摘 要：冒頂事故為煤礦五大災害之一，其中普采工作面尤為嚴重，主要發(fā)生在初次放頂和老頂來壓期間。對普采工作面冒頂事故發(fā)生的特點、原因及其防治措施進行了闡述。

　　關鍵詞：普采工作面；冒頂事故；安全生產(chǎn)

　　煤礦冒頂事故對礦井安全生產(chǎn)危害極大，據(jù)煤礦事故統(tǒng)計，我國煤礦頂板事故占３０ ％～４０ ％，大多數(shù)頂板事故又發(fā)生在回采工作面，約占７５ ％～８５ ％，而回采工作面冒頂事故多發(fā)生在頂板來壓期間，約占頂板總事故的６０ ％～７０ ％。其中，直接頂初次放頂占３０ ％～４０ ％，老頂來壓時占６０ ％～７０ ％。從上述數(shù)據(jù)分析可以看出，回采工作面初次放頂、老頂初次來壓和周期來壓時所占比例較大。而回采工作面又以普采工作面較為嚴重：一是普采工作面數(shù)量多；二是由于普采工作面機械化水平較綜采工作面低，抗災能力差，發(fā)生頂板事故概率是綜采的１０～２０倍。因此，分析掌握普采工作面發(fā)生冒頂?shù)脑?、?guī)律，研究有效防治措施，以降低煤礦頂板事故的發(fā)生，保證煤礦安全生產(chǎn)。

　?。?直接頂初次放頂時的冒頂事故原因分析和預防

　　1．１ 初次放頂特點

　　煤層在開采之前，它同巖層在各個方向受力是平衡的，掘出開切眼后，巖層受力平衡狀態(tài)遭到破壞，圍巖移動變形，尋求新的應力平衡，在頂板上方形成了暫時平衡的巖石松動圈，這時工作面支架主要支撐的是松動圈內巖石重量。工作面開始回采，向前推進，松動圈逐漸擴大，支架受力很快增加，這時如不采取措施，巖層就會壓垮支架，以致發(fā)生冒頂事故。因此，一般在開切眼推進６ ｍ～２０ ｍ后，就及時撤回采空區(qū)支架，直接頂隨回柱而垮落，這就是初次放頂。如果頂板巖石不自行垮落，要向采空區(qū)頂板打眼放炮進行“強制放頂”。直接頂初次放頂?shù)奶攸c有：一是工作面控頂面積較大，支柱較多，承受的壓力也較大；二是初次放頂時，一次回柱范圍較大，頂板冒落范圍也較大；三是回柱時人工操作量大，時間較長。

　?。保?初次放頂時發(fā)生冒頂事故的原因

　?。ǎ保┓彭斁噙x擇不合理，選擇過大時，放頂前頂板壓力大于支護阻力，易發(fā)生壓垮工作面的頂板事故；

　?。ǎ玻┏醮畏彭斆娣e過大，沖擊力大，容易推倒支柱而造成冒頂；

　?。ǎ常┏醮畏彭敽螅苯禹敍]有完全冒落，就繼續(xù)采煤，使控頂面積越來越大，容易造成冒頂事故；

　?。ǎ矗┗刂椒ú缓侠?，造成頂板壓力向局部支柱集中，造成局部頂板破碎，而容易發(fā)生局部冒頂事故；

　?。ǎ担┲е窗匆笾гO，初撐力不足，造成頂板下沉量過大或支護阻力較小，回柱后造成工作面支柱撐不住頂板而發(fā)生冒頂事故；

　?。ǎ叮┗刂话憔鶠楣と酥苯硬僮?，因此發(fā)生傷人事故的機率較大。

　?。保?事故案例

　　案例１：南桐某礦，６號煤層厚度０．２ ｍ～１．８ ｍ，直接頂為含黃鐵礦的鈣質頁巖，厚度１．９ ｍ～４．８６ ｍ，老頂為堅硬的石灰?guī)r，厚度２．４ ｍ。煤層傾角３０°～４５°，使用金屬摩擦支柱，該面直接頂平行工作面煤壁方向的裂隙發(fā)育，將頂板分割成大塊。回采后裂縫擴展，回柱時發(fā)生大塊頂板向煤壁或傾斜方向的推垮事故。事故原因為：回柱時一次垮落頂板范圍較大，形成沖擊力，推倒支柱，減小支護阻力引發(fā)大面積冒頂。

　　案例２：某礦２３０３普采工作面，直接頂為石灰?guī)r，厚２ ｍ～３ ｍ，節(jié)理發(fā)育，老頂為石灰?guī)r粉砂巖互層。事故經(jīng)過為，出完一刀煤后，工作面正從機頭向機尾回柱，回到工作面中段接近老巷處，發(fā)現(xiàn)幾棵支柱鉆人底板５０ ｃｍ，改用鉸車拉柱，支柱剛拉倒，整個頂板（長１８ ｍ，寬７．２ ｍ，厚６ ｍ），將支柱推倒（倒向煤壁），發(fā)生在冒頂，造成４人死亡。事故原因：一是頂板支護質量低劣，在煤壁側發(fā)現(xiàn)頂板礦壓顯現(xiàn)有裂縫痕跡，未采取及時有效措施，仍盲目組織放頂，造成工作面大面積推垮型冒頂；二是組織措施不力，措施編制針對性不強，工作面單體液壓支柱有個別漏液現(xiàn)象；三是初采初放責任制不落實，違章指揮、違章作業(yè)。

　?。保?初次放頂時冒頂事故的預防措施

　?。ǎ保┽槍唧w直接頂條件，確定合理的直接頂初次放頂步距；

　?。ǎ玻┏醮畏彭敃r，力爭一次放頂成功，使直接頂完全冒落后，才能繼續(xù)采煤；

　　（３）支柱要按要求支設，保質保量，使支柱都能達到設計的初撐力和支護阻力；

　?。ǎ矗┘訌娗许斁€的支護強度和支護密度，保證在切頂線處切頂，同時防止冒落矸石竄入工作面推倒支柱；

　?。ǎ担┤绻麖娭品彭?，必須嚴格規(guī)定炮眼規(guī)格，裝藥量及放炮步驟，防止崩倒支柱，發(fā)生冒頂事故；

　　（６）初次放頂時，選擇有經(jīng)驗的工人操作，并且有技術人員現(xiàn)場指揮；

　?。ǎ罚┕ぷ髅婀と耍绕涫前嘟M長必須掌握工作面頂板冒頂?shù)念A兆，一旦發(fā)現(xiàn)冒頂預兆，現(xiàn)場人員應迅速采取有效應急措施。

　?。?老頂初次來壓和周期來壓時的冒頂事故

　?。玻?初次來壓和周期來壓的特點

　　直接頂初次放頂后，如果直接頂垮落不能填滿采空區(qū)，老頂就像“梁”一樣架在兩邊煤層上，并支撐著上面的巖石重量，當工作面繼續(xù)推進，老頂懸露面積越來越大，當超過它本身強度，梁的平衡受到破壞，老頂折斷垮落，它給工作面一個很大的突然壓力，即老頂?shù)某醮蝸韷?。老頂初次垮落后，隨工作面繼續(xù)推進，老頂呈懸梁狀態(tài)存在，當懸臂長度達到一定長度時，折斷垮落。隨工作面推進，這種垮落有規(guī)律，周期性地發(fā)生，稱老頂?shù)闹芷趤韷骸?/p>

　　老頂在初次來壓和周期來壓時，垮落步距較大、面積大、強度高，并且可能伴隨發(fā)生動壓沖擊，礦壓顯現(xiàn)較強烈，一般具有以下特點：一是由于老頂?shù)膭×一顒樱构ぷ髅骓敯逑鲁亮亢拖鲁了俣燃眲≡黾?；二是支架受力猛增，出現(xiàn)頂板破碎、裂縫、片幫甚至工作面出現(xiàn)臺階下沉等現(xiàn)象；三是老頂折斷垮落時，在采空區(qū)深處先產(chǎn)生沉悶雷聲，繼而采空區(qū)出現(xiàn)掉碴，垮落時伴有暴風。

　?。玻?老頂初次來壓和周期來壓發(fā)生冒頂事故的原因

　　（１）來壓前，工作面壓力較小，當使用增阻支柱時，支柱不牢，來壓時極易失穩(wěn)，造成切頂事故。

　　（２）來壓前，由于支護強度不夠，造成直接頂與老頂離層，來壓時，老頂對直接頂形成沖擊引起推垮工作面事故；

　?。ǎ常┕ぷ髅嬷ёo強度不夠或剛性支護（如木支柱），老頂來壓時，壓垮工作面，造成事故；

　?。ǎ矗﹣韷呵?，支承壓力的集中，使老頂斷裂線附近頂板破碎，當沒有防止冒頂措施時，來壓時易發(fā)生局部冒頂事故；

　　（５）來壓時造成煤壁大量片幫，當開采厚度較大時，片幫煤容易造成埋人、傷人事故。另外，片幫后造成空頂面積增大，易發(fā)生漏頂事故。

　?。玻?事故案例

　　案例１：某礦２２３３炮采工作面，１０＃煤層厚１．８ ｍ，老頂為白色石英砂巖，厚８ ｍ，底板為鋁土頁巖，木支柱支護。當工作面推進距開切眼４８ ｍ時，老頂初次來壓，從煤壁處強迫直接頂下切，壓斷支柱，造成大冒頂，死亡４人，傷２人。事故原因：支護能力不足，造成直接頂和老頂?shù)碾x層，來壓時老頂對直接頂形成動壓沖擊作用，發(fā)生沖擊砸垮型事故；沒有根據(jù)實際情況制定針對性的安全技術措施。

　　案例２：某礦高檔普采工作面，直接頂為灰黑色砂質頁巖，厚０．８ ｍ～1 ｍ，老頂為灰白色中細粒砂巖，厚５ ｍ～８ ｍ，初次放頂后，老頂明顯不下沉，造成工作面內直接頂與老頂離層，當老頂初次來壓時，沿煤壁切斷直接頂。由于工作面沿偽斜向上推進，離層斷裂巖層帶動支柱向下滑動，推倒支柱（均沿傾斜向下并偏向采空區(qū)倒伏），形成惡性冒頂事故。事故原因：一是支柱阻力小，造成直接頂和老頂離層，以及來壓時切斷直接頂，使直接頂成為獨立的“六面體”；二是沒有防止老頂向下滑動的措施。

　　２．４ 老頂初次來壓及周期來壓時冒頂事故的預防措施

　?。ǎ保┘訌姷V井頂板管理的基礎工作。認真編制合理的作業(yè)規(guī)程，嚴格作業(yè)規(guī)程的實施。編制作業(yè)規(guī)程時，應充分利用地質預防和礦壓觀測得到的基礎資料，做好工作面的支護設計和制定頂板管理措施，并切實貫徹執(zhí)行有關技術政策和先進技術，保證其科學性和針對性，同時還要根據(jù)生產(chǎn)條件和地質變化及時制定相應補充措施。組隊要認真學習作業(yè)規(guī)程，并按規(guī)定進行考核，按作業(yè)規(guī)程作業(yè)。

　　（２）支護設計應做到：第一，支架的支護特性與頂?shù)装鍡l件相適應。急增阻摩擦支柱適用于頂板下沉量小于１００ ｍｍ、高度１．３ ｍ以下的緩斜煤層；微增阻摩擦金屬支柱可用于頂板下沉量小于４００ ｍｍ的緩斜或傾斜中厚煤層；單體液壓支柱可用于頂板下沉量小于６００ ｍｍ的緩斜或傾斜煤層．另外不同工作特性的支柱不能在同一工作面混用或分段使用。第二，確定合理的支護參數(shù)和布置方式。支護強度和支護密度是單體支柱工作面最重要的支護參數(shù)。支護強度較小，會引起大面積冒頂或頂板臺階下沉，易引發(fā)頂板事故。支護強度過大也帶來支架成本高，支設和回柱工作量大等缺點。有些情況下，過大的支護強度使支柱對老頂處于“限定變形”的工作方案下，老頂來壓時給直接頂較大的壓力，從而使直接頂破碎而引起冒頂。因此必須針對每個工作面，根據(jù)頂板具體條件，通過計算確定合理的支護強度和支護密度。單體支柱工作面基本支護的布置方式應根據(jù)頂板條件確定：不穩(wěn)定頂板采用齊梁齊柱加臨時貼幫柱（或超前梁布置）；中等穩(wěn)定頂板采用齊梁齊柱或錯梁齊柱等布置；穩(wěn)定頂板可采用帶帽點柱布置。特種支護起著增強工作面支撐力和穩(wěn)定性，提高切頂和擋矸效果的作用。密集支柱一般在Ⅱ級以上老頂條件下使用；在老頂初次來壓和周期來壓時，要用戧棚、木垛或增加支護密度等措施。

　?。ǎ常┻M一步落實好頂板管理責任制，從上到下，認真落實，層層負責。教育廣大職工干標準活、干放心活，按質量標準化標準作業(yè)。

　　一是加強支護材料的質量管理，按設計每個支柱合格方能使用和嚴格執(zhí)行定期檢修制度；

　　二是嚴格工程質量管理，按設計要求支設和回收支柱；

　　三是嚴格按規(guī)章制度執(zhí)行，不得違章指揮和違章作業(yè)。

　?。ǎ矗┘訌娭ёo質量與頂板動態(tài)監(jiān)測。支護質量與頂板動態(tài)監(jiān)測是預防管理科學之一，通過對采煤面各部位頂板動態(tài)、支護質量和不安全因素及其變化規(guī)律進行監(jiān)測和預報，及時制定可行的防范措施，可做到有效地控制頂板。

　?。ǎ担╅_展安全班評估工作。開展班評估工作可以變靜態(tài)安全、質量檢查為動態(tài)檢查，變定期檢查為日常檢查，及時反映現(xiàn)場的不安全隱患，立即加以整改，達到變事故后追查處理為超前預測預防的目的。特別是加強老頂來壓的預測預報，觀察、觀測頂板下沉速度的變化，當下沉速度突然增至某一范圍時，及時發(fā)出預報，采取加強支護等必要措施，以消除沿煤壁切頂或工作面壓垮型事故發(fā)生。

　?。ǎ叮┘訌姷V井地質工作。采掘工作面的頂板事故有相當一部分是因遇地質變化而未能及時采取針對性措施引起的，做好地質預報工作，對降低頂板事故具有重要意義。