采煤工作面顶板事故主要防治措施

采煤工作面顶板事故主要防治措施
* 一、采煤工作面上下端头及两巷超前支护
普、炮采工作面上、下端头(出口)及与之连接的回风巷、运输巷是事故多发地点。这是因为，工作面的上下巷一般都在采煤前掘出，巷道顶板暴露时间长，在回采时又受到采动和超前支承压力的作用，机械采煤，有时做上下缺口要放炮，因此顶板下沉量大，破碎比较严重。另一方面，上下出口处在采空区和巷道交叉处，控顶范围大；在上下出口要安装机头、机尾等体积较大的设备，随着工作面的推进，移输送机时这里的支架需要反复支、撤，使顶板更加破碎。
工作面上、下端头是指，沿工作面方向，上巷下帮向工作面方向10米，下巷上帮向工作面方向10米的范围内。支护要求，使用摩擦金属支柱的回采工作面上、下端头部位，应使用单体液压支柱支护；工作面输送机头部位要使用四对八根11号工字钢长梁支护，保持一梁三柱，交替迈步前移。工字钢梁要制成花边，以便与支柱顶盖配合，绝不能把工字钢侧向使用和不成对使用，以保证支护强度。
回采工作面上、下巷道距煤壁线20米范围内需要超前支护：如果两巷原采用的是梯形木棚支护，靠近煤壁线的10米内，要在原棚梁下架设双排金属铰接顶梁和单体液压支柱支护。往外10米到20米范围，可采用单排支护；如果两巷原来采用的是金属可缩性支架(包括裸体、锚杆)或金属棚梁支护，替棚时都要采用十字铰接顶梁与单体液压支柱配套支护。替棚工序应超前工作面进行，超前距离应根据顶板条件在作业规程中规定。
二、防止煤壁片帮
在采高较大、煤质较软、顶板破碎的回采工作面，冒顶事故多数是由煤壁片帮引起的。因为靠煤壁这一侧的顶板是由煤壁支撑，在支承压力的作用下，煤壁很容易被压酥，再加上煤层本身松软，煤帮就很容易片落。这样，破碎顶板在煤壁侧失去支撑，很容易冒落。
在普、炮采工作面防止煤壁片帮，可以采用下面几种办法：
(1)落煤后，工作面煤壁应当采直采齐，及时打上贴煤壁支柱，使新暴露出的顶板得到支护，从而减少对煤壁的压力。
(2)如果采高大于2米，煤壁松软，有片帮现象时，打完贴帮支柱后，还要加打横撑将煤壁撑住。打横撑的方法是，先把半圆木立着贴在煤壁上，用横撑一头顶住，另一头撑在贴帮柱上。如果煤壁很破碎，可以在煤壁和贴帮柱之间横向填塞半圆木或板皮加以维护。
(3)在片帮严重的地方，如果截煤或放炮后煤壁上方已经塌落，应在贴帮柱上加托梁或者超前挂金属铰接顶梁，使托梁或顶梁伸入煤壁片落处，超前支护顶板。
(4)打眼时要合理布置炮眼，掌握好角度，顶眼距顶板不要太近。每个炮眼的装药量要适当控制。
(5)落煤后及时挑顶刷帮，使煤壁不要向采空区方向倾斜，最好使煤壁向工作面前进方向仰斜一点。
防止煤壁片帮不仅可以预防冒顶，还可以减少砸人事故。在截煤或放炮后要及时清除伞檐和底根，保持煤壁齐整，也有利于移设输送机和打支柱。
三、加强初次放顶的安全要求
单体支柱工作面由开切眼向前采煤，叫初采。到一定距离后，除工作面的回采空间外，支柱要顺序回撤，采空区顶板处于无支撑状态。随着悬顶面积增加，开始大面积垮落，叫初次放顶。初次放顶时工作面压力很大，很容易发生冒顶事故。
初采时，往往因为开切眼施工质量差，掘出时间长，工作面第一次开帮后会发生大小不同的漏顶现象，支架上部形成空顶区，支架失去牢固性，放顶时就容易推垮工作面。因此，掘进开切眼时要做到不空顶，两帮要背满背实。如果是分层开采的第一分层，则顶帮都要铺好金属网。第一次开帮前，要在原有梯形支架棚梁下加打支柱；如果棚顶已空，就要用一梁三柱大板梁套棚，两端插入煤壁，并在棚梁上架木垛接顶。初采时开帮进度不宜过大，新架支架一侧顶紧煤壁，另一侧与开切眼原有支架连锁，以提高工作面支架稳定性。
一般推进10米左右即可初次放顶。放顶前要加固工作面支架，适当增加密度。为防止煤壁处顶板出现采动裂隙和台阶式下沉，要增设贴帮支柱。沿工作面每6～10米增加一个木垛，木垛四角可加戗柱固定。工作面放顶线上应打单排密集支柱。为防止顶板岩石垮落的侧向推力，在密集支柱工作面一侧，支上向老塘倾斜的戗柱。第一次放顶以放两排柱比较合适，即放够开切眼宽度；沿工作面倾斜方向自下而上顺序回柱，也可以分几段同时回柱。初次放顶时，要密切观察顶板活动和冒落情况，必须有初次放顶安全管理小组人员亲自在场指挥。
四、单体支柱回采工作面收尾
回采工作面推进到规定的停采线，就该搬家倒面了。这时要进行收尾工作：撤出全部支架和机电设备，并使顶板垮落。这是一项难度较大的工作，弄不好就会出现顶板事故。
为了防止回收时丢失单体液压(摩擦)支柱，一般在收尾前两三天，工作面每推进一排就新打一排木柱，把替换下来的单体支柱和顶梁由下顺槽外运；等全部替换完毕，便可拆除机电设备外运，然后由下向上用回柱绞车回收木柱。这种收尾办法适用于工作面顶板稳定的条件。因为在替换过程中工作面铁、木柱混用，而两种支柱的可缩性和支撑力不同，使顶板下沉不均，往往形成台阶式沉裂，顶板破碎，甚至冒顶。为了避免这种现象，有的只在回收时超前一段支设零星木柱。
工作面收尾时要采取以下安全措施：回采到停采线是要留出支护良好的最小控顶距空间，作为行人和运料用；用大梁套棚和木垛维护好上出口，保证后路畅通；回柱的次序是由采空区向煤壁，由下向上；对拉工作面及有中巷的工作面，如倾角不大可由两头向中间回收；回柱工作必须由熟悉顶板性质、责任心强的工人担任，一人回柱操作，还必须有专人观察顶板，采空区内的支柱要回收干净；随着下部顶板垮落堵塞，如果工作面温度升高、有害气体聚积，回风巷要安设局部通风机加强通风，等等。
如果倾角不大，也可以由上而下进行工作面收尾的回撤工艺。但这种办法要特别注意顶板垮落岩块向下滚动，需要制定相应的安全技术措施才行。
五、坚硬难冒顶板要及时强制放顶
坚硬难冒顶板是指直接顶很薄或基本上没有，煤层上直接覆盖的是坚硬的砂岩、砾岩等，而且厚度很大。在这类坚硬顶板下采煤回柱后，可以形成几千平方米，甚至几万、几十万平方米的悬顶而不冒落。但是到了一定时候，顶板大面积来压并突然冒落，产生强烈的暴风冲击，引起地层强烈震动，可将巷道和工作面摧毁，造成伤亡事故。
为了预防大面积顶板垮落，有的矿采用煤柱支撑法管理顶板，即沿走向每采30～50米留一个宽5米的煤柱，用煤柱支撑顶板，把采空区与工作面隔开，并在与生产工作面相邻的采空区进行强制放顶。放顶良好的采空区，一般不再出现大面积来压。如果采空区已经封闭，可以由地面打钻到采空区，进行深孔爆破，强制放顶。这样，在有压力显现区域可以促使顶板早期分次冒落，减轻顶板压力；在压力不明显区域，可以崩落部分顶板，造成顶板裂缝，形成人为的顶板薄弱带，以利来压后分次冒落。
消除坚硬顶板冒顶事故的根本办法，是采用长壁全部垮落采煤法。即当工作面推进20～30米时，由工作面向顶板钻孔，一次装药爆破，进行初次放顶。以后随着工作面的推进，当悬顶过大时，继续进行深孔爆破强制放顶。这样就极大消除了大面积来压及冒落对矿井和人身的危害。
此外，采用顶板预注水软化，破坏坚硬岩层的整体性，使其强度降低，也是处理坚硬难冒顶板的一种好方法。
*六、综采工作面防止顶板事故
使用自移式液压支架的综采工作面，并不能完全消除顶板事故。与炮采、普采不同的是，自移式液压支架工作面的冒顶事故大都发生在顶梁前端的空顶区内。根据我国综采工作面的实践，冒顶主要在下面几种情况下发生：
1、架型与围岩条件不适应 有的矿在破碎顶板下没有采用掩护式支架，而使用了垛式支架，引起冒顶和漏矸事故。
2、支架工作阻力确定不合理 有的工作面顶板压力大，而支架阻力选得偏低，结果活柱下缩量过大，引起冒顶，甚至把支架压死，处理非常困难。解决上面两个问题的关键是要对顶板进行合理的分类，根据顶板压力及岩性特点正确选择液压支架的架型和工作阻力。
3、煤壁片邦 采高大、煤质软、顶板破碎的工作面，冒顶大多数是由片帮引起的。防止的办法除在第十六课中已介绍过的之外，片帮严重时，液压支架必须有护帮板。
4、超高采煤 采煤机割煤高度必须保持在支架最大支撑高度的范围内，如果超过支架最大高度，支架失去支护的作用，致使顶板大量下沉，引起冒顶。所以要严格掌握采高；不能超过支架允许的高度。
5、端面距大 支架顶梁前端到煤壁这一段顶板没有支护，是引起冒顶的重要原因。端面距一般应保持不大于300毫米。
此外，还有分层开采时铺网和灌浆质量不好，移架操作不当等原因，所以还应在提高操作水平和工程质量上下功夫。工作面倾角大于15℃时，要采取防倒防滑措施；倾角大于25℃时，必须有防止煤(矸)窜出刮板输送机伤人的措施。底板松软也要采取相应的措施。
思考题
1、普、炮采工作面哪些地方是顶板事故多发地点？
2、采煤工作面一般推进多少米时即可初次放顶？
3、消除坚硬顶板冒顶事故的根本办法应采用哪种采煤方法？