顶板事故的预防、处置和自救互救知识
顶板事故的预防、处置和自救互救知识
第一节 概 述
一、顶板类型
1、顶板
位于煤层上面的岩层称为顶板，煤层顶板自下而上分为伪顶、直接顶和老顶。
伪顶是指紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层。特点：一般约0.2-0.4m的页岩，随落煤而掉，极难支护。
直接顶是位于伪顶或煤层(无伪顶时)之上，由一层或几层厚度不定的泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成。特点：一般在回柱(移架)后，很快就会垮落。
直接顶按稳定性可分为：不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。
老顶又叫基本顶，一般指位于直接顶之上(有时也直接位于煤层之上)厚而坚硬的岩层。一般为砂岩、砾岩和石灰岩。特点：厚度大，岩性较坚硬，呈周期性垮落。
顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板。
坚硬难冒顶板是指直接顶岩层比较完整、坚硬，回柱(移架)后不能立即垮落的顶板。破碎顶板是指岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差、自稳能力低，并在工作面控顶区范围内维护困难的顶板。复合型顶板是指由下软上硬多层岩石组成的顶板。
2、底板
位于煤层下面的岩层称为底板。煤层底板自上而下分为直接底和老底。
直接底是指位于煤层下面的岩层，一般由泥岩组成。特点：容易遇水膨胀，引起底鼓现象。
老底又叫基本底是指位于直接底或煤层(无直接底时)之下的岩层，一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层组成。
煤层顶底板如图5-1所示。
图5-1煤层顶底板
二、基本概念
1、初次来压、周期来压
初次来压——系指老顶第一次断裂垮落，从而导致采面来压的现象，叫做老顶初次来压。
周期来压——由于老顶周期性失稳，而引起顶板来压的现象，称之为周期来压。
2、初次放顶
初次放顶在此是广义的概念，系指从切眼装面，到初次来压结束，这一时段，叫采面初次放顶期间。初次放顶期间是较大顶板事故多发期。必须加强“精细化”管理。
3、初撑力
系指人们使用升柱工具，给支柱对顶板的主动支撑力叫初撑力，它是回采工作面顶板管理最重要的一项指标。
4、矿山压力
由于采掘工程破坏了原岩应力，而引起围岩应力重新分布，这种应力重新分布过程中的力称矿山压力。
三、顶板常见支护方式
有单体支柱支护、液压支架支护、锚杆支护。
(一)单体液压支柱
1、单体液压支柱
单体液压支柱如图5-2 所示。
单体液压支柱是依靠高压乳化液为工作液的支柱，有外注式和内注式两种。目前，被广泛应用的是外注式单体液压支柱。
单体液压支柱主要由顶盖、活柱体、三通阀、油缸、复位弹簧和底座组成。升柱时，高压乳化液由注液枪经三用阀中的单向阀进入支柱腔体内，活柱上升并支撑顶板;升好柱后取下注液枪，升柱完成;当顶板下沉来压时，支柱在安全阀的控制下，随活柱下缩，始终保持30t的支撑力，回柱时，打开卸载阀，乳化液外泄，活柱在复位弹簧作用下回缩。
图5-2 单体液压支柱
2、π型梁
π型梁是由两根π型钢梁对焊而成的钢梁，其长度有2.4m和2.6m两种。使用π型梁支护优点：首先避免了一梁一柱的单腿棚出现，增加了支架的稳定性。其次，使用π型梁可以超前支护采煤工作面暴露的顶板，在工作面回柱放顶中，由于有主、副梁之间相互支撑，顶板事故少。
(二)液压支架
1、 液压支架的概述
液压支架如图5-3所示
液压支架是综采设备的重要组成部分。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。近年来，我国液压支架的研制工作发展很快，从基本上依靠进口，发展到自行设计、自行制造，而且品种繁多、功能齐全、质量可靠。
2、液压支架的分类
液压支架的型式很多。根据液压支架与顶板相互作用的原理进行分类，液压支架可分为三大类：支撑式、掩护式、支撑掩护式。支撑式支架有跺式支架和节式支架两种;掩护式支架有支顶式和支掩式两种;支撑掩护式有支顶式和混合式两种。放顶煤支架(中国特色的产品，放顶煤工艺是中国人创造的)按照控制系统和工作阻力的分类： 低端液压支架(操纵阀采用手动控制的阀)工作阻力在10000kN以下 ;高端液压支架或者说一次采全高支架，工作阻力在10000KN以上，操纵阀采用电液伺服控制。
3、主要用途和适用范围
液压支架是一种利用液体压力产生支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置，是综合机械化采煤不可缺少的配套设备。主要用于水平面和小于等于10度的缓倾斜厚煤层沿底板一次放顶煤采全高开采的长壁综采工作面，也适用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤综采工作面。
4、性能特点
(1)纵横向稳定性好 (2)防护性能强
(3)移架速度快 (4)对顶板适应性强
图5-3 液压支架
(三)锚杆支护
锚杆支护如图5-4所示 。
锚杆支护目前是我国国有煤矿采用最多的支护形式。具有支护成本低廉、效果良好等优点。目前，在我国煤矿井下使用的锚杆支护有木锚杆、竹锚杆、钢丝绳锚杆、金属管缝式锚杆、钢筋锚杆和玻璃钢锚杆。各种锚杆的锚固方式不同，但支护原理及效果基本一致。锚杆支护的配套形式有锚喷支护、锚网支护、锚网喷支护、锚杆钢带支护等，这些支护形式扩宽了锚杆支护的使用范围。
图5-4 锚杆支护
第二节 顶板事故的预防
顶板事故是指：在井下建设和生产过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏和生产中止等事故。任何一个井下作业人员每时每刻都在和顶板打交道，疏忽了就要挨砸。
顶板事故是煤矿五大自然灾害之一。它的特点是：占全国煤矿事故总起数的比例和总死亡人数的比例最高;在特大事故中所占比例较小和一次死亡人数较少。据统计，2005年全国煤矿顶板事故起数占全国煤矿事故总起数的52.92%;顶板事故死亡人数占死亡总人数的33.33%。但是，在一次死亡10人以上特大事故中，顶板事故仅占0.85%;顶板事故一次死亡平均人数为1.13人。
一、冒顶原因
井下采掘工作面发生冒顶的原因很多，也很复杂。但总的来说主要有以下两方面的原因。
1、客观原因
(1)采煤过程中因围岩应力重新分布、采煤方法选择不当和巷道布置位置不合理，所需支承压力大于支护的支撑力，从而造成顶板垮落冒顶事故。
(2)工作面遇到突然出现的地质构造，在按章作业情况下，因设计时资料不全，也会发生冒顶现象。如采煤工作面出现小断层，工作中没注意分析与观察，采取通常的支护方法往往发生冒顶事故。
2、主观原因
(1)采掘工作规格质量低劣。作业时不坚持敲帮问顶，发现隐患不及时排除;控顶距离掌握不当;空顶作业;违章放炮;冒险回柱作业。
(2)管理不善。煤矿生产管理不同于其他行业，井下生产条件随时有所变化，生产管理者不深入现场，不带班作业，不严格按三大规程办事，盲目开采、违章指挥、纪律松弛等，常常会造成事故。
二、矿井顶板事故的分类及危害
1、矿井顶板事故的分类
随着液压支架的使用及顶板事故的研究和预防技术的逐步完善，顶板事故有所下降，但仍然是煤矿生产的主要灾害之一。
按冒顶范围，可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类;按发生冒顶事故的力学原因，可将顶板事故分为压垮型冒顶、推垮型冒顶和漏垮型冒顶三类。
(1)局部冒顶是指范围不大，伤亡人数不多(1-2人)的冒顶。实际煤矿生产中，局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采场冒顶事故的70%，总的危害比较大。
(2)大型冒顶事故是指范围较大，伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。采煤工作面大型冒顶包括基本顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶。巷道大型顶板事故多发生在局部冒顶附近及地质破坏带附近。
2、矿井顶板事故的危害
矿井顶板事故的危害表现为以下几个方面：
(1)无论是局部冒顶还是大型冒顶，事故发生后，一般都会推倒支架、埋压设备，造成停电、停风，给安全管理带来困难，对安全生产不利。
(2)如果是地质构造带附近的冒顶事故，不仅给生产造成麻烦，而且有时会引起透水事故的发生。
(3)在有瓦斯涌出区附近发生冒顶事故将伴有瓦斯的突出，易造成瓦斯事故。
(4)如果是采掘工作面发生冒顶事故，一旦人员被堵或被埋，将造成人员伤亡。
三、冒顶事故的预兆
1、局部冒顶的预兆
(1)响声。顶板压力急剧增大时，支架或支柱下缩发出很大声响，有时还会出现顶板发生断裂的闷雷声(即煤炮、板炮)。
(2)掉渣。顶板严重破裂时，出现顶板掉渣现象，掉渣越多，说明顶板压力越大。在人工顶板下，掉下的碎矸石和煤渣更多，工人叫“煤雨”，这就是发生冒顶的危险信号。
(3)片帮。冒顶前煤壁所受压力增加，变得松软，片帮煤比平时多。
(4)裂缝。顶板的裂缝，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是：流水的裂隙有危险，因为它深;缝里有煤泥、水锈的不危险，因为它是老缝;茬口新的有危险，因为它是新生的。如果这种裂缝加深加宽，说明顶板继续恶化。
(5)离层。顶板快要冒落的时候，往往出现离层现象。离层系指采面顶板发生层间脱离，从而失去了层间“控制”和依存关系。
(6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶托空、支架松动，顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。
(7)瓦斯涌出量突然增大。
(8)顶板的淋水明显增加。
2、大面积冒顶的预兆
采煤工作面随回柱放顶工作进行，直接顶逐渐垮落，如果直接顶垮落后未能充满采空区，则坚硬的基本顶要发生周期来压。来压时煤壁受压发生变化，造成工作面压力集中，在这个变化过程中工作面顶板、煤帮、支架都会出现基本顶来压前的各种预兆。
(1)顶板的预兆。顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和基本顶发生离层，或顶板切断而发出的声音。有时采空区顶板发出像闷雷的声音，这是基本顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。顶板岩层破碎下落，称为掉渣。这种掉渣一般由少逐渐增多，由稀而变密。顶板的裂缝增加或裂隙张开，并产生大量的下沉。
(2)煤帮的预兆。由于冒顶前压力增大，煤壁受压后，煤质变软变酥而片帮增多。片帮速度比平时快，片帮程度严重。同时由于煤壁片帮，导致顶板裸露，破碎的直接顶失去支撑也会发生冒顶。
(3)支架的预兆。采煤工作面冒顶前反应在支架上的预兆有活柱下缩速度加快，下缩量增大，支柱被压折压弯或支柱整体向一侧倾斜。掘进工作面棚子及前探支架被压弯压劈。这些都说明顶板压力极大，而且支架已难以控制顶板，冒顶事故会立刻发生。
(4)瓦斯和水的预兆。含瓦斯煤层，瓦斯涌出量突然增加;有淋水的顶板，淋水增加。
四、冒顶事故常发的地点及原因
(一)采煤工作面局部冒顶事故常发的地点及原因
采掘工作面或井下其他工作地点的冒顶事故大多数属于局部冒顶事故。工作面发生局部冒顶的原因主要有两个：一是直接顶被破坏后，由于失去有效的支护而造成局部冒顶;二是基本顶下沉压迫直接顶破坏工作面支架造成局部冒顶。
采煤工作面顶板事故常发生在靠近两线(煤壁线、放顶线)、两口(采场两端)及地质破坏带附近。
1、靠煤壁附近的局部冒顶。
如图5-5 所示。
煤层的直接顶中，存在多组相交裂隙时，这些相交的裂隙容易将直接顶分割成游离岩块，极易发生脱落。在采煤后，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落砸人，造成局部冒顶事故。
图5-5 煤壁附近局部冒顶
2、放顶线附近的局部冒顶。
如图5-6所示。
放顶线附近的局部冒顶主要发生在使用单体支柱的工作面。放顶线上支柱受力是不均匀的，当人工回拆“吃劲”的柱子时，往往柱子一倒下顶板就冒落，如果回柱工来不及退到安全地点，就可能被砸中而造成顶板事故。当顶板中存在被断层、裂隙、层理等切割而形成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会旋转，可能推倒采场支架导致发生局部冒顶。在金属网假顶下回柱放顶时，由于网上有大块游离岩块，也可能会发生上述的因游离岩块旋转而推倒支架的局部冒顶。
图5-6 放顶线局部冒顶
3、采场两端的局部冒顶。
对于单体支柱工作面，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巷道。在工作面两端机头、机尾处，暴露的空间大，支承压力集中，巷道提前掘进，引发了巷道周边的变形与破坏，因此要经常进行机头、机尾的移置工作。拆除老支柱支设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着采煤工作面的推进，要拆掉原巷道支架的一个棚腿，换用抬棚支承棚梁，在这一拆一支之间，碎顶也可能冒落。
4、地质破坏带附近的局部冒顶。
地质破坏带及附近的顶板裂隙发育、破碎，断层面间多充以粉状或泥状物，断层面都比较尖滑，使上、下盘之间的岩石无黏结力，尤其是断层面成为导水裂隙时，更是彼此分离。单体支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断层时，在顶板活动过程中，断层附近破断岩块可能顺断层面下滑，从而推倒工作面支架，造成局部冒顶。
(二)采煤工作面大面积冒顶事故常发的地点及原因
1、大面积冒顶事故常发的地点
(1)开切眼附近。在这个区域，顶板上部硬岩基本顶两边都受煤柱支承，不容易下沉，这就给下部软岩层直接顶的下沉离层创造了有利条件。
(2)地质破坏带(断层、褶曲)附近。在这些地点顶板下部直接顶岩层破断后易形成大块岩体并下滑。
(3)老巷附近。由于老巷顶板破坏，直接顶易破断。
(4)倾角大的地段。这些地段由于重力作用，而使岩石倾斜下滑力加大。
(5)顶板岩层含水地段。这些地段摩擦系数降低，阻力大为减少。
(6)局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。
近几年来，在采煤工作面大面积冒顶事故中，复合顶板下推垮型事故比较多，伤亡也较大。所谓“复合顶板”，其总的概念是：煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层所组成，软硬岩层间夹有煤线或薄层软弱岩层，下部软岩层的厚度一般大于0.5m，而且不大于煤层采高。
2、基本顶来压时的压垮型冒顶发生的条件与原因
(1)发生压垮型冒顶事故的一般条件如下：
①直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的2-3倍，冒落后不能充填满采空区。
②直接顶上面基本顶分层厚度小于5-6m，初次来压步距为20-30m，或更大一些。
③采煤工作面中，当支柱的初撑力较低时，基本顶断裂在煤壁之内。当工作面推进到基本顶断裂线附近时，顶板出现台阶下沉，这时基本顶岩块的重量全部由采场支架承担。
(2)基本顶来压时的压垮型冒顶事故的原因如下：
①垮落带基本顶岩块压坏采煤工作面支架，导致冒顶。
②垮落带基本顶岩块冲击压坏采煤工作面支架导致冒顶。由于采煤工作面支架初撑力不足，在基本顶岩块未明显运动之前，直接顶与基本顶已发生离层。当基本顶岩块向下运动时，采煤工作面支架要受冲击载荷，支架容易被破坏，从而导致冒顶。
综采工作面如遇基本顶冲击来压，可能将支架压死、压坏(立柱液压缸炸裂、平衡千斤顶拉坏等)或压入底板，发生顶板事故。
3、厚层难冒顶板大面积冒顶发生的条件与原因
如图5-7所示。
当煤层顶板是整体厚层硬岩层顶板(如砂岩、砂砾岩、砾岩等)，分层厚度大于5-6m时，它们要悬露几千平方米、几万平方米甚至十几万平方米才冒落。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重力的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把已采空间的空气瞬时挤出，形成巨大的暴风，破坏力极强。
关于厚层难垮顶板大面积切冒的机理，有两种解释：一是顶板大面积悬露后，因弯曲应力超过其强度，导致顶板岩层断裂，并大面积垮落;二是顶板大面积悬露后，采空区近边煤柱上方岩层的剪应力超过其极限强度，导致顶板岩层大面积冒落。
图5-7 老顶断裂运动冲砸冒顶
4、大面积漏垮型冒顶发生原因
由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏冒，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致工作面漏垮型冒顶。
5、复合顶板推垮型冒顶的特征与机理
推垮型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。复合顶板由下软上硬岩层构成，下部软岩层可能是一个整层，也可能是由几个分层组成的分层组。这里的软岩层与硬岩层只是个形象的说法，实际上是指：采动后下部岩层或因岩石强度降低，或因分层薄，其挠度比上部岩层大，向下弯曲得多，而上、下部岩层间又没有多大的黏结力，因此，下部岩层与上部岩层形成离层，从外表看，似乎是下部岩层较软，上部岩层较硬。
(1)复合顶板的特征如下：
①煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层组成。
②软、硬岩层间有煤线或薄层软弱岩层。
③下部软岩层的厚度大于0.5m，小于3.0m。
(2)复合顶板推垮型冒顶的机理如下：
①支柱的初撑力小，软硬岩层下沉不同步，软快而硬慢，从而导致软岩层与其上部硬岩层离层。
②下位软岩断裂出六面体的原因：一是地质构造，即下位软岩层中存在原生的断层、裂隙;二是巷道布置原因，即在工作面开采范围内存在沿走向或沿倾向的旧巷、下沉、断裂;三是由于支柱初撑力低，导致下位软岩层断裂。
6、金属网下推垮型冒顶发生的原因
回采下分层时，金属网假顶处于下列两种情况时，可能发生推垮型冒顶：
(1)当上、下分层开切眼垂直布置时，在开切眼附近，金属网上的碎矸石与上部断裂了的硬岩大块之间存在一个空隙。
(2)当下分层开切眼内错布置时，虽然金属网上的碎矸与上部断裂了的硬岩大块之间不存在空隙，但是一般也难以胶结在一起。
金属网下推垮型冒顶的全过程，分为以下两个阶段：
(1)形成网兜阶段。这是由工作面内某位置支护失效导致的。如果周围支架的稳定性很好，一般不会发展到第二阶段，即不至于发生冒顶事故。
(2)推垮工作面阶段。在开切眼附近，金属网碎矸之上有空隙，或者由于支架初撑力小，而使网上碎矸石与上位断裂的硬岩大块离层，这就造成网下单体支柱不稳定。在网兜沿倾斜推力的作用下，网兜下方的支柱由迎山变成反山，最终造成推垮型冒顶。
这两个阶段很有可能间隔很短时间。
(三)巷道顶部事故常发的地点及原因
巷道顶部事故多发生在掘进工作面及巷道交叉点，巷道顶板死亡事故80%以上是发生在这些地点。可见，预防巷道顶板事故，关注事故多发地点是十分必要的。
当巷道围岩应力比较大、围岩本身又比较软弱或破碎、支架的支撑力和可缩量又不够时，在较大应力作用下，可能损坏支架，形成巷道冒顶，导致顶板事故。
巷道顶板事故形式多种多样，发生的条件也各不相同，但它们在某些方面存在着共同点。根据这些事故发生的原因与条件，可以制定出防范顶板事故发生的相应措施。
1、掘进工作面冒顶事故的原因
掘进工作面冒顶的原因有以下两类：
(1)掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落。
(2)掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。
在断层、褶曲等地质构造破碎带掘进巷道时顶部浮石的冒落，在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板冒落等，都属于第一类型的冒顶。因爆破不慎崩倒附近支架而导致的冒顶，因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶，则属于第二类型的冒顶。
这两种类型的冒顶有可能同时发生。例如，掘进工作面无支护部分片帮冒顶推倒附近支架，导致更大范围的冒顶。
2、巷道交叉处冒顶的原因
巷道交叉处冒顶事故往往发生的巷道开岔的时候，因为开岔口需要架设扣棚替换原巷道棚子的棚腿，如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块，并且围岩正向巷道挤压，而新支设抬棚的强度不够或稳定性不够，就可能造成冒顶事故。
3、压垮型冒顶的原因
压垮型冒顶是巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，导致巷道顶部的岩块冒落，从而形成事故。
巷道支架所受力的大小，与围岩受力后所处的力学状态关系极大。若围岩受力后仍处于弹性状态，本身承载能力大而变形小，巷道支架感受不到多大的压力，当然也不会被损坏。如果围岩受力后处于塑性状态，本身有一定的承载能力但也会向巷道空间伸展，巷道支架就会感受较大的压力，若巷道支架的支撑力或可缩性不足，就可能被压坏。当围岩受力后呈破碎状态，本身无承载能力，并且大量向巷道空间伸展，这时巷道支架就会受到强大的压力，很难不被损坏。
巷道围岩受力后所处的力学状态，由两方面因素决定：一是岩体本身的强度以及受到层理裂隙等构造破坏的情况;二是所受力的大小。巷道围岩受力的大小，也有两方面因素：一是由巷道所处位置决定的自重应力和构造力;二是由采掘引起的支撑压力。
4、漏垮型冒顶的原因
如图5-8所示
漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落，形成事故。
5、推垮型冒顶的原因
推垮型冒顶是因为巷道顶板破碎后，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒而冒顶，从而形成事故。
预防推垮型冒顶的主要措施是提高支架的稳定性，可以在巷道的支架之间用撑木或拉杆连接固定，增加支架的稳定性，以防推倒。在倾斜巷道中架设支架，应有一定的迎山角，以抵抗重力在巷道轴线方向的分力。
图5-8 漏垮型冒顶
五、预防冒顶的探测方法
试探有没有冒顶危险的方法主要有：
1、观察预兆法。顶板来压预兆主要有声响、掉渣、片帮、出现裂缝、漏顶、离层等现象。由有经验的老工人，认真观察工作面围岩及支护的变异情况，直观判断有无冒顶的危险。
2、木楔探测法。在工作面顶板(围岩)的裂缝中打入小木楔，过一段时间进行一次检查，如发现木楔松动或者脱落，说明围岩(顶板)裂缝受矿压影响在逐渐增大，预示有冒顶险情。
3、敲帮问顶法。这是最常用的方法，生产中的一项基本制度即敲帮问顶制。其中又分锤击判断声法和振动探测法两种。前者是用镐或铁棍轻轻敲击顶板和帮壁，若发出的是“当当”的清脆声，则表明围岩完好，暂无冒落危险;若发出“噗噗”的沉闷声，表明顶板已发生剥离或断裂，是冒顶或片帮的危险征兆。后者是对断裂岩块体积较大或松软岩石(或煤层)，用判声法难以判别时进行探测的方法。具体做法是：用一手手指扶在顶板下面，另一手用镐、大锤或铁棍敲打顶板，如果手指感觉到顶板发生轻微震动，则表明此处顶板已经离层或断裂。采用这种操作方式，人应站在支护完好的安全地点进行。
4、仪器探测法。大面积冒顶可以用微振仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行探测。厚层坚硬岩层的破坏过程，长的在冒顶前几十天就出现声响和其他异常现象，短的在冒顶前几天，甚至几小时也会出现预兆。因此，根据仪器测量的结果，再结合历次冒顶预兆的特征，可以对大面积冒顶进行较准确的预报，避免造成灾害。
六、冒顶的预防措施
(一)采煤工作面局部冒顶的预防措施
1、预防单体支柱工作面靠近煤壁附近局部冒顶措施
如图 5-9所示
(1)采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架、倒悬臂错梁直线柱支架等;提高支柱的初撑力，在金属网下，可以采用长钢梁对棚迈步支架。
(2)尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤层片帮。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。
图5-9 正悬臂交错顶梁支架、错梁直线柱支架布置
2、预防综采工作面的局部冒顶措施
主要是发生在靠近煤壁附近的漏冒型冒顶。其预防措施如下：
(1)支架设计上，采用长侧护板、整体顶梁及内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力。
(2)工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过7°。
(3)当碎顶范围较大时(比如过断层破碎带等)，则应对破碎直接顶注入树脂类黏结剂使其固化，以防止冒顶。
3、预防放顶线附近局部冒顶措施
其预防措施如下：
(1)加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。
(2)在大岩块范围内加强支护。
(3)当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长控顶距。
4、预防采场两端局部冒顶措施
其预防措施如下：
(1)为预防采场两端发生漏冒，可在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护(即四对八梁支护)，每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移。在工作面巷道相连处，宜用一对抬棚迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。
(2)在超前工作面10m以内，巷道支架应加双中心柱;超前工作面10-20m，巷道支架应加单中心柱，以预防冒顶。
(3)综采时，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外，超前工作面20m内的巷道支架也应用中心柱加强。
5、预防地质破坏带附近局部冒顶措施
其预防措施如下：
(1)为预防这类顶板事故，应在断层两侧加强支护，并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。
(2)对于有些综采、高档普采和普采工作面，采煤过程中，煤壁的前方顶板和煤层特别破碎，为保证正常割煤，不漏矸石，可采用全楔式木锚杆。
(3)当断层处的顶板特别破碎，用锚杆锚固的效果不佳时，可采用注入法，将较多的树脂注入大量的煤岩裂隙中，进行预加固。
(二)采煤工作面大面积冒顶的预防措施
1、采煤工作面大面积冒顶的一般预防措施
(1)提高单体支柱的初撑力和刚度。由于使用的单体液压支柱初撑力小、刚度差，易导致煤层复合顶板离层，使采煤工作面支架不稳定。
(2)提高支架的稳定性。煤层倾角大或在工作面仰斜推进时，为防止顶板沿倾斜方向滑动推到支架，应采用斜撑、抬棚、等特种支架来增加支架的稳定性。
(3)严格控制采高。开采厚煤层第一分层要控制采高，使直接顶冒落后破碎膨胀能充满采空区。这种措施的目的在于堵住冒落大块岩石的滑动。
(4)采煤工作面初采时不要反向开采。有的矿为了提高采出率，在初采时向相反方向采几排煤柱，如果是复合顶板，开切眼处顶板暴露日久，已离层断裂，当在反向推进范围内初次放顶时，很容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶事故。
(5)掘进回风、运输巷时不得破坏复合顶板。挑顶掘进回风、运输巷，就破坏了复合顶板的完整性，易造成推垮型冒顶事故。
(6)高压注水和强制放顶。对于坚硬难冒顶板可以用微振仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行监测，做好来压预报，避免造成灾害。具体可以采用顶板高压注水和强制放顶等措施来改变岩体的物理力学性质，以减小顶板悬露及冒落面积。
(7)加强矿井生产地质工作，加强矿压的预测预报。
此外，还可以改变工作面推进方向，如采用伪俯斜开采，防止推垮型大冒顶。
2、预防基本顶来压时的压垮型冒顶事故措施
(1)采场支架的初撑力，应能保证直接顶与基本顶之间不离层。
(2)采场支架的可缩量，应能满足裂隙带基本顶下沉的要求。
(3)普采工作面遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要加强工作面支护，不得采用正常办法回柱。
(4)采场支架的支撑力，应能平衡垮落带直接顶及基本顶岩层的质量。
(5)遇到平行工作面的断层时，如果工作面支护是单体支柱，当断层刚露出煤壁时，在断层范围内就要及时加强工作面支护不得采用正常回柱法;如果工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的富余，则工作面可以正常推进，若支架的工作阻力没有太大的富余，则应考虑使工作面与断层斜交或在采空区挑顶的措施过断层。
3、预防厚层难冒顶板大面积冒顶事故的措施
(1)顶板高压注水。从工作面平巷向顶板打深孔，进行高压注水，注水泵最大压力15MPa。顶板注水可起弱化顶板和扩大岩层中的裂隙及弱面的作用。其主要机理是：注水溶解顶板岩层中的胶结物和部分矿物，削弱层间黏结力，高压水可以形成水楔，扩大和增加岩层中的裂隙与弱面。因此，注水岩石的强度将显著降低。
(2)强制放顶。所谓强制放顶，就是用爆破的方法(主要有三种方法：平行工作面深孔强制放顶、钻孔垂直工作面的强制放顶、超前深孔爆破预松顶板的强制放顶)人为的将顶板切断，使顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。切断顶板可以控制冒落面积，减弱顶板冒落时产生的冲击力，形成矸石垫层则可以缓和顶板冒落时产生的冲击波及风暴。为了形成垫层，挑顶的高度可按需要形成垫层的厚度进行计算。据大同矿区的实践经验，采空区中矸石充满程度达到采高和挑顶厚度之和的2/3，就可以避免过大的冲击载荷和防止形成暴风。
强制放顶方法主要有：在工作面内向顶板放顶线处进行钻孔爆破放顶;对于综采工作面，由于在工作面内无法设置钻顶板炮眼的设备，可分别在上下平巷内向顶板打深孔，在工作面未采到以前进行爆破，预先破坏顶板的完整性，对于历史上有大面积冒顶的地区，目前又无法从井下采取措施时，可在采空区上方的地面打垂直钻孔，达到已采区顶板的适当位置，然后进行爆破，将悬露的大面积顶板崩落。
对厚层难冒顶板来说，不论是采取高压注水还是强制放顶，不论是在采空区处理还是超前工作面处理，所应处理的顶板厚度(包括直接顶在内)均为采高的2-3倍，从而保证安全生产。
4、复合顶板推垮型冒顶的预防措施
(1)应用伪俯斜工作面，并使用垂直工作面方向的向下倾角达4°-6°。
(2)掘进上、下顺槽时，不破坏复合顶板。
(3)工作面初采时，不要反推。
(4)控制采高，使软岩层冒落后能超过采高。
(5)尽量避免上、下顺槽与工作面斜交。
(6)灵活地应用戗柱戗棚，使他们迎着六面体可能推移的方向支设。
(7)在开切眼附近的控顶区内，系统地布置树脂锚杆。但是在采用这个措施时，应考虑采场中打锚杆钻孔的可能性，以及顶板硬岩层折断垮落时，由于没有已垮落软岩层作垫层，来压是否会过于强烈。
5、金属网上推垮型冒顶的预防措施
生产实践表明，由于支柱初撑力低导致产生高度超过150mm的网兜时，有可能引发网下推垮型冒顶。防止这类冒顶事故的主要措施是提高支柱初撑力及增加支架的稳定性，也可附加其他一些措施：
(1)回采下分层时，用内错式布置切眼，避免金属网上碎矸之上存在空隙。
(2)提高支柱初撑力，增加支架稳定性，防止发生高度超过150mm的网兜。
(3)用整体支架增加支护的稳定性。
(4)采用伪俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。
(5)初次放顶时，要把金属网下放到底板。
(三)巷道顶板事故的预防措施
1、预防掘进工作面冒顶事故的措施
(1)掘进工作面严禁空顶作业，严格控制空顶距。当掘进工作面遇到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，并缩小棚距，在工作面附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被推垮，必要时还要打中柱。
(2)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。
(3)掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时挂金属网防止漏空。
(4)采用“前探掩护式支架”，使工人在顶板有防护的条件下出渣、支棚腿，以防止冒顶伤人。
(5)根据顶板条件变化，采取相应的支护形式，并应保证支护质量。架棚支护冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂网，防止漏空。
2、预防巷道开岔处冒顶的措施
(1)开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。
(2)交叉点抬棚的架设应有足够的强度，并与邻近支架连接成一个整体。
(3)必须在开口抬棚支设稳定后在拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支护抬棚。
(4)注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度。
(5)当开口处围岩尖角被挤压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。
(6)交叉点锚喷支护时，使用加长或全锚式锚杆。
(7)全锚支护的采取巷道交叉点应缩小锚杆间距，并使用小孔径锚索补强。
3、支架支护巷道冒顶事故的一般防治措施
支架支护巷道的冒顶，可分为压垮型、漏垮型和推垮型。
如图5-10所示、 如图5-11所示、 如图5-12所示。
(1)压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。
(2)漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失败(非压坏)巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落。
(3)推垮型冒顶是因为巷道顶帮破碎岩石，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够可能被推倒而冒顶。
图5-10 替换支架时空顶空帮冒顶
图5-11 支架稳定性差冒顶
图5-12 工程因素影响冒顶
根据冒顶的原因，有如下几项预防措施：
(1)巷道应布置在稳定的岩体中，尽量避免采动的不利影响。
(2)巷道支架应有足够的支护强度易抗衡围岩压力。
(3)巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时，尽可能采用有初撑力的支架;支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。
(5)凡因支护失效空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。
(6)巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆老支架。
(7)锚喷巷道成巷后要定期检查危岩并及时处理。
(8)在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的架棚之间严格地用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推到。倾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚间拉撑件的强度要适当加大。
此外，掘进工作面10m内，断层破碎带附近各10m内，巷道交叉点附近各10m内，冒顶处附近各10m内，都是容易发生顶板事故的地点，巷道支护必须适当加强。
4、压垮型冒顶的防治措施
(1)巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的不利影响。采区回采巷道双巷掘进时，护巷煤柱的宽度应视其围岩的稳定程度而定：围岩稳定时，护巷煤柱的宽度不得小于15m;中等稳定时，应不小于20m;软弱时，应不小于30m。不用护巷煤柱时，最好是待相邻区段采动稳定后，再沿空掘巷。
(2)巷道支架应有足够的支撑强度，以抵抗围岩压力。
(3)巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时，尽可能采用具有初撑力的支架，支架施工时，要严格按工程质量要求进行，并特别注意顶与帮背严背实问题，杜绝支架与围岩的空顶与空帮现象。
5、预防垮落型冒顶的措施
(1)掘进工作面爆破后，应立即进行临时支护，严禁空顶作业。
(2)凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时，因先护顶，再施工。
(3)巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆旧支架。
(4)锚杆支护巷道应及时施工，施工前应先清除危石，成巷后要定期检查危石并及时处理。
(四)煤壁片帮的防治
采煤工作面的煤壁在矿山压力的作用下，发生自然塌落的现象叫片帮，也叫滚帮或塌帮等。
1、片帮发生的条件
主要有：工作面采高越大，越发育就越容易片帮，工作面来压越严重、顶板越破碎、片帮越严重。因此，在采高大、煤质松软、顶板破碎、矿山压力大的工作面容易发生片帮，薄煤层和煤质坚硬的工作面一般不容易发生片帮现象。
2、片帮的危害
主要有：工作面煤壁片帮后，使顶板的悬露面积突然增大，顶板会随之大量下沉，容易引起冒顶事故。同时，片帮时下落的大块煤炭也容易砸伤工作面的作业人员，造成人身伤亡事故。
3、预防煤壁片帮的安全措施
主要有：
(1)工作面的煤壁要采直采齐，对有片帮危险的煤壁，应及时打好贴帮柱，减少顶板对煤壁的压力。
(2)采高大于2m、煤质松软时，除了及时打好贴帮支柱外，还应在煤壁与贴帮柱之间加横撑。
(3)在片帮严重的地点，煤壁上方垮落，应在贴帮支柱上加托梁。
(4)工作面落煤后要及时挑梁刷帮，使煤壁不留伞檐活矸。
(5)综采工作面顶板破碎或支架梁端距较大时，可采取及时支护的方法。若及时支护后梁端距仍超过规定值，或不能超前移架而梁端距超过规定值时，可在支架顶梁上垂直煤壁打板梁，以防止煤壁片帮和冒顶。
第三节 顶板事故的应急处置
一、顶板事故应急处置概述
1、事故类型和危害程度分析
顶板事故主要是在从事井下掘进、采煤等作业过程中发生的事故。发生的主要原因是因遇地质构造、安全技术措施有缺陷、顶板支护工程质量差、空顶作业，违章指挥和违章作业等造成。顶板事故发生会造成埋人、堵人等重大人身伤亡事故，严重影响矿井的安全生产。
2、应急处置基本原则
1)坚持“以人为本”的原则，坚持“安全优先”的原则
2)坚持防止事故扩大优先的原则
3)坚持尽快恢复生产的原则
4)坚持抢救先活人后死人的原则
3、冒顶处理的一般原则
在处理冒顶时，首先必须注意防止冒顶范围继续扩大，确保抢救人员自身安全，做到“五先五后”。
(1)先外后里。先检查冒落带以外5m范围内的支架的完整性，有问题先处理。如巷道一段范围冒顶，坚持先处理外面的，再逐渐向里处理。
(2)先支后拆。更换巷道支护时，先加打临时支护或架设新支架，再拆除原有支架。
(3)先上后下。处理倾斜巷道冒顶事故时，应该由上端向下端进行，以防矸石、物料滚落和支架歪倒砸人。
(4)先近后远。一条巷道内多处冒顶时，必须先处理离安全出口较近的一处，再向外处理离安全出口较远的一处。
(5)先顶后帮。在处理顺序上，必须注意先维护、支撑好顶板，再护好两帮，确保抢救人员的安全。
二、冒顶事故处理方法
1、工作面局部冒顶的处理方法
处理采煤工作面冒顶时，应根据工作面的采煤方法、冒落高度、冒落块度、冒顶位置及影响范围，来决定采用何种方法。煤矿常用下列方法来处理冒顶：
(1)探板法。当采煤工作面发生局部冒顶的范围小，顶板没有冒严，顶板岩层已暂时稳定时，应采取掏梁窝、探大板木梁或挂金属顶梁的措施，即用探板法来处理。具体处理步骤为：处理冒顶前，先观察顶板状况，在冒顶区周围加固支架，控制冒顶范围扩大;然后掏梁窝、探大板梁，接着清理冒落矸石，及时打好贴帮柱，支柱打板的另一端，加固支架;同时要根据煤帮情况，采取防片帮措施。
(2)撞楔法。当顶板冒落矸石块度小，冒顶区顶板碎矸停止下落或一动就下落时，要采取撞楔法处理，具体操作是：处理冒顶时先在冒顶区选择或架设撞楔棚子，棚子方向应与撞楔方向垂直;把撞楔放在棚架上，尖端指向顶板冒落处，末端垫一方木块;然后用大锤击打撞楔末端，使他逐渐深入冒顶区将碎矸石托住，使顶板碎矸不再下落;之后，立即在接楔保护下架设支架。撞楔的材料可以是木料、荆笆条、钢轨等。
(3)小巷法。如果局部冒顶区已将工作面冒严堵死，但冒顶范围不超过15m，垮落矸石块度不大且可以搬运时，可以从工作面冒顶区由外向里，从下而上，在保证支架可靠及后路畅通的情况下，采用人字形掩护支架沿煤壁机道整理出一条小巷道。小巷道整通后，开动输送机，再放矸，按原来的采高架棚。
(4)绕道法。当冒顶范围较大、顶板冒严、工作面堵死，用以上三种方法处理均有困难时，可沿煤壁重新开切眼或部分开切眼，绕过冒顶区。
2、工作面大型冒顶的处理方法
对于缓倾斜薄煤层和中厚煤层工作面，处理大冒顶的方法基本有两种：一种是恢复冒顶区工作面的方法;另一种是另掘开切眼或局部另掘开切眼绕过冒顶区的方法。冒顶影响的范围不大，冒落下来的矸石块度不大，用人工或采取一定措施后能够搬得动时，一般采取恢复工作面的方法处理冒顶。
(1)恢复冒顶区工作面。具体方法如下：
①从冒顶地点的两端，由外向里进行，先用双腿套棚维护好顶板，保护退路畅通。棚梁上用小木板刹紧背严，防止顶板继续错动、垮落。
②边清理冒落矸石边架设工作面支架，把冒落的矸石清理后倒入采空区，每清理一架棚的距离，工作面架一棚。
③清理过程中遇到大块矸石不易破碎时，可用风钻打眼放小炮的方法进行破碎。钻眼的数量和每个炮眼的装药量，应根据岩块大小与岩石性质来决定。
④如顶板冒落的矸石很破碎，一次整修巷道不易通过时，可先沿煤壁输送机道整修一条小巷。
(2)另开巷道，绕过冒顶区。当冒顶范围大，不易采用恢复冒顶区工作面的方法处理时，可采用另开巷道绕过冒顶区的方法，也就是重新掘开切眼的方法。根据冒顶区发生在工作面的不同位置，一般分以下三种情况来处理：
①冒顶区发生在工作面机尾处。沿工作面煤壁从回风巷重开一条巷绕过冒顶区，将输送机机尾缩至工作面内支架完整处，工作面继续掘进。新掘巷的支架多采用一梁两柱或一梁三柱棚子。当工作面与新掘巷成直线时，再将刮板输送机机尾延长至回风巷，恢复正常采煤。当冒顶区面积较大，矸石堵塞巷道，造成采空区回风角瓦斯积存时，要先排除积聚的瓦斯。
②冒顶区发生在工作面的进风巷附近。处理方法和回风巷附近基本相同，同样采用部分重开掘开切眼的方法处理。从工作面下部煤壁错过一段，留1-5m煤柱或紧贴工作面煤壁从进风巷斜掘一条开切眼与工作面相通，将新开切眼与工作面连接处刷成允许刮板输送机弯曲的一个角度，就可以正常出煤。
③冒顶区发生在工作面中部。平行工作面煤壁留1-5m煤柱重新掘开切眼，新开切眼的支架，一般采用一梁两柱棚。新开切眼的掘进，可以从工作面的进风巷和回风巷同时掘进，以提高掘进速度，尽快恢复生产。
(3)掘进新的开切眼时，应注意如下事项：
①新切眼一般是由冒顶区下部沿煤壁向上掘进的，而不采取由上向下掘进。因为由上向下掘进，出煤不方便，且不安全，会使冒顶范围扩大。
②掘进新开切眼时，如果压力不大，可以采用一梁两柱的直腿棚子，边掘进边架设;如果顶板压力大，则应采用梯形棚子。
③新开切眼靠冒顶区的一侧，必须背严，并留适当的煤柱，以防冒顶区的碎石落入新眼内。
④根据实际情况，新开切眼的长度要解决好通风问题。
三、预警行动信息汇报、报告程序
1、一旦施工地点发现重特大顶板事故，工作面跟班技术员、安全员、班组长必须及时把施工人员撤至安全地点，单位和个人在第一时间向矿调度室汇报，调度室立即向矿领导汇报，汇报内容包括发生预兆的单位、时间地点、人员及预兆简况、性质的初步判断和已采取的措施，还需要有关部门和协助预防及处理的有关事宜等，同时向本单位汇报，由队长、技术员执行顶板处理措施。
2、调度室接到发生大顶板事故预警汇报后，应立即向当日调度领导、调度主任汇报。
3、当日调度领导、调度主任根据预警汇报情况，立即向矿顶板管理领导小组组长汇报。
4、顶板管理领导小组立即组织人员现场会诊，采取措施。
四、冒顶事故的应急处置
1、响应级别
遇难3人以下启动矿井预案，遇难3人以上(含3人)启动上一级预案。
2、矿井发生顶板事故后
矿长应按照制定的应急预案，立即组织救援。
3、响应程序
1)调度室接到矿井重特大顶板事故汇报后，应立即向当日调度值领导、调度主任汇报。
2)当日调度领导、调度主任根据事故汇报情况，立即向总指挥汇报。
3)总指挥决定启动矿井重特大顶板事故应急预案后，立即向调度室下达启动预案命令。
4、处置措施
1)调度室接到总指挥命令后，按照《登封市嵩基煤业有限责任公司矿重特大安全事故应急救援综合预案》中“安全事故电话通知顺序”立即通知指挥部成员到达调度室集合。
2)指挥部成员到达调度室后，按照总指挥或副总指挥的指示，立即奔赴事故现场，成立现场抢险救灾专业组，协助事故单位开展抢险救灾工作。
3)抢救事故前，现场抢险救灾指挥部要根据现场情况制定抢救方案及安全技术措施。
4)抢救遇险人员时，首先应通过电话、喊话或敲打管子等物体与遇险人员取得联系，探明冒顶范围和被埋压人数及位置。
5)处理冒顶前，必须先恢复冒顶区域的正常通风，如暂不能恢复时，可利用水管、压风管等向被堵压人员处输送新鲜空气，并把后路和顶板清理维护好，保证后路畅通、安全。
6)处理冒顶前，必须坚持由外向里、逐步进行的原则，要排查冒顶地点附近的支架情况，采取措施因地制宜地进行加固，确保在抢救中不会再次冒落;另外要对后路进行找顶加固，保障退出时的安全。
7)处理冒顶区的方法要根据现场情况确定，如冒顶严重无法通过时，可采取打绕道的方法抢救人员。若遇险者被碎煤矸所埋，清理时要小心地使用工具，不可用镐刨的方法扒人;若遇险者被煤岩块压住，应用千斤顶或液压起重器等工具把煤、岩块抬起，绝不可用锤砸的方法破岩(煤)，使遇险人员近一步受到伤害。抢救被埋压的人员时间较长时，如允许可用水管或压风管向遇险人员送饮料、食物、新鲜空气。
8)营救人员应沉着冷静，根据灾情和现有条件进行施工，行动中必须保证统一的指挥和严密的组织，防止灾情扩大，避免二次事故的发生。
9)事故单位在抢救过程有困难时，指挥部可抽调其他单位有经验、有技术的骨干力量，进行紧急增援。
10)医疗救护组要安排到达井下事故现场附近，对抢救出的受伤人员进行紧急医疗救治或护送重伤人员上井救治。
11)抢救出伤员后，必须判断伤性的轻重，人员较多时先抢救重伤人员，后抢救轻伤人员，并按照 “三先三后”的原则，即(1)对窒息或心跳呼吸停止不久的伤员必须先复苏后搬运。(2)对出血伤员必须先止血后搬运。(3)对骨伤的伤员必须先固定后搬运。
12)扩大应急
如事故不能达到及时控制或有扩大趋势时，由总指挥部决定请求外援。
13)应急恢复
在全部被埋人员救出后，要清点现场人数，抢救人员撤离事故现场。
14)应急结束
15)总指挥下达应急结束命令，事故抢救人员返回原单位。
16)专业分管领导和相关科室协助对事故进行调查处理，并按规定及时向上级汇报。
六、应急物资与装备保障
要求全矿各采掘单位按照《矿井灾害预防和处理计划》的要求在井下指定地点存放一定数量应急救灾工具和材料。如圆木、顶梁、扒手、手镐、千斤顶、撬棍、铁锨等，要专人管理、定期检查，确保随用随取。
第四节 顶板事故的自救互救
一、采煤工作面冒顶时的避灾自救措施
1、迅速撤退到安全地点。当发现工作地点有即将发生冒顶的征兆，而当时又难以采取措施防止采煤工作面顶板冒落时，最好的避灾措施是迅速离开危险区，撤退到安全地点。
2、遇险时要靠煤帮贴身站立避灾。从采煤工作面发生冒顶的实际情况来看，顶板沿煤壁冒落是很少见的，因此，当发生冒顶来不及撤退到安全地点时，遇险者应靠煤帮贴身站立避灾，但要注意煤壁片帮伤人。
3、遇险后立即发出呼救信号，冒顶对人员的伤害主要是砸伤、掩埋或隔堵。冒落基本稳定后，遇险者应立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、岩块(可能造成新的冒落时，则不能敲打，只能呼叫)等方法，发出有规律、不间断的呼救信号，以便救护人员和撤出人员了解灾情，组织力量进行抢救。
4、遇险人员要积极配合外部的营救工作。冒顶后被煤矸、物料等埋压的人员，不要惊慌失措，在条件不允许时切忌采用猛烈挣扎的办法脱险，以免造成事故扩大。被冒顶隔堵的人员，应在遇险地点有组织地维护好自身安全，构筑脱险通道，配合外部的营救工作，为提前脱险创造良好的条件。
二、独头巷道迎头冒顶被堵人员应急措施
1、遇险人员要正视已发生的灾害，切忌惊惶失措，坚信矿领导和同志们一定会积极进行抢救。应迅速组织起来，主动听从灾区中跟班矿长、区队长、班组长和有经验的老工人的指挥。团结协作，尽量减少体力的隔堵区的氧气消耗，有计划地使用饮水、食物和矿灯等，做好较长时间避灾的准备。
2、如人员被困地点有电话，应立即用电话汇报灾情、遇险人数和计划采取的避灾自救措施;否则，应采用敲击钢轨、管道和岩石等方法，发生有规律的呼救信号，并每隔一定时间敲击一次。不间断地发出信号，以便营救人员了解灾情，组织力量进行抢救。
3、维护加固冒落地点和人员躲避处的支架，并派人检查，以防止冒顶进一步扩大，保障被堵人员避灾时的安全。
4、如人员被困地点有压风管，应打开压风管给被困人员输送新鲜空气，并稀释被隔堵空间的瓦斯浓度，但要注意保暖。
三、自救互救一般方法
1、现场自救。工作地点发生事故后，现场盯班人员立即组织人员查清事故情况，立即停止生产，并汇报矿生产调度室和安监站，并立即组织人员对事故地点进行维护和抢救伤亡人员。当事故范围较大，对营救人员安全威胁大时，应组织人员暂时撤离危险区域，等事故稳定后，边维护边进行抢救工作。有关单位负责人及矿领导接到通知后，应立即赶到现场指挥抢救工作。
2、区域自救。工作地点发生事故后，事故区域范围内人员应根据现场情况立即采取各种措施进行自救。当事故区域内通风被阻断时，应尽快恢复通风。受伤人员应尽量发出各种求救信号，便于营救人员确定被救人员位置。营救人员应尽快摸清受伤人员的位置，以利于采取措施进行抢救。当事故较大，矿井自救有困难时，应立即请求对口救护队参与抢救。
3、发生事故现场不具备事故抢救的条件、可能危及人员的生命安全时，应由在场负责人或有经验的老工人带领，根据矿井灾害预防和处理计划中规定的撤退路线和当时当地的实际情况，尽量选择安全条件最好、距离最短的路线，迅速撤离危险区域。同时立即通知调度室请求专业救护队参与救灾。
4、处理冒顶事故的主要任务，是抢救遇险人员及恢复通风等。抢救遇险人员时，首先应直接与遇险人员联络，用呼叫、敲打、使用底音探听器等方法来判定遇险人员所在的位置和人数，与他们保持联系，并鼓励他配合抢救。若遇险人员所在地点通风不好，必须设法加强通风;若因冒顶遇险人员被堵在里边，应利用压风管、水管及开掘巷道，打钻孔等方法，向遇险人员辅送新鲜空气、水和食物。
5、在抢救中，必须时刻注意救护人员的安全，如果察觉到有再次冒顶危险时，首先应加强支护，有准备地做好安全退路。在处理冒顶事故中，始终要派专人观察周围顶板变化，注意检查瓦斯变化情况。在消除冒落矸石时，要小心使用工具，以免伤害遇险人员。在处理冒顶时，要根据冒顶事故的范围大小、地压情况等，采取不同的抢救方法。
6、用掘小巷、绕道通过冒顶区上部空间或清理塌落区，应架好临时支架。一时无法接近时，应设法利用压风管路供给被压或堵塞人员输送新鲜空气、水和食物。
7、清理堵塞物时，使用工具要小心，防止伤害遇险人员;如遇大块矸石、木棚、金属网、铁梁柱等物压人时，可使用千斤顶、液压起重器、圆盘锯、液压剪刀等工具进行处理。
8、对抢救出来的遇险伤员，要用毯子保温，并迅速运送到安全地点进行救护。对困在井下较长时间的得救伤员，不要用强灯光照射他们的眼睛，不要过多给他们饮食，应及时送到医院救护。
9、在处理中必须坚持由外往里，加固冒顶附近巷道支护，防止冒顶范围进一步扩大。
10、遇有大块岩石威胁遇险人员可使用千斤顶等工具移动岩石，应尽量避免破坏冒落岩石的堆积。
11、根据现场情况，积极组织人力物力对事故区进行处理，加强支护并及时清理外运冒落的矸石，以最快的速度进行救援。
一、由于支护不合格导致顶板事故
案例一：1999年11月12日19点40分，辽宁省北票矿物局三宝煤矿-480m水平主石门10层474采煤工作面发生一起冒顶事故，死亡4人。
1、事故原因
根据事故现场的实际情况和通过查阅有关生产技术资料及调查询问，综合分析调查组认为造成此次事故的原因是：
(1)该工作面初次放顶后，发现工作面顶板岩石层节理发育且有小断层隐伏，形成不稳定状态;同时该工作面用于支护的单体液压支柱程度不同地存在漏液、卸压、失效现象，致使对工作面顶板的支撑力不均，失去平衡。在顶板来压时，造成支护薄弱点局部冒落。
(2)该工作面煤层倾角较大，不利于支护，故确定采用俯伪斜式开采。目前正处于在调整开采阶段，加强支护上考虑欠周。同时，由于资金紧张，投入不足，加之日常管理不到位，对单体液压支柱的检修、维修不及时，使部分支柱不合格标准。
2、事故教训
这起事故的原因除了顶板岩层节理发育和有小断层而顶板不稳定之外，主要是用于支护的单体液压支柱有的漏液、卸压，支撑力不够、不均，顶板来压造成支撑薄弱点顶板冒落，致人死亡，事故再次表明，在安全上舍不得投入，各种安全设备带病运转，迟早都要付出沉痛的代价。
二、由于放炮崩倒棚子导致冒顶事故
案例二：2005年3月28日零时40分许，山西省同煤大唐塔山煤矿有限公司石炭二叠系1-5#合并煤层的1070辅助运输巷掘进工作面发生一起顶板事故，造成11人死亡。
1、事故原因
(1)直接原因：掘进1070辅助运输巷道过程中，在特殊复杂结构煤层条件下，意外地遇到小窑开采应力集中区，使现有支护不能完全满足特殊条件下的载荷变化的需求，造成巷道煤顶局部瞬间切落。
(2)间接原因：①同煤集团各有关单位和部门对“安全第一、预防为主”的方针，在认识上还不够到位，特别是对初次开采石炭二叠系煤层思想认识不足，对煤层赋存特别是局部赋存条件变化的复杂性和特殊性以及区域煤层历史上个别煤矿不规范开采情况缺乏相应的了解。②同煤大唐塔山煤矿有限公司在对包工队伍日常安全生产管理过程中，没有严格要求认真施工措施和技术规范，对局部地质煤层变化预防不够，现场施工安全管理工作存在不到位的地方。③同煤集团有关部门对同煤大唐塔山煤矿有限公司井巷工程施工质量进行监督、检查、管理和落实整改过程中存在不足，使得一些涉及安全的问题不能及时有效地得到处理和整改。
2、防范措施
(1)同煤集团要认真吸取事故教训，全面落实“安全第一、预防为主”的方针，认真贯彻执行有关煤矿生产的各项法律、法规，严格落实各项安全生产责任制，正确处理安全与生产、安全与效益的关系，采取有效措施，防止类似事故的再次发生。
(2)同煤集团在原有地质勘探资料的基础上，要进一步采取措施，加强对井田内石炭二叠系煤层的补充地质勘探、工程钻探(包括小煤窑采空区探测、特殊构造探测等)和周边小煤窑开采状况的详细调查工作，消除各种安全隐患，保证生产安全。
(3)同煤集团加强对石炭二叠系煤层顶板支护的科学研究工作，结合实际不断进行科技攻关，从锚网、锚索、喷浆和巷道规格等参数方面进行系统优化，逐步建立健全支护技术管理及施工范围管理体系，加强顶板管理，加强顶板监测监控，并对已开采巷道采取有效支护措施，保证支护体系的安全可靠。
(4)同煤集团特别是各生产矿井要进一步严格生产和施工过程中的现场管理工作，严格做到按设计和规程要求组织施工作业，保证施工质量;进一步强化安全培训教育，不断提高从业人员的整体素质，增强全体从业人员的安全意识和自保、互保意识。
三、不执行“敲帮问顶”制度导致的顶板事故
案例三：1991年8月20日10时50分，山西省左云县柳树湾煤矿17煤区发生一起片帮事故。死亡3人。
1、事故原因
(1)该矿3名打眼工有2名持有培训合格证，并多年从事打眼放炮工作，在进入该工作面后，未按作业规程规定先进行敲帮问顶。客观上因21日为全矿休息日，本班放炮后就能早点回家，故怕麻烦、图省事，拼命赶进度，严重的忽视了作业环境的隐患，致使在最后几个炮眼装药的过程中，将3人压住。
(2)该矿平时对安全工作抓得不力，对职工安全教育不够。跟班副矿长入井本应处理不安全问题，但是入井后，只忙于生产出煤，未对井下各个作业点进行全面的巡回安全检查。
(3)保障安全的责任心不强，安全素质低下，没有进行认真的交接班。虽然前后两次进入工作面，都没有认真履行自己的职责，致使隐患没有得到发现和及时的处理。
(4)对作业规程执行不严，工程质量和现场管理差。作业规程规定该工作面最大宽度为10m，而实际宽度已达到11.3m,超宽1.3m。工作面的支架问题在本班开工后又没有得到及时有效的处理，忽视了现场管理。
2、事故教训
这则事故应吸取的教训是：认真贯彻落实“安全第一、预防为主”的方针，正确处理安全与生产的关系;改变领导作风，加强现场管理，做到发现问题在现场，解决问题在现场;严格按各种规程作业，做到有章可循，照章作业;要加强培训工作，搞好安全教育，提高干部和职工的安全素质和业务水平。
本章习题
1. 填空题
(3)位于煤层上面的岩层称为 。
2、煤层顶板分为 、 和 。
3、顶板常见支护方式有： 、 和 。
4、顶板管理最基本制度是 。
5、按发生冒顶事故的力学原因，可将顶板事故分为： 、 和 三类。
2. 判断题
1、当煤矿井下发生大面积垮落、冒顶事故，现场人员被堵在独头巷道或工作面时，被堵人员应赶快往外扒通出口。( )
2、处理采煤工作面冒顶时，首先应采取措施恢复生产，其次是抢救遇险人员。( )
3、处理冒顶事故的主要任务是恢复通风系统，实现正常生产。( )
4、掘进巷道的支架要紧跟迎头，放炮前要加固支架。( )
5、在独头巷道内修理支架时，巷道里面应停止掘进或从事其它工作。( )
6、顶板快要冒落的时候，往往会出现脱层现象。( )
7、在采掘工作面要时刻注意周围的支护情况，并执行敲邦问顶制度。( )
8、流水的裂缝无危险,缝里有煤泥、水锈的有危险。( )
9、严禁工人在无支护空顶区操作。( )
10、修理、撤换支架时,必须有里向外逐架进行。( )
三、选择题
1、直接接触煤层的顶板是( )。
A、伪顶 B、直接顶 C、基本顶
2、处理冒顶事故的主要任务是抢救遇难人员及恢复( )。
A、生产 B、通风系统 C、供电系统
3、破碎的伪顶或直接顶,在大面积冒顶以前,有时因为背顶不严和支架不牢出现( )现象。
A、掉渣 B、离层 C、漏顶
4、掉渣越多,说明顶板压力( )。
A、 越大 B、越小 C、不变
5、局部冒顶是指范围不大，伤亡人数不多( )的冒顶。
A、 1-2人 B、1-9 人 C、10人以
四、简答题
1、试说明局部冒顶的预兆。
2、试说明大面积冒顶的预兆。
3、冒顶处理“五先五后”原则是什么?
五、论述题
1、试说明采煤工作面冒顶时的避灾自救措施?
2、试说明独头巷道迎头冒顶被堵人员应急措施?
顶板事故的预防、处置和自救互救
一、填空题
1、顶板。2、伪顶、直接顶、老顶。 3、单体支柱支护、液压支架支护、锚杆支护。4、敲帮问顶制。5、压垮型冒顶、推垮型冒顶、漏垮型冒顶
二、判断题
1-5：×××√√ 6-10：√√×√×
三、选择题
1、A 2、B 3、C 4、A 5、A
四、简答题
1、答：(1)响声。(2)掉渣。(3)片帮。(4)裂缝。(5)离层。(6)漏顶。(7)瓦斯涌出量突然增多。(8)顶板的淋水明显增加。
2、答：(1)顶板的预兆。(2)煤帮的预兆。(3)支架的预兆。(4)瓦斯和水的预兆。
3、答：(1)先外后里。(2)先支后拆。(3)先上后下。(4)先近后远。(5)先顶后帮。
五、论述题
1、答：(1)迅速撤退到安全地点。当发现工作地点有即将发生冒顶的征兆，而当时又难以采取措施防止采煤工作面顶板冒落时，最好的避灾措施是迅速离开危险区，撤退到安全地点。
(2)遇险时要靠煤帮贴身站立避灾。从采煤工作面发生冒顶的实际情况来看，顶板沿煤壁冒落是很少见的，因此，当发生冒顶来不及撤退到安全地点时，遇险者应靠煤帮贴身站立避灾，但要注意煤壁片帮伤人。
(3)遇险后立即发出呼救信号，冒顶对人员的伤害主要是砸伤、掩埋或隔堵。冒落基本稳定后，遇险者应立即采用呼叫、敲打，如敲打物料、岩块(可能造成新的冒落时，则不能敲打，只能呼叫)等方法，发出有规律、不间断的呼救信号，以便救护人员和撤出人员了解灾情，组织力量进行抢救。
(4)遇险人员要积极配合外部的营救工作。冒顶后被煤矸、物料等埋压的人员，不要惊慌失措，在条件不允许时切忌采用猛烈挣扎的办法脱险，以免造成事故扩大。被冒顶隔堵的人员，应在遇险地点有组织地维护好自身安全，构筑脱险通道，配合外部的营救工作，为提前脱险创造良好的条件。
2、答：(1)遇险人员要正视已发生的灾害，切忌惊惶失措，坚信矿领导和同志们一定会积极进行抢救。应迅速组织起来，主动听从灾区中跟班矿长、区队长、班组长和有经验的老工人的指挥。团结协作，尽量减少体力的隔堵区的氧气消耗，有计划地使用饮水、食物和矿灯等，做好较长时间避灾的准备。
(2)如人员被困地点有电话，应立即用电话汇报灾情、遇险人数和计划采取的避灾自救措施;否则，应采用敲击钢轨、管道和岩石等方法，发生有规律的呼救信号，并每隔一定时间敲击一次。不间断地发出信号，以便营救人员了解灾情，组织力量进行抢救。
(3)维护加固冒落地点和人员躲避处的支架，并派人检查，以防止冒顶进一步扩大，保障被堵人员避灾时的安全。
(4)如人员被困地点有压风管，应打开压风管给被困人员输送新鲜空气，并稀释被隔堵空间的瓦斯浓度，但要注意保暖。
