安全基礎(chǔ)知識(shí)4

1、鄂爾多斯市煤炭安全技術(shù)培訓(xùn)中心教案課 程安全基礎(chǔ)知識(shí)教法/ 教具多煤體授課章節(jié)頂板事故防治本章培訓(xùn)與考核要點(diǎn)頂板事故防治教學(xué)重點(diǎn)頂板事故發(fā)生的預(yù)兆教學(xué)難點(diǎn)頂板事故發(fā)生的原因使用登記使用時(shí)間授課課時(shí)教學(xué)后記鄂爾多斯煤炭技工學(xué)校培訓(xùn)教案（副頁(yè)）教 學(xué) 過 程【本章導(dǎo)入】頂板事故無論在發(fā)生起數(shù)還是死傷人數(shù)都是五大事故之首，這節(jié)課我們來共同學(xué)習(xí)。【新授內(nèi)容】 一、礦井頂板事故類型及其危害1礦井頂扳事故分類a.按冒頂范圍可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類。b.按發(fā)生冒頂事故的力學(xué)原因進(jìn)行分類，可將頂板事故分為壓垮型冒頂、推垮型冒頂和漏垮型冒頂三類。2礦井頂板事故危害 礦井頂板災(zāi)害的危害有以下幾個(gè)方面

2、： (1)無論是局部冒頂還是大型冒頂，事故發(fā)生后，一般都會(huì)推倒支架、埋壓設(shè)備，造成停電、停風(fēng)，給安全管理帶來困難，對(duì)安全生產(chǎn)不利。 (2)如果是地質(zhì)構(gòu)造帶附近的冒頂事故，不僅給生產(chǎn)造成麻煩，而且有時(shí)會(huì)引起透水事故的發(fā)生。 (3)在有瓦斯涌出區(qū)附近發(fā)生頂板事故將伴有瓦斯的突出，易造成瓦斯事故。 (4)如果是采掘工作面發(fā)生頂板事故，一旦人員被堵或被埋，將造成人員傷亡。二、冒頂事故的預(yù)兆 1局部冒頂?shù)念A(yù)兆 (1)響聲。 (2)掉渣。 (3)片幫。 (4)裂縫。 (5)離層。 (6)漏頂。 (7)瓦斯涌出量突然增大。 (8)頂板的淋水明顯增加。2大面積冒頂?shù)念A(yù)兆(1)頂板的預(yù)兆：頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲。(

3、2)煤幫的預(yù)兆：冒頂前壓力增大，煤壁受壓后，煤質(zhì)變軟變酥，片幫增多。使用電鉆打眼時(shí)，鉆眼省力。(3)支架的預(yù)兆：使用木支架，支架大量被壓彎或折斷，并發(fā)出響聲。使用金屬支柱時(shí)，耳朵貼在柱體上，可聽見支柱受壓后發(fā)出的聲音，支柱破頂、鉆底。當(dāng)頂板壓力繼續(xù)增加時(shí)，活柱迅速下縮，連續(xù)發(fā)出“咯咯”的聲音，或工作面支柱整體向一側(cè)傾斜。工作面使用鉸接頂梁時(shí)，在頂板沖擊壓力的作用下，頂梁楔子有時(shí)彈出或擠出。(4)瓦斯和水的預(yù)兆:含瓦斯煤層，瓦斯涌出量突然增加；有淋水的頂板，淋水增加。三、冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因(一)采煤工作面局部冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因1.工作面發(fā)生局部冒頂?shù)脑蛑饕袃蓚€(gè)：一是直接頂被破壞后

4、，由于失去有效的支護(hù)而造成局部冒頂;二是基本頂下沉壓迫直接頂破壞工作面支架造成局部冒頂。2.采煤工作面頂板事故常發(fā)生在靠近兩線(煤壁線、放頂線)、兩口(采場(chǎng)兩端)及地質(zhì)破壞帶附近。 (1)靠煤壁附近的局部冒頂。 (2)放頂線附近的局部冒頂。 (3)采場(chǎng)兩端的局部冒頂。 (4)地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂。(二)采煤工作面大面積冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因1大面積冒頂事故常發(fā)的地點(diǎn) (1)開切眼附近。 (2)地質(zhì)破壞帶(斷層、褶曲)附近。 (3)老巷附近。 (4)傾角大的地段。 (5)頂板巖層含水地段。 (6)局部冒頂區(qū)附近也有可能導(dǎo)致大冒頂。2基本頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂發(fā)生的條件與原因(1)發(fā)生壓垮型冒

5、頂事故的一般條件： 直接頂比較薄，其厚度小于煤層采高的23倍，冒落后不能充填滿采空區(qū)。 直接頂上面基本頂分層厚度小于56 m，初次來壓步距為2030 m，或更大一些。 采煤工作面中，當(dāng)支柱的初撐力較低時(shí)，基本頂斷裂在煤壁之內(nèi)。當(dāng)工作面推進(jìn)到基本頂斷裂線附近時(shí)，頂板出現(xiàn)臺(tái)階下沉，這時(shí)基本頂巖塊的重量全部由采場(chǎng)支架承擔(dān)。(2)基本頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂事故的成因： 垮落帶基本頂巖塊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂 垮落帶基本頂巖塊沖擊壓壞采煤工作面支架導(dǎo)致冒頂。由于采煤工作面支架初撐力不足，在基本頂巖塊未明顯運(yùn)動(dòng)之前，直接頂與基本頂已發(fā)生離層；當(dāng)基本頂巖塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，采煤工作面支架要受沖擊載荷作用，支架容

6、易被破壞，從而導(dǎo)致冒頂。綜采工作面如遇基本頂沖擊來壓，可能將支架壓死、壓壞(立柱液壓缸炸裂、平衡千斤頂拉壞等)或壓入底板，發(fā)生頂板事故。3厚層難冒頂板大面積冒頂發(fā)生的條件與原因（1）條件：當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖頂板(如砂巖、砂礫巖、礫巖等)，分層厚度大于56 m時(shí)，懸露面積可達(dá)幾千平方米、幾萬平方米甚至十幾萬平方米（2）原因：關(guān)于厚層難垮頂板大面積切冒的機(jī)理，有兩種解釋：一是頂板大面積懸露后，因彎曲應(yīng)力超過其強(qiáng)度，導(dǎo)致頂板巖層斷裂，并大面積垮落；二是頂板大面積懸露后，采空區(qū)近邊煤柱上方巖層的剪應(yīng)力超過其極限強(qiáng)度，導(dǎo)致頂板巖層大面積冒落。4大面積漏垮型冒頂發(fā)生原因由于煤層傾角較大，直接頂又異常

7、破碎，采場(chǎng)支護(hù)系統(tǒng)中如果某個(gè)地點(diǎn)失效發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個(gè)地點(diǎn)開始沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，導(dǎo)致工作面漏垮型冒頂。5復(fù)合頂板推垮型冒頂特征與機(jī)理(1)復(fù)合頂板的特征： 煤層頂板由下軟上硬不同巖性的巖層組成。 軟、硬巖層間有煤線或薄層軟弱巖層。 下部軟巖層的厚度大于0.5 m，小于3.0 m。(2)復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)臋C(jī)理：支柱的初撐力小，軟硬巖層下沉不同步。軟快而硬慢，從而導(dǎo)致軟巖層與其上部硬巖層離層。 下位軟巖斷裂出六面體的原因：一是地質(zhì)構(gòu)造，即下位軟巖層中存在原生的斷層、裂隙或尖滅構(gòu)造；二是巷道布置原因，即在工作面開采范圍內(nèi)存在沿走向或沿傾斜的舊巷、下沉、斷裂；三是

8、由于支柱初撐力低，導(dǎo)致下位軟巖層斷裂。6金屬網(wǎng)下推垮型冒項(xiàng)發(fā)生的原因 回采下分層時(shí)，金屬網(wǎng)假頂處于下列兩種情況時(shí)，可能發(fā)生推垮型冒頂：(1)當(dāng)上、下分層開切眼垂直布置時(shí)，在開切眼附近，金屬網(wǎng)上的碎矸石與上部斷裂了的硬巖大塊之間存在一個(gè)空隙。(2)當(dāng)下分層開切眼內(nèi)錯(cuò)布置時(shí)，雖然金屬網(wǎng)上的碎矸與上部斷裂了的硬巖大塊之間不存在空隙，但是一般也難以膠結(jié)在一起。金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)娜^程分為兩個(gè)階段：(1)形成網(wǎng)兜階段。這是由工作面內(nèi)某位置支護(hù)失效導(dǎo)致的。如果周圍支架的穩(wěn)定性很好，一般不會(huì)發(fā)展到第二階段，即還不至于發(fā)生冒頂事故。(2)推垮工作面階段。在開切眼附近，金屬網(wǎng)碎矸之上有空隙，或者由于支架初撐力

9、小，而使網(wǎng)上碎矸石與上位斷裂的硬巖大塊離層，這就造成網(wǎng)下單體支柱不穩(wěn)定，在網(wǎng)兜沿傾斜推力的作用下，使網(wǎng)兜下方的支柱由迎山變成反山，最終造成推垮型冒頂，這兩個(gè)階段有可能間隔很短時(shí)間。(三)巷道頂板事故常發(fā)的地點(diǎn)及原因巷道頂板事故多發(fā)生在掘進(jìn)工作面及巷道交叉點(diǎn)，80以上的巷道頂板死亡事故發(fā)生在這些地點(diǎn)?？梢?，預(yù)防巷道頂板事故，關(guān)注事故多發(fā)地點(diǎn)是十分必要的。1掘進(jìn)工作面冒頂事故的原因 掘進(jìn)工作面冒頂?shù)脑蛴袃深悾?第一類是掘進(jìn)破巖后，頂部存在將與巖體失去聯(lián)系的巖塊，如果支護(hù)不及時(shí)，該巖塊可能與巖體失去聯(lián)系而冒落。 第二類是掘進(jìn)工作面附近已支護(hù)部分的頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，一旦支護(hù)失效，就會(huì)

10、冒落造成事故。2巷道交岔處冒項(xiàng)的原因 巷道交岔處冒頂事故往往發(fā)生的巷道開岔的時(shí)候，因?yàn)殚_岔口需要架設(shè)扣棚替換原巷道棚子的棚腿，如果開岔處巷道頂部存在與巖體失去聯(lián)系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不夠或穩(wěn)定性不夠，就可能造成冒頂事故。3壓垮型冒頂?shù)脑?壓垮型冒頂是由于巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部的巖塊冒落，從而形成事故。巷道支架所受力的大小，與圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)關(guān)系極大。巷道圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)，由兩方面因素決定：一是巖體本身的強(qiáng)度以及受到層理裂隙等構(gòu)造破壞的情況；另一個(gè)是所受力的大小。巷道圍巖受力的大小，也有兩方面因素：一是由巷道所處

11、位置決定的自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力；另一個(gè)是由采掘引起的支撐壓力。4漏垮型冒頂?shù)脑?漏垮型冒頂是因無支護(hù)巷道或支護(hù)失效巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落，形成事故。5推垮型冒頂?shù)脑?推垮型冒頂是因?yàn)橄锏理攷推扑楹?，在其運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，可能被推倒而冒頂，從而形成事故。四、冒頂?shù)奶綔y(cè)方法 試探有沒有冒頂危險(xiǎn)的方法主要有： (1)觀察預(yù)兆法。 (2)木楔探測(cè)法。 (3)敲幫問頂法。 (4)儀器探測(cè)法。五、冒頂?shù)念A(yù)防措施 (一)采煤工作面局部冒頂?shù)念A(yù)防 (1)單體支柱工作面預(yù)防靠近煤壁附近局部冒頂?shù)拇胧?采用能及時(shí)支護(hù)懸露頂板的支架，如正懸

12、臂交錯(cuò)頂梁支架、正倒懸臂錯(cuò)梁直線柱支架等；提高支柱的初撐力，在金屬網(wǎng)下，可以采用長(zhǎng)鋼梁對(duì)棚邁步支架。 炮采時(shí)，炮眼布置及裝藥量應(yīng)合理，盡量避免崩倒支架。 盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤層片幫。煤層一旦片幫，應(yīng)掏梁窩超前支護(hù)，防止冒頂。(2)綜采工作面的局部冒頂，主要是發(fā)生在靠近煤壁附近的漏冒型冒頂，其預(yù)防措施為： 支架設(shè)計(jì)上，采用長(zhǎng)側(cè)護(hù)板、整體頂梁、內(nèi)伸縮式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撐力。 工藝操作上，采煤機(jī)過后，及時(shí)伸出伸縮梁，及時(shí)擦頂帶壓移架，頂梁的俯視角不超過7°。 當(dāng)碎頂范圍較大時(shí)(比如過斷層破碎帶等)，則應(yīng)對(duì)破碎直接頂注入樹脂類黏結(jié)

13、劑使其固化，以防止冒頂。(3)放頂線附近的局部冒頂預(yù)防措施： 加強(qiáng)地質(zhì)及觀察工作，記載大巖塊的位置及尺寸。 在大巖塊范圍內(nèi)用木垛等加強(qiáng)支護(hù)。 當(dāng)大巖塊沿工作面推進(jìn)方向的長(zhǎng)度超過一次放頂步距時(shí)，在大巖塊的范圍內(nèi)要延長(zhǎng)控頂距。 如果工作面用的是單體金屬支柱，在大巖塊范圍內(nèi)要用木支架替換金屬支架。 待大巖塊全部都處在放頂線以外的采空區(qū)時(shí)，再用絞車回木支柱。(4)采場(chǎng)兩端局部冒頂預(yù)防措施： 為預(yù)防采場(chǎng)兩端發(fā)生漏冒，可在機(jī)頭、機(jī)尾處各應(yīng)用四對(duì)一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)(即四對(duì)八梁支護(hù))，每對(duì)抬棚隨機(jī)頭、機(jī)尾的推移邁步前移；或在機(jī)頭、機(jī)尾處采用雙楔鉸接頂梁支護(hù)。在工作面巷道相連處，宜用一對(duì)抬棚邁步前移，托住原

14、巷道支架的棚梁。此外，在采場(chǎng)兩端還可以采用十字鉸接頂梁支護(hù)系統(tǒng)以防漏冒。在超前工作面10 m以內(nèi)，巷道支架應(yīng)加雙中心柱；超前工作面1020 m，巷道支架應(yīng)加單中心柱以預(yù)防冒頂。 綜采時(shí)，如果工作面兩端沒有應(yīng)用端頭支架，則在工作面與巷道相連處，需用一對(duì)邁步抬棚。此外，超前工作面20 m內(nèi)的巷道支架也應(yīng)以中心柱加強(qiáng)。(5)地質(zhì)破壞帶附近局部冒頂預(yù)防措施: 為預(yù)防這類頂板事故，應(yīng)在斷層兩側(cè)加設(shè)木垛加強(qiáng)維護(hù)，并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱。對(duì)于有些綜采、高檔普采和普采工作面，回采過程中，煤壁的前方頂板和煤層特別破碎，為保證正常割煤、不漏矸石，可采用全楔式木錨桿。當(dāng)斷層處的頂板特別破碎，用錨桿錨

15、固的效果不佳時(shí)，可采用注入法，將較多的樹脂注人大量的煤巖裂隙中，進(jìn)行預(yù)加固。5.金屬網(wǎng)上推垮型冒頂?shù)念A(yù)防措施 防止這類冒頂事故的主要措施是提高支柱初撐力及增加支架的穩(wěn)定性，也可附加其他一些措施： (1)回采下分層時(shí)用內(nèi)錯(cuò)式布置切眼，避免金屬網(wǎng)上的碎矸之上存在空隙。 (2)提高支柱初撐力，增加支架穩(wěn)定性，防止發(fā)生高度超過150 mm的網(wǎng)兜。 (3)用整體支架增加支護(hù)的穩(wěn)定性。 (4)采用偽俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。 (5)初次放頂時(shí)要把金屬網(wǎng)下放到底板。(三)巷道頂板事故的預(yù)防措施 1預(yù)防掘進(jìn)工怍面冒頂事故的措施 (1)掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)，嚴(yán)格控制空頂距。 (2)嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度。

16、 (3)掘進(jìn)工作面冒頂區(qū)及破碎帶必須背嚴(yán)接實(shí)，必要時(shí)要掛金屬網(wǎng)防止漏空。 (4)掘進(jìn)工作面炮眼布置及裝藥量必須與巖石性質(zhì)、支架與掘進(jìn)工作面距離相適應(yīng)，以防止因爆破而崩倒棚子。 (5)采用“前探掩護(hù)式支架”，使工人在頂板有防護(hù)的條件下出渣、支棚腿，以防止冒頂傷人。 (6)根據(jù)頂板條件變化，采取相應(yīng)的支護(hù)形式，并應(yīng)保證支護(hù)質(zhì)量。2預(yù)防巷道開岔處冒頂?shù)拇胧?(1)開岔口應(yīng)避開原來巷道冒頂?shù)姆秶?(2)交岔點(diǎn)抬棚的架設(shè)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并與鄰近支架連接成一個(gè)整體。 (3)必須在開口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿，不得過早拆除，切忌先拆棚腿后支護(hù)抬棚。 (4)注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格，保證抬棚有足夠

17、的強(qiáng)度。 (5)當(dāng)開口處圍巖尖角被擠壓壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。 (6)交岔點(diǎn)錨噴支護(hù)時(shí)，使用加長(zhǎng)或全錨式錨桿。 (7)全錨支護(hù)的采區(qū)巷道交岔點(diǎn)應(yīng)縮小錨桿間距，并使用小孔徑錨索補(bǔ)強(qiáng)。3支架支護(hù)巷道冒頂事故的一般防治措施 支架支護(hù)巷道的冒頂可分為壓垮型、漏垮型和推垮型： (1)壓垮型冒頂是因巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，損壞了支架，導(dǎo)致巷道頂部已破碎的巖塊冒落。 (2)漏垮型冒頂是因無支護(hù)巷道或支護(hù)失效(非壓壞)巷道頂部存在游離巖塊，這些巖塊在重力作用下冒落。(3)推垮型冒頂是因巷道頂幫破碎巖石，在其運(yùn)動(dòng)過程中存在平行于巷道軸線的分力，如果這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，可能被推倒

18、而冒頂。根據(jù)冒頂?shù)脑?，有如下幾條預(yù)防措施： (1)巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，盡量避免采動(dòng)的不利影響。 (2)巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖壓力。 (3)巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。 (4)盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí)，盡可能采用有初撐力的支架，支架施工時(shí)要嚴(yán)格按工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問題，杜絕支架與圍巖間的空頂、空幫現(xiàn)象。(5)凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂，再施工。 (6)巷道替換支架時(shí)，必須先支新支架，再拆老支架。 (7)錨噴巷道成巷后要定期檢查危巖并及時(shí)處理。 (8)在易發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性，可以在巷道的架棚之間嚴(yán)格地用拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防推倒。傾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚問拉撐件的強(qiáng)度要適當(dāng)加大。4壓垮型冒頂?shù)姆乐未胪?(1)巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中，并盡量避免采動(dòng)的不利影響。(2)巷道支架應(yīng)有足夠的支撐強(qiáng)度以抵抗圍巖壓力。(3)巷道支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。(4)盡可能做到支架與圍巖共同承載。5預(yù)防垮落型冒頂?shù)拇胧?(1)掘進(jìn)工作面爆破后應(yīng)立即進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。 (2)凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂，再施工。 (3)巷道替