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[摘要]：随着煤炭工业的发展，矿井深度不断增加，瓦斯、地温及矿压等灾害因素增多，加上管理不善等因素，煤矿矿井重大顶板事故时有发生。本文在分析当前我国煤矿顶板事故的现状的基础上，进一步分析出现顶板事故的原因，进而提出了矿井顶板事故的相关概念及其防治措施。
[关键词]：煤矿矿井顶板事故支护技术直接顶
中图分类号：TU272.1文献标识码：TU文章编号：1009-914X（2012）10-0064–01
1、概述
在各类煤矿事故中，顶板事故是除瓦斯煤尘爆炸之外最为严重的矿井事故（如图1所示），发生次数占所有矿井总次数的23.5%，伤亡人数占总数的8.81%，如果统计死亡1-2人的顶板事故，顶板事故占总数的49.86%，死亡人数占总数的35.67%，可见顶板事故对煤矿安全生产的影响之大。
以某省为例，据不完全统计，1995-2001年全省煤矿死亡事故中，顶板事故起数和死亡人数分别占事故总数的44%和28%（瓦斯事故占30%和51%）；2002-2005年，顶板事故起数和死亡人数分别占事故总数的55%和39.9%（瓦斯事故占20%和36.2%）；2006-2008年，顶板事故起数和死亡人数分别占事故总数的56%和43%（瓦斯事故占17.3%和36%）。2003-2008年，顶板较大事故21起，死亡68人，平均每年3.5起死亡11.3人，几乎每季度发生1次顶板较大事故，死亡人数占全部较大事故死亡人数的10.7%。由此可见，顶板事故起数和死亡人数占比呈连续上升态势，较大事故每年均有发生。
2、煤矿顶板事故原因分析
2.1支护技术和理念落后
我国多数煤矿的顶板支护技术及观念较为落后，多数煤矿没有掌握顶板管理基本理论，坚持以“不变（刚性支架、砌碹巷道）应万变”陈旧观念，在支护材料方面，仍沿用以工钢支护为主，而采用不同的支架与支护方式，控顶效果不同；不同的支护材料，其物理性能不同，支护效果也各异。
2.2随心所欲，不按規程措施规定和质量标准施工作业。
（1）不及时支护、空顶作业、超高、超前采掘，乱清挖“浮煤”；巷道压力大掘进巷道支架失修变形仍然强行掘进；放炮后不“敲帮问顶”，没有及时将顶板离层审掉；维修巷道不按操作规程要求作业，顶板破碎易冒落仍坚持从下往上施工；采煤工作面支柱支在浮煤上，软底不“穿鞋”；回柱放顶锤打斧砍，不用回柱绞车。
（2）支柱规格小，棚距过大，支架之间无拉撑件，支护质量差；破碎顶板顶帮没有及时裱褙严实，来压时突然垮塌。
（3）缺柱、折柱、无效支柱、断梁等不及时补充更换；倾斜巷道支架退山，冒高巷道不接顶等；分层开采工作面不铺假顶、不洒水灌黄泥浆；不同类型支架混合使用。
2.3管理上不到位，忽视必须的设计和有针对性的采、掘工作面作业规程。
巷道或回采工作面布置不合理，过于集中导致应力集中，交叉巷道措施不当造成掉底；地质、测量工作薄弱，巷道测量和填图不及时，构造变化和巷道位置不清；有关顶板管理制度形同虚设，现场无章可循，工程质量差，三违现象严重；缺少顶板管理方面的安全教育和技术培训；轻视巷道维修，巷道失修严重。
2.4矿井自然环境条件一定程度上影响着矿井顶板的安全性。
如煤层赋存不稳定，地质构造复杂；开采造成围岩应力集中；急倾斜煤层开采、残采、复采，环境条件差；煤矿严重缺少采矿、地质工程技术人员；采掘工人过度流动，缺少熟练技术工人。
3、顶板管理的基本概念
3.1顶板和底板：位于煤层上面的岩层叫做顶板，煤层下面的岩层叫做底板（直接在煤层下面的岩层叫直接底）。
3.2伪顶：紧贴在煤层之上、极易垮落的薄岩层。厚度一般为0.3m～0.5m，常有炭质页岩、泥质页岩等硬度较低的岩层所组成。伪顶在回采时随着落煤而同时垮落。
3.3直接顶：直接顶位于伪顶或煤层（无伪顶时）上面，一般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，一般能够随回柱放顶在采空区及时垮落。采煤工作面的直接维护对象是直接顶，直接顶的稳定性对支架的选型、支护方式以及对引起工作面冒顶常常起主导作用。
3.4老顶（基本顶）：位于直接顶上面（有时也直接位于煤层之上）、厚而坚硬，大面积暴露后才断裂冒落的岩层。老顶又指运动时采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合。常见的老顶岩层有砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层所组成。老顶的失稳和来压不仅对直接顶的稳定性有直接影响，而且对支护强度、支架具备的可缩量以及选择采空区处理方法等，都起着决定性作用。
3.5直接底：位于煤层之下、厚度约0.2m～0.4m的岩层。常由泥岩、页岩、粘土岩等组成。直接底遇水、风容易发生底鼓，支架容易插入，在倾角大的工作面由于底板容易滑落，往往引起工作面支架倾倒而发生冒顶。
3.6老底：位于直接底或煤层（无直接底时）之下，一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层所组成。有的煤层下面没有直接底，紧贴着老底。
4、顶板事故的管理及防治措施
4.1老顶来压时的压垮型冒顶预防
压垮型冒顶是指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量压坏而造成的冒顶事故。预防方法：采煤工作面支架的初撑力应能平衡垮落带直接顶及老岩层的重量、采煤工作面的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层、采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。采煤工作面采空区悬顶过大时，必须提前采取强制放顶或其他措施进行处理。
4.2破碎顶板大面积漏垮型冒顶预防
由于煤层倾角大，直接顶又异常破碎，工作面支护不及时，在某个局部地点发生冒漏，破碎顶板就可能从这个地方开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮型工作面冒顶。先用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量；顶板必须背严背实，严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。
4.3采煤工作面局部冒顶事故预防 局部冒顶多发生在工作面上下端头、煤壁区、放顶区等地点，很多垮面事故是由局部冒顶发展而成的。因此支护方式需和顶板岩性相适应，不同岩性的顶板要采用不同的支护方式；采煤后要及时支护。一般要采用超前挂金属探梁或打临时支柱的办法及时支护，防止局部冒顶；工作面上下出口要有特种支架。一般要在上下出口范围内加设抬棚或木垛等，加强支护；支护质量必须合格，要牢固有劲，不能打在浮煤矸上。假如放炮崩倒支柱，必须及时架设，不充许空顶；坚持执行敲帮问顶制度、验收支架制度、顶板分析制度和交接班制度等。应严格按照作业规程和操作规程，严禁违章作业。
4.4掘进巷道冒顶事故防治措施
可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的影响。巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩的压力，巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间圍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，尽可能采用有初撑力的支架；杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象，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，再拆老支架；在易发生推垮型冒顶的巷道支架中之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大，其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。
4.5巷道维修冒顶事故的防治
维修井巷支护时，必须有安全措施，严防顶板冒落伤人、堵人和支架歪倒。扩大和维修井巷连续撤换支换时，必须保证有在发生冒顶堵塞井巷时施工人员能够安全撤退的出口。
在独头巷道维修支架时，必须由外向里逐架进行，并严禁施工人员进入维修地点以里。更换巷道支护时，在撤除原有支护前，应先加固临近支护，撤除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。架设和拆除支架时，在一架未完工之前，不得中止工作。撤换支架的工作应连续进行；不连续施工时，每次工作结束前，必须接顶封帮，确保工作地点安全。
维修倾斜井巷时，应停止行车；需要通车作业时，必须制定行车安全措施。严禁上、下段同时作业。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
参考文献：
[1]徐永圻.采矿学[M].北京：中国矿业大学出版社，2003年.
[2]王建群.贵州煤矿顶板事故发生因素分析及防治对策[J].煤炭工程，2008（08）.
[3]钟训红，王振江等.煤矿巷道顶板事故原因分析及防治措施[J].江西煤炭科技，2007（03）
[关键词]：煤矿矿井顶板事故支护技术直接顶
中图分类号：TU272.1文献标识码：TU文章编号：1009-914X（2012）10-0064–01
1、概述
在各类煤矿事故中，顶板事故是除瓦斯煤尘爆炸之外最为严重的矿井事故（如图1所示），发生次数占所有矿井总次数的23.5%，伤亡人数占总数的8.81%，如果统计死亡1-2人的顶板事故，顶板事故占总数的49.86%，死亡人数占总数的35.67%，可见顶板事故对煤矿安全生产的影响之大。
以某省为例，据不完全统计，1995-2001年全省煤矿死亡事故中，顶板事故起数和死亡人数分别占事故总数的44%和28%（瓦斯事故占30%和51%）；2002-2005年，顶板事故起数和死亡人数分别占事故总数的55%和39.9%（瓦斯事故占20%和36.2%）；2006-2008年，顶板事故起数和死亡人数分别占事故总数的56%和43%（瓦斯事故占17.3%和36%）。2003-2008年，顶板较大事故21起，死亡68人，平均每年3.5起死亡11.3人，几乎每季度发生1次顶板较大事故，死亡人数占全部较大事故死亡人数的10.7%。由此可见，顶板事故起数和死亡人数占比呈连续上升态势，较大事故每年均有发生。
2、煤矿顶板事故原因分析
2.1支护技术和理念落后
我国多数煤矿的顶板支护技术及观念较为落后，多数煤矿没有掌握顶板管理基本理论，坚持以“不变（刚性支架、砌碹巷道）应万变”陈旧观念，在支护材料方面，仍沿用以工钢支护为主，而采用不同的支架与支护方式，控顶效果不同；不同的支护材料，其物理性能不同，支护效果也各异。
2.2随心所欲，不按規程措施规定和质量标准施工作业。
（1）不及时支护、空顶作业、超高、超前采掘，乱清挖“浮煤”；巷道压力大掘进巷道支架失修变形仍然强行掘进；放炮后不“敲帮问顶”，没有及时将顶板离层审掉；维修巷道不按操作规程要求作业，顶板破碎易冒落仍坚持从下往上施工；采煤工作面支柱支在浮煤上，软底不“穿鞋”；回柱放顶锤打斧砍，不用回柱绞车。
（2）支柱规格小，棚距过大，支架之间无拉撑件，支护质量差；破碎顶板顶帮没有及时裱褙严实，来压时突然垮塌。
（3）缺柱、折柱、无效支柱、断梁等不及时补充更换；倾斜巷道支架退山，冒高巷道不接顶等；分层开采工作面不铺假顶、不洒水灌黄泥浆；不同类型支架混合使用。
2.3管理上不到位，忽视必须的设计和有针对性的采、掘工作面作业规程。
巷道或回采工作面布置不合理，过于集中导致应力集中，交叉巷道措施不当造成掉底；地质、测量工作薄弱，巷道测量和填图不及时，构造变化和巷道位置不清；有关顶板管理制度形同虚设，现场无章可循，工程质量差，三违现象严重；缺少顶板管理方面的安全教育和技术培训；轻视巷道维修，巷道失修严重。
2.4矿井自然环境条件一定程度上影响着矿井顶板的安全性。
如煤层赋存不稳定，地质构造复杂；开采造成围岩应力集中；急倾斜煤层开采、残采、复采，环境条件差；煤矿严重缺少采矿、地质工程技术人员；采掘工人过度流动，缺少熟练技术工人。
3、顶板管理的基本概念
3.1顶板和底板：位于煤层上面的岩层叫做顶板，煤层下面的岩层叫做底板（直接在煤层下面的岩层叫直接底）。
3.2伪顶：紧贴在煤层之上、极易垮落的薄岩层。厚度一般为0.3m～0.5m，常有炭质页岩、泥质页岩等硬度较低的岩层所组成。伪顶在回采时随着落煤而同时垮落。
3.3直接顶：直接顶位于伪顶或煤层（无伪顶时）上面，一般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，一般能够随回柱放顶在采空区及时垮落。采煤工作面的直接维护对象是直接顶，直接顶的稳定性对支架的选型、支护方式以及对引起工作面冒顶常常起主导作用。
3.4老顶（基本顶）：位于直接顶上面（有时也直接位于煤层之上）、厚而坚硬，大面积暴露后才断裂冒落的岩层。老顶又指运动时采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合。常见的老顶岩层有砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层所组成。老顶的失稳和来压不仅对直接顶的稳定性有直接影响，而且对支护强度、支架具备的可缩量以及选择采空区处理方法等，都起着决定性作用。
3.5直接底：位于煤层之下、厚度约0.2m～0.4m的岩层。常由泥岩、页岩、粘土岩等组成。直接底遇水、风容易发生底鼓，支架容易插入，在倾角大的工作面由于底板容易滑落，往往引起工作面支架倾倒而发生冒顶。
3.6老底：位于直接底或煤层（无直接底时）之下，一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层所组成。有的煤层下面没有直接底，紧贴着老底。
4、顶板事故的管理及防治措施
4.1老顶来压时的压垮型冒顶预防
压垮型冒顶是指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量压坏而造成的冒顶事故。预防方法：采煤工作面支架的初撑力应能平衡垮落带直接顶及老岩层的重量、采煤工作面的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层、采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。采煤工作面采空区悬顶过大时，必须提前采取强制放顶或其他措施进行处理。
4.2破碎顶板大面积漏垮型冒顶预防
由于煤层倾角大，直接顶又异常破碎，工作面支护不及时，在某个局部地点发生冒漏，破碎顶板就可能从这个地方开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮型工作面冒顶。先用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量；顶板必须背严背实，严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。
4.3采煤工作面局部冒顶事故预防 局部冒顶多发生在工作面上下端头、煤壁区、放顶区等地点，很多垮面事故是由局部冒顶发展而成的。因此支护方式需和顶板岩性相适应，不同岩性的顶板要采用不同的支护方式；采煤后要及时支护。一般要采用超前挂金属探梁或打临时支柱的办法及时支护，防止局部冒顶；工作面上下出口要有特种支架。一般要在上下出口范围内加设抬棚或木垛等，加强支护；支护质量必须合格，要牢固有劲，不能打在浮煤矸上。假如放炮崩倒支柱，必须及时架设，不充许空顶；坚持执行敲帮问顶制度、验收支架制度、顶板分析制度和交接班制度等。应严格按照作业规程和操作规程，严禁违章作业。
4.4掘进巷道冒顶事故防治措施
可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的影响。巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩的压力，巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间圍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，尽可能采用有初撑力的支架；杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象，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，再拆老支架；在易发生推垮型冒顶的巷道支架中之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大，其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。
4.5巷道维修冒顶事故的防治
维修井巷支护时，必须有安全措施，严防顶板冒落伤人、堵人和支架歪倒。扩大和维修井巷连续撤换支换时，必须保证有在发生冒顶堵塞井巷时施工人员能够安全撤退的出口。
在独头巷道维修支架时，必须由外向里逐架进行，并严禁施工人员进入维修地点以里。更换巷道支护时，在撤除原有支护前，应先加固临近支护，撤除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。架设和拆除支架时，在一架未完工之前，不得中止工作。撤换支架的工作应连续进行；不连续施工时，每次工作结束前，必须接顶封帮，确保工作地点安全。
维修倾斜井巷时，应停止行车；需要通车作业时，必须制定行车安全措施。严禁上、下段同时作业。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
参考文献：
[1]徐永圻.采矿学[M].北京：中国矿业大学出版社，2003年.
[2]王建群.贵州煤矿顶板事故发生因素分析及防治对策[J].煤炭工程，2008（08）.
[3]钟训红，王振江等.煤矿巷道顶板事故原因分析及防治措施[J].江西煤炭科技，2007（03）