顶板事故预防、防治.doc

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巷道顶板事故及防治

巷道顶板事故的类型

⒈顶板冒落的基本形式

按事故地点顶板的冒落形状与冒落规律来划分，顶板冒落的主要形式为：

 顶板规则冒落。

这类顶板冒落的特点是：

顶板冒落后冒落面比较规整、圆滑如图所示，冒落形状一般呈扁椭圆或竖椭圆状。

冒落高度变化于0.4～4m之间。

巷道两帮围岩的破坏角为60°～70°。

 这类事故一般发生在泥岩、砂岩页岩或含有泥质夹层等的松软岩层。

当巷道掘进通过这类顶板岩层时，由于这类岩层强度低、分层厚度小，自持能力弱，往往在巷道端头空顶面积大或爆破震动时引起冒落。

 层状顶板裂断冒落。

这类顶板冒落的特点是：

当巷道宽度较大，顶板岩层分层厚度较小时，在自重作用下，层状顶板岩层端部产生裂断引起冒落，如图4—25所示。

冒落线基本上是在巷道两帮上部。

如果巷道两侧煤体塑性破坏比较严重，且承载能力很低时，层状顶板岩层端部裂断线也有可能进入到两侧煤帮内部。

 这类顶板事故一般发生在强度比较低，分层厚度小于0.5～0.8m的页岩、砂质页岩或砂质泥岩等顶板岩层条件下。

 顶板不规则冒落。

这类顶板冒落发生的特点是：

冒落空洞形状很不规则，有三角形冒落、梯形冒落等，如图4—26所示。

尤其是当巷道穿越断层等构造破碎带、或巷道顶板岩层受到交错裂隙切割时，会出现危岩抽冒现象（图4—26中a和b）。

冒落空洞大小取决于巷道顶板岩层强度，以及受节理裂隙切割情况。

 这类冒落多发生在断层等地质构造带。

当巷道掘进至该地段时，由于断层带已破碎，顶板平衡状态遇到破坏，稳定性很差。

一旦暴露出来，如不及时支护或支护不得力，则破碎顶板很快会发展到冒落。

另外，在巷道交岔点处如果节理裂隙比较发育，特别是当节理裂隙斜面指向交岔点时，很容易形成危岩冒落区。

 ⒉巷道顶板事故的基本类型

按造成顶板事故的地质因素划分，主要有以下5种类型：

巷道围岩松软或极易风化，稳定性差。

巷道通过断层、褶曲等构造变动剧烈地带。

由于该地带煤岩层受到强大构造应力的作用，岩层内产生大量剪切裂隙，比较破碎。

巷道穿过岩性突变地带时，在其交界处容易出现岩棱、伞檐等，掘进过程中引起塌冒。

由于采深大，巷道围岩受到高应力作用，巷道掘进过程中产生煤、瓦斯突出以及岩爆现象等。

地下水侵入，巷道围岩的强度明显削弱，稳定性大幅度降低。

按造成事故的岩石冒落形式划分，有以下3种类型：

无支护坠落。

巷道掘进中空顶后没有及时支护，造成空顶范围内顶板危岩在自重作用下冒落。

压垮型。

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，导致巷道顶部的岩块冒落，从而形成事故。

当巷道过陷落柱，或者贯穿老巷，或者掘进中下分层顺槽时，巷道位于上部冒落矸石没有压实，成松散块粒状的部位时，大范围岩层的下沉动力给支架产生冲击载荷。

由于一般支架的承载能力不能承受顶板产生的冲击力而被压折引起的冒顶。

推垮型。

在斜巷掘进中，由于顶板岩层沿层面方向的约束条件受到破坏，巷道上部岩层在自重作用下产生沿层面方向的下滑力，当顶板岩层范围较大，下滑力超出一定范围时，支架因不能承受这一侧向力作用而被推垮。

巷道顶板事故发生的原因及预防措施

 ⒈掘进工作面冒顶事故的原因及防治措施

 掘进工作面冒顶的原因有两类：

第一，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，该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落；第二，掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体失去联系的岩块，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。

因放炮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种类型的冒顶。

此外，两种类型的冒顶可能同时发生，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。

 预防掘进工作面冒顶事故的措施如下：

 掘进工作面要严格控制顶距。

当掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造带或层理裂隙发育的岩层时，棚子应紧靠掘进工作面，并缩小棚距，在掘进工作面附近应采用撑木、拉杆把棚子连成一体，防止棚子被推垮，必要时还要打中柱；锚杆支护应有特殊措施。

 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。

 采用前探梁金属支架等临时支护措施，使工人在有顶板有防护的条件下作业，防止冒顶伤人。

 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。

 掘进工作面炮眼布置及装药时必须与岩石性质、支架及掘进工作面距离相适应，以防止因放炮而崩倒棚子。

 ⒉巷道交岔点处冒顶事故的原因及预防措施

 巷道交岔点冒顶事故往往发生在巷道开口的时候，因为交岔点位置处在原巷道应力重新分布后的支承应力区，受力复杂，同时，如果开口处顶部存在与岩体失去联系的岩块，则可能在掘进时就发生冒顶。

 预防交岔点冒顶的措施如下：

开口应避开原来巷道冒顶的范围。

交岔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。

开口处岩尖被压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。

交岔点锚喷支护时，使用加长或全长锚固式锚杆。

全锚支护的采区巷道，交岔点应缩小锚杆间距，并使用小孔径锚索补强。

⒊压垮型冒顶的原因及预防措施

 巷道支架所受压力的大小，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，本身承载能力大而且变形小，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时也会向巷道空间伸展，巷道支架就会感受到较大的压力，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，另一个是所受力的大小。

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应力，另一个是由采掘引起的支承应力。

 根据压垮型冒顶的原因，可以采取下列防治措施：

 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。

 巷道支架应有足够的支撑强度以抵抗围岩压力。

 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。

 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，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。

⒋漏垮型冒顶的原因及预防措施

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。

预防漏垮型冒顶的措施如下：

掘进工作面放炮后应立即进行临时支护，严禁空顶作业。

凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。

巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆旧支架。

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。

⒌推垮型冒顶的原因及预防措施

 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，从而造成事故。

 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。

⒈掘进巷道过断层等构造变化带时的安全措施

掘进巷道在通过断层、褶曲等构造变动剧烈、围岩松软、节理裂隙发育地带以及顶板岩性突变地带时，由于围岩强度低、稳定性差、帮顶压力大，在安全技术方面应做好以下9方面工作：

加强巷道掘进地段的地质调查工作，根据所掌握的地质资料，及时制定具体的施工方法与安全措施。

巷道在破碎带中掘进，应做到一次成巷，尽可能缩短围岩暴露时间，减少顶板出露后的挠曲离层，提高顶板稳定性。

施工中严格执行操作规程、交接班和安全检查制度。

随时注意观察围岩稳定性状况的变化，及时掌握断层等构造带出露时间。

一旦发现异兆要及时处理，防患于未然。

掘进工作面临近断层或穿断层带时，巷道支护应尽量采用砌碹或U形钢可缩性支架支护，棚距要缩小。

减少爆破装药量，降低爆破对断层带附近破碎顶板的震动。

缩小空顶距离，及时架设临时支架，永久支架要跟上，滞后距离不得大于2～4m。

巷道支架背板要严实，一方面提高支架对围岩的支护能力，另一方面防止掘进中漏顶或漏帮。

当断层带处顶板特别松软、破碎时，要采用前探梁支护的办法管理端面不稳定顶板。

在顶板岩性突变地段，要及时打点柱支护突变带顶板。

⒉在松软膨胀性岩层或破碎煤体中掘进时的安全措施

 松软膨胀岩体一般指黏土岩、泥岩等松软岩体，它们具有“松、弱、软、散”的特点，即强度低、遇水极易崩解与膨胀、变形剧烈。

结构松散，稳定性与胶结性都差，很容易在空顶时发生规则垮落。

在这类岩层中掘进巷道时，应尽可能采用使围岩暴露面积小，暴露时间短的施工方法，支架应能及时有效地支护顶板。

⒊新掘巷道应制定的开口安全措施

 开掘地点要选在顶板稳定，支护完好并且避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。

新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角。

（最好大于45度）。

必须加固好开掘处及其附近的巷道支架，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好帮顶；大范围的应用木垛接顶接顶处理，同样用背板背好打紧。

对将受施工影响的棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。

 新巷开掘施工，要浅打眼、少装药、放小炮，或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或放炮引起冒顶。

 新巷开掘处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。

若压力增大，则应及时采用适合现场情况的特殊支护。

4．沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施

 避开动压影响。

巷道施工必须在上区段回采结束，待岩层活动完全稳定后进。

行。

尽量减小掘进时的空顶面积。

放炮前支架紧跟到工作面，放炮后及时架设支架。

要减少装药量，避免对顶板的震动。

如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。

 巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角缩小，将顶帮用木板等背严接实。

 擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸作用。

 5．有淋水的工作面顶板管理措施

 掘进工作面淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的来源，掌握水量的变化。

再根据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工作面。

顶板水不大时，用压风边吹边喷砂浆止水。

有淋水的地段，要加大支架密度，背严帮顶，提高支架的稳定性，防止冒顶事故的发生。

 巷道顶板事故的处理

           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措施。

巷道冒顶事故的处理方法

1．巷道发生局部冒顶事故的处理方法

（1）先加固好冒落区前后的完好支架。

使用棚子支护的，应根据围岩压力大小加密棚距，把棚子扶稳。

棚子之间要安好拉杆等，使支架形成一个整体，棚子顶帮要背严接实。

（2）及时封顶，控制冒顶范围的扩大。

一般是采用架设木垛的方法处理。

人员站在安全地点，用长杆将冒落的顶部活石找掉。

在没有冒落危险的情况下，抓紧时间架好支架，排好护顶木垛，一直到冒落顶最高点将顶托住。

 （3）岩石巷道采用锚喷支护处理冒顶区。

具有锚喷支护条件时，应优先考虑采用锚喷处理冒顶区。

 首先将冒落区顶帮活石捣掉，喷射人员站在安全一侧向冒顶区喷射一层30—50mm厚的混凝土层，先封固顶，然后再封两帮。

 初喷的混凝土凝固后再打锚杆，并挂网复喷。

 冒顶处理完，如按要求进行砌碹。

为保护碹顶，要在碹顶上充填0.5m左右厚的矸石作为缓冲层。

也可以架设金属支架，背严帮顶，四周可充填一层矸石，支架间安设拉杆，使棚子之间连成整体，提高稳定性。

2．冒顶范围较大时的处理方法 

（1）小断面快速修复法。

冒顶范围大，影响通风或有人被堵在里面时可用此法治。

即先架设比原来巷道规格小的得多的临时支架，使巷道能暂时恢复使用，等清理完煤矸石后，就可以架设永久支架。

对冒顶部分的处理是：

采用撞楔法把冒落矸石控制住，如图4—27所示。

等顶板不再冒落时，从巷道两侧清除矸石，且边清除边管理两帮，防止煤矸流入巷道。

顶帮维护好后，就可以架设永久支架。

（2）一次成巷修复法。

冒落范围大的次要巷道和修复时间长短对生产影响不大时适用此法修理时，可根据原有巷道规格，采用撞楔法一次成巷，如图4—28所示。

撞楔间用木板插严，支架两帮也应背严。

撞楔以上必须有较厚的矸石层，如果太薄，还应在冒顶空洞见风使舵堆塞厚度不少于0.5m的木料或矸石，梁与撞楔之间要背实。

处理冒顶和架设支架整个过程中，应有人专门观察顶板。

（3）木垛法。

木垛法是一种常见的方法，如巷道冒顶高度在5m以内，冒落长度在10m以上，冒落空间以上岩石基本稳定，就可以将冒落的岩石清除一部分，使之形成自然堆积坡度，留出工作人员上、下及运料的空间并能保证通风，然后从两边在冒落的煤矸上相向架木垛，直接支撑顶板。

先在冒落区附近的支架上打上两排抬棚，提高支架的支撑能力。

在支架掩护下出矸。

架设产前处理人员站在在安全地点用长柄工具将顶板活石撬落。

架设木垛要保证有畅通有安全出口。

架木垛前，在冒落共出口处并排架两架支架，用拉条拉紧，打上撑杆，使其稳固。

在支架和矸石上面架设穿杆，如图4—29所示。

如矸石松软，在穿杆下加打顶柱，但要在穿杆铺上坑木或笆片的条件下进行，防止掉矸伤人。

架木垛时，第一个木垛上最上一层应用护顶穿杆，以保证架第二个木垛时的安全。

木垛要撑上顶，靠上帮，靠顶板处要背上一层笆片，用楔子背紧。

然后架设第二个木垛，以此类推一直到处理完毕。

 打绕道法。

如果冒顶长度大，不易处理以及冒顶堵人时，可打绕道。

绕过冒落区后去救被堵人员，或绕过冒落区再转入正常掘进。

（二）巷道片帮事故的处理方法

     1．木垛法

     当棚腿被挤断，岩壁片帮，且片帮暂时停止下来时，可用木垛法处理片帮。

先在靠片帮一侧的顶梁下打上一根顶梁柱，然后撤腿、拆帮清矸，用木料架木垛到冒落的帮顶，再用背板、笆片背好后撤去顶柱。

    施工时应注意稍有冒顶处的顶板维护，防止片帮扩大造成冒顶。

顶柱也应落在实底上并打牢，几根顶柱应连成一体，防止下沉及不小心碰倒，造成冒顶或伤人。

    2．撞楔法

    巷道一侧片帮很严重，撤掉压坏柱腿时煤岩会流出，并且继续扩大，可用撞楔法处理。

在片帮地点选择完好的柱腿，打上1.2---1.5m的斜撞楔。

在撞楔的掩护下，挖柱窝打顶柱，换好新柱腿，支架顶帮要背严。

依次向前，直到全部修好片帮区，最后清出煤矸，撤顶柱。

 施工时，除应注意采用木垛法的注意事项外，还必须注意打撞楔的柱腿应坚实、牢固，必要时应下底梁或架对棚等。

 （三）巷道底臌的处理方法

  在松软破碎或塑性膨胀的岩层中掘进巷道，由于地下水和各种压力的作用，使巷道产生底臌。

严重的底臌能使巷道变形破坏、断面缩小，支架折断、损坏，影响运输、通风、排水，直接影响生产，危害及大。

巷道的底臌可以采取以下方法进行处理。

1．在底臌不很严重并可以使用可缩性支架的巷道，可在架棚前先卧底挖槽，铺设底梁，底梁下刹满背板，再架设上部支架，构成闭合型支架，然后回填铺轨。

2．碹底砌反拱

 采用砌碹支护，当底膨严重时，可以实行短段掘砌、砌碹支护前，先卧底挖槽砌反拱，然后再砌上部碹体，形成闭合型碹体。

反拱的形状有半圆形、圆弧形、三心拱形。

由于采用短段掘砌，必须注意接茬质量，而且必须使用料石或混凝土预制碹块，以适应早期承压的特点。

3．卸压加固法

 在底臌最严重的地段，先剥出1m深的岩石，然后进行钻孔（孔深2.5m）间隔装药爆破，松动底板。

过一段时间以后，往没有爆破的孔内注浆，用以加固底板。

4．卧底清理

把臌起的岩石采用爆破的方法挖掉，恢复原来巷道高度。

这种方法费式费时，影响正常施工，也不能根治底臌，一般难以一次完成，需要多次卧底才能使底板稳定下来。

卧底时注意不要使原有的支架或碹基础“露脚”。

5．打底板、底脚锚杆

在巷道底板的两侧或在巷道的两底脚采用锚梁加固，能有效地减少底臌的变形。

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