斯事故之后的第二位。尽管如此，由于顶板事故而死亡的人数仍是很大，损失是惨痛的。采场顶板事故在顶板事故中占有重要角色。因此研究采场顶板，对采场顶板实现科学管理是很必要的。下面主要对顶板事故分类，发生机理及预防措施作简要论述。
顶板事故发生的原因及预防
0.概念
煤矿中最严重的两类事故，一是瓦斯灾害，另一个就是顶板事故，人们在井下采煤，由于某种原因，比如控顶设计不合理，没有进行科学监测，管理不善，违章作业等造成顶板冒落，轻则影响生产，重则造成人员伤亡，这些事故统称为顶板事故。
1.顶板事故分类及发生机理
根据采场上覆岩层“砌体梁”结构力学模型及“关键层”理论，中国矿业大学岑传鸿、窦林名等教授提出按冒顶的力学原因来对顶板事故进行分类，这种分类方法得到了专家学者及煤矿企业的广泛认可。采场顶板事故按力学原因可分为压垮型，漏冒型与推垮型三大类以及以其中一种类型为主兼有另一种或两种类型的综合类型冒顶。
压垮型冒顶主要发生在老顶来压时，是由垂直于层面方向的顶板力压坏采场支架而导致的冒顶，特别是直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的2-3倍，直接顶上面的老顶分层厚度又小于5-6m时，下列三种情况下，老顶来压时可能导致压垮型冒顶事故。
1.1垮落带老顶岩块压坏采场支架导致冒顶
老顶来压时，断裂、下沉的老顶岩块要挤压采场支架，如果采场支架的支撑力不足，就会被压坏导致冒顶。
1.2垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架导致冒顶
由于采场支架的支撑力不足，在老顶岩块明显运动之前，直接顶与老顶已发生离层，当老顶岩块向下运动时，采场支架要受冲击载荷，支架容易被压坏失效，从而导致冒顶。如果是综采支架，则支架可能被压死、压坏或压入底板，从而导致顶板事故。
1.3裂隙带老顶压坏采场支架导致冒顶
当裂隙带老顶断裂、下沉、旋转、触矸时，如果采场支架的可缩量不足，就有可能被压坏，从而导致垮落带岩层冒落形成压垮型冒顶。
漏冒型冒顶是在直接顶异常破碎，煤层倾角又较大的条件下，因已破碎顶板没有得到有效防护受重力作用冒落。漏垮型冒顶有以下几种情况。
1.3.1大面积漏垮型冒顶
采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏冒，则与之相邻的支架上方部分会在重力作用下冒落，从而使该支架失稳倾倒，又使该支架控制的其余碎顶也冒落导致大面积漏顶。
1.3.2靠煤壁附近局部冒顶
在采煤机采煤或爆破落煤后，如果支护不及时，或者当采用炮采时，如果炮眼布置不恰当或装药量过多，也可能在放炮时崩倒支架扩大了无支护空间，在这些情况下，靠近煤壁附近的游离岩块可能冒落而导致局部冒顶。
1.3.3采场两端局部冒顶
对于单体支柱工作面，其采场两端包括工作面两端的机头机尾附近以及与工作面相连的一段巷道。在工作面两端机头机尾处．经常要进行机头机尾的移置工作，就在拆除老支柱支设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着回采工作面的准进，要拆掉原巷道支架的一个棚舱，换用拾棚支承硼梁，这时如果支护操作不当，可导致本已破碎的顶板冒落形成冒顶事故。
1.3.4放顶线附近的局部冒顶
放顶线上支柱受力是不均匀的．当人工回拆“吃劲”的柱子时往往柱子一例下顶板就冒落，如果回柱工人来不及退到安全地点就可能被砸着而造成顶板事故。
推垮型冒顶是由平行层面方向的顶板力推倒采场支架 而导致的冒顶，一种是金属网下推垮型冒顶，另一种情况是采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。金属网下发生推垮型冒顶，主要是由于支护失效或者支架初撑力小导致金属网上的破碎矸石与上部断裂了的硬岩大块之间存在空隙，从而形成悬浮顶板，使得金属网上某部分顶板一阶段形成网兜，二阶段单体支架失稳最终导致冒顶。若煤层上直接顶是石灰石等较坚硬岩层，当其呈大块在采空区垮落时可能顺着已垮落的矸石冲入采场，推倒采场单体支柱，从而导致推垮型冒顶。
综合类型冒顶是以上三种情况的复杂综合，一种情况是厚层难冒顶板导致的冒顶，最终将导致顶板大面积来压。另一种情况是地质破坏带附近的局部冒顶，主要在断层附近，断层附近顶板压力大、破碎，支护不好时容易发生压垮型或漏冒型冒顶。而且碎顶板沿倾斜断层移动时，易推倒支架导致推垮型冒顶。再者就是大块游离顶板导致的冒顶。主要是由于地质构造、旧巷以及采动等原因在煤层直接顶板中形成与上面岩层粘结力很小或不粘结甚至形成离层的大块游离顶，在一定条件下导致的冒顶事故。
2.顶板事故的预防
针对以上顶板事故，预防措施总结为一条，即支护，这包括两部分内容，一是控顶设计，二是支护质量与顶板动态监测。两者相互配合，投产前对采场进行合理的控顶设计，投产后不断对支护质量与顶板进行动态监测，监测结果再作为支护调整及下一次控顶设计的依据。
2.1预防冒顶事故的采场控顶设计
从最大限度地消除压、漏、推冒顶隐患，防止发生各种类型冒顶事故的角度分析，控顶设计主要是指对支护的选型计算，无论是单体支柱还是综采支架都有以下顶板控制原则。
2.1.1预防压垮型冒顶
（1）采场支架或支柱的工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量(支)。
（2）采场支架或支柱的初撑力应能保持直接顶与宅顶或下位2一3m岩层与上位岩层之间不离层(切)。
（3）采场支架或支柱的可缩量应能够适应裂隙带老顶的下沉(让)。
（4）对厚层难冒顶板，应松动碎裂2―3倍采高顶板岩层、或在工作面前方用钻眼爆破、高压注水松动碎裂顶板，或在采空区挑顶(挑)。
2.1.2预防漏冒型冒顶
（1）综采时．如果直接顶板比较软弱，液压支架应在掩护式或支撑掩护式中选用，而且端面距不宜超过340 mm。
（2）单体支柱工作面、如果直接顶板比较软弱，支柱必须带顶梁．顶粱上还需背板，甚至要背严；支柱的柱距不宜大于0.7m，同时端面距不宜超过200 mm。
（3）综采支架的初撑力应保证端面冒高不超过300 mm；单体支柱的初撑力应保证端面冒高不超过200 mm。
（4）工作面推进过程中，如果遇到较大断层带，应考虑采用固结法处理碎顶。
2.1.3预防推垮型冒顶
（1）采场支架或支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶或下位2―3m岩层与上位岩层不离层．并能沿放顶线主动切断直接顶或下位2―3m岩层。
（2）单体支柱工作面、在金届网下采煤时，支柱的初撑力应保证网兜高度不超过150 mm。
（3）复合顶板下，采场支架或支柱的初撑力应能把下位软岩层顶紧上位硬岩层，并使软硬岩层间产生的摩擦阻力足以防推。
（4）“摩擦支柱工作面应采用“整体支架”以防推。
2.2支护质量与顶板动态监测
预防顶板事故，除必须进行合理的顶板控制设计外，还必须进行日常的支护质量与顶板动态监测。支护质量的好坏，要看日常生产中各支护参数(即支柱密度、支架或支柱初撑力、支架或支柱工作阻力、支护系统刚度等)是否符合合理的顶板控制设计的要求。支柱密度是容易考察的(一般不必进行专门监酗)。支架或支柱初撑力、支架或支校工作阻力与支护系统刚度如果不进行监测．则很难断定其是否符合要求。顶板动态监测是保证顶板处于良好状态的一个手段，也是保证采场正常而安全地进行生产的一个重要方面。如果顶板状态参数过大，就必须调整采场文护参数。有两种情况可能导致顶板状态参数偏大，一是原顶板控制设计中的支护参数不完全合理，另一个是顶板控制设计是合理的但生产中没有达到原设计的要求。显然．只有进行日常的监测才能发现问题，进而解决问题。
3.结论
本文主要论述了顶板事故的分类，发生机理及预防措施，得出如下结论。
3.1工作面投产前进行合理的控顶设计，工作面投产后经常进行支护质量与顶板动态监测，即实现采场顶板科学管理，采场顶板事故时可以预防的。
3.2从不利的条件出发进行支护选型计算，同时要保证支架及支柱有足够的工作阻力和初撑力。
3.3支架及支柱的工作阻力及初撑力应有必要的富裕系数，综采支架支撑力要比单体支柱具有更大的富裕系数。■
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