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矿井顶板事故预兆与预防措施
关键词：顶板 顶板事故 顶板压力 敲帮问顶 空顶距
摘要：本文简要地阐述了顶板事故的分类、产生的原因、冒顶的预兆、顶板事故的预防及处理方法。
矿井开采过程中的采掘工作面或在已掘的巷道内所发生的冒顶、片帮、掉矸等造成的人身伤亡和生产事故统称为顶板事故。顶板事故是煤矿五大灾害之一，掌握冒顶事故的预兆及其预防措施是煤矿安全生产的重要保证。顶板事故对矿井安全生产危害极大，据统计，冒顶事故所占的比例占其他事故的60%以上，伤亡人数占40%左右。因此，我们必须分析掌握煤矿发生冒顶事故的原因、预兆、研究有效预防措施，以降低煤矿顶板事故的发生，保证煤矿安全生产。
一、顶板事故的分类
赋存在煤层之上的邻近岩层称为顶板。煤层顶板自上而下分为老顶（基本顶）、直接顶和伪顶。伪顶是直接位于煤层之上较薄的软岩层，通常是泥质页岩、泥岩，富含植物化石，在采煤时随落煤而跨落，不易支护，容易影响煤质。直接顶是位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上的泥岩、页岩、粉砂岩或细砂岩，具有一定的稳定性，它随回柱而跨落。老顶（基本顶）是位于直接顶或煤层（无直接顶时）之上较坚硬、较厚的岩层，多为砂岩、砾岩、石灰岩，它能在采空区较长时间内维持很大的面积而不跨落。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、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三类。
1、局部冒顶
局部冒顶是指冒顶范围不大，有时仅在3-5支架范围内，伤亡人数不多（1-2人）的冒顶。实际生产中局部冒顶的次数远大于大型冒顶事故，约占采场冒顶事故的70％，危害比较大。
2、大型冒顶
大型冒顶是指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡三人以上）的冒顶。 3、压垮型冒顶
因支护强度不足，顶板来压时压垮支架而造成的冒顶事故。
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4、漏垮型冒顶
由于顶板破碎。支护不严而引起破碎的顶板岩石冒落的冒顶事故。 5、推垮型冒顶
因复合型顶板水平推力作用使支架大量倾斜而造成的冒顶事故。
二、冒顶事故原因
冒顶事故发生的原因很多，其根本原因在于开采过程中矿山压力的活动所造成。顶板的矿山压力活动过程中发生不同程度的变形，先是沿着顶板节理出现裂隙，产生离层现象。此时，如果顶板管理不当，支护质量不好，压力继续增大，岩石变形超过弹性变形极限，就会出现断裂、垮落、片帮或局部冒顶。从发生冒顶事故的原因分析，有的属于对客观事物的认识不足，而较多的则是现场管理不善所造成。
三、冒顶的预兆
冒顶的预兆是多方面的，有声音方面、顶板上的、支架及棚子上的及煤帮上的预兆等。
1、声音方面的预兆
采掘工作面冒顶前会发出多种声音，如：采煤工作面老顶断裂时发出的鸣炮声、直接顶受压时的破裂声、掘进工作面棚子及背顶材料受压后的劈裂声等，都是冒顶的预兆。
2、直接顶上的预兆
采煤工作面直接顶在受到老顶压力后，会更加破碎，裂缝条数会增多、加宽，出现掉渣甚至下矸雨。同时，直接顶的下沉量也会增大，下沉速度加快。在掘进工作面，顶板同样会出现裂缝、掉渣、离层等，所有这些现象的出现都表明冒顶事故即将来临。
3、支架及棚子上的预兆
采煤工作面冒顶前反映在支架上的预兆有活柱下缩速度加快，下缩量加大，支柱被折断、压弯或整体向一方倾斜推到。在掘进工作面，棚子及前探支架被压弯、压劈。
4、煤壁上的预兆
顶板来压时，工作面煤壁会因受压而片帮，且片帮速度比平时快，片帮程
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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。
四、顶板事故的预防
顶板事故的发生会威胁矿工的生命安全，会造成人力、物力及财力的极大损失。防止冒顶事故的措施有：
充分掌握顶板压力分布及来压规律
采煤工作面冒顶事故大都发生在直接顶初次跨落、老顶初次来压和周期来压
过程中。掘进巷道在布臵及支架形式的选择上也要充分考虑压力的分布规律及顶板来压的大小，把巷道布臵在压力降低区内。根据掘进工作面岩石的性质，严格控制空顶距。
采取有效的支护措施
在采煤工作面，根据顶板特性及压力的大小采取合理、有效的支护形式控制
顶板，防止冒顶。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，支架应紧靠掘进工作面。在地质破会带或层理裂隙发育区掘进巷道时，要缩小棚距；在掘进工作面附近应采用拉条等把支架连成一体防止支架被推跨，必要时还要打中柱以抗击突然来压。
严格执行敲帮问顶制度
在进入采掘工作面装煤、支护前，首先要敲帮问顶、处理活矸。具体方法是：
人员站在有支架掩护的安全处，用长把工具由轻到重敲击顶板，根据声音判别顶板是否离层。一般而言，实心声，说明顶板没有离层；空心声，说明顶板已经离层。危石必须挑下。危石无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。
及时处理局部漏顶
采掘工作面如果出现局部掉矸、漏顶时，必须及时处理。否则，会出现漏顶
处支架受力不均，受力大的支架被压断而引起大型冒顶。
五、顶板事故的处理
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（1）首先要加固冒顶边缘支架，防止冒顶范围扩大。其次，设法控制冒顶区上方顶板，严禁空顶作业。只有在控制冒顶区顶板后，才能展开抢救工作。
（2）发生冒顶埋人事故时，要以最近的途径、最快的速度搬运矸石，接近被埋人员。搬矸中，只能用手扒，不许用镐挖。人员救出后，先进行现场急救后再升井救治。
（3）采煤工作面处理冒顶时，要用木垛刹实顶板，不能架空棚。 （4）掘进工作面的冒顶根据实际情况可采用木垛法或撞楔法处理。 （5）在处理冒顶和抢救人员的整个过程中，应设专人观察顶板，发现有二次冒顶危险时必须立即撤人，防止事故范围扩大。
发生冒顶事故有些属于对客观事物认识有限，而更多的则是工作中的缺点和错误造成的。其主要原因是思想不集中，麻痹大意，对地质构造不清、地压规律不明，支护质量不好、检查不及时，因此，通过本文的论述，在做好以上各项工作的同时，要切实抓好容易冒顶的薄弱环节，坚持必要的敲帮问顶制度、验收支架制度、岗位责任制度以及认真做好回柱放顶制度等都是预防冒顶的有力措施。另外，研究事故发生的原因及规律，有针对性地采取有效措施是预防事故发生的一项重要任务。
参考文献：
1、《煤矿企业井下作业人员全员培训教材》中国矿业大学出版社2007.1 2、《煤矿从业人员培训教材》山西科学技术出版社2008.5
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