工作面的金屬支柱和金屬頂梁，數(shù)量多，經(jīng)常移動(dòng)，尤其是在回柱放頂、工作面條件發(fā)生變化、頂板破碎時(shí)，矸石冒落極易埋位或丟失支柱，所以必須有專門的安全管理措施。

　?、诓煽諈^(qū)處理? 隨著回采工作面的不斷推進(jìn)，頂板懸露面積不斷擴(kuò)大，而回采工作只需控制采場(chǎng)工作空間的安全。為了保證采場(chǎng)工作空間的安全，必須及時(shí)地對(duì)采空區(qū)加以處理。采空區(qū)的處理方法主要根據(jù)頂?shù)装鍘r層的力學(xué)性質(zhì)及其層位組成、煤層的厚度、地面的特殊要求(河流、鐵路、建筑物下采煤)等因素來選擇。我國(guó)廣泛采用全部垮落法，少數(shù)礦區(qū)采用充填法，個(gè)別礦井采用煤柱支撐法和緩慢下沉法。

　　a.全部垮落法。是將采場(chǎng)空間以外的采空區(qū)的直接頂板的支架撤去，讓其自行垮落或強(qiáng)迫垮落，縮短直接頂?shù)膽伊洪L(zhǎng)度，減少直接頂對(duì)采場(chǎng)和煤壁的壓力?？迓涞膸r石填充采空區(qū)內(nèi)，支撐老頂，從而減緩和推遲老頂對(duì)采場(chǎng)的影響。

　　b．充填法。由地面或井下采集充填材料(如砂子、矸石或其他廢石)把采空區(qū)全部或部分充填，支撐直接頂，不使其破壞垮落。其中全部充填的叫全部充填法，局部充填的叫局部充填法。

　　全部充填法。開采有自燃發(fā)火的特厚煤層，或地面有鐵路干線、重要建筑物，河流、湖泊或煤層上面較近處有豐富的含水層時(shí)，為了保護(hù)地表不受到急劇破壞或下沉，防止大量的水突然涌入井下發(fā)生淹井事故，一般采用全部充填法。我國(guó)主要用水砂充填，僅個(gè)別礦用過風(fēng)力充填。全部充填可有效地減少采場(chǎng)頂板的下沉，防止煤的自燃發(fā)火，提高回收率。但是充填系統(tǒng)較復(fù)雜，設(shè)備多，組織管理復(fù)雜，且成本比全部垮落法增加30％一50％，所以近年來用此法的不多。

　　局部充填法。當(dāng)開采薄煤層時(shí)，利用矸石在采空區(qū)內(nèi)壘起一條矸石帶支撐頂板，達(dá)到減少采場(chǎng)頂板的移動(dòng)程度，減少支撐壓力和周期來壓，減少采場(chǎng)支架受力，改善工作面維護(hù)狀況。至于充填帶的寬度，一般視充填材料確定，即支承能力應(yīng)能支撐住充填帶上方巖層和各條帶之間懸頂及上覆巖層的重量。通常充填帶的寬度3—5m，充填帶間距為8—10m。

　　c.刀柱法。也叫煤柱支承法。當(dāng)煤層頂板厚而堅(jiān)硬，放頂十分困難，即使采用強(qiáng)制放頂法也很難放頂時(shí)，采用此法。在采煤時(shí)每隔一定距離留下一采煤柱不采，以支撐難以跨落的頂板。其煤柱的寬度以保證頂板移動(dòng)后，不被壓垮并波及回采工作室空間為準(zhǔn)，它取決于煤的單向抗壓強(qiáng)度及采高。通常煤柱的寬度為煤原的2倍，一般情況取3—6 m左右。煤柱通常是沿回采工作面的傾斜方向留的，也有的煤柱是沿著專向留的。煤柱的間距取決于頂板的巖性，通常應(yīng)小于巖層的極限穩(wěn)定跨度。

　　d．緩慢下沉法。當(dāng)頂板的韌性比較大，采煤后的空間回柱后，頂板巖層不冒落，能撓曲下降，并在頂板下沉未發(fā)生跨落前已和底板接觸。這種利用頂板自身特性，任其自行彎曲下沉，閉合采空區(qū)的頂板管理方法，叫緩慢下沉法。

　　(2)冒頂?shù)念A(yù)防

　?、龠^地質(zhì)構(gòu)造預(yù)防冒頂?shù)姆椒???

　　a．遇斷層的預(yù)兆通過斷層時(shí)的支護(hù)方法。遇斷層的預(yù)兆：遇斷層時(shí)，煤層的走向、傾斜、厚度等將發(fā)生明顯的變化，如頂?shù)装遄優(yōu)椴黄秸?，頂?shù)装搴兔汉窳严对龆?，巖石松軟，破碎、裂隙中央有白色結(jié)晶體，煤質(zhì)變軟，光澤變暗。有的斷層帶有滴水和瓦斯漏出量增加的現(xiàn)象。

　　過斷層的方法：一是繞過斷層。當(dāng)斷層落差較大，影響范圍較廣，可利用巷探探明斷層范圍，繞過斷層帶另開工作面回采。二是硬過斷層。在落差較小的地方，采取挑頂拉底的措施逐步通過。沿走向方向的斷層，其影響范圍較小時(shí)，幾個(gè)循環(huán)就能順利和通過沿傾斜方向的斷層，可改變工作面方向，使斷層與工作面斜交，逐步通過斷層。在斷層處的破煤(巖)方法，通常是增加炮眼密度，減少炮眼深度和裝藥量，盡量減輕爆破時(shí)對(duì)頂板的振動(dòng)和破壞。

　　b．遇陷落柱的預(yù)兆和通過的方法。陷落柱是煤層下的石灰?guī)r在地下水的作用下，使石灰?guī)r形成空洞，空洞上面的巖層便陷落到下面，由下而上陷落而成陷落柱。

　　遇陷落柱的預(yù)兆和斷層很相似，其不同點(diǎn)是陷落柱邊緣多呈凸凹不平的鋸齒狀，有各種巖石的混合松散體，而斷層附近的巖石是頂?shù)装鍘r石。過陷落柱的方法和過斷層一樣，可以繞過和硬過。繞過的方法適用于陷落柱大而不易過的地方，硬過的方法一般用在陷落柱小的地方。根據(jù)陷落柱破碎的程度不同，可用套棚、一梁三柱棚、木垛等方法支護(hù)。

　　c. 遇沖刷帶的預(yù)兆和通過的方法。在成煤時(shí)，原煤層上的覆蓋層被河流沖刷，后來，在沉積作用下，又在煤層上形成新的頂板，這樣的區(qū)域稱為沖刷區(qū)域沖刷帶。

　　遇沖刷帶的預(yù)兆：頂、底板巖性發(fā)生了根本變化，煤層變薄或出現(xiàn)尖滅現(xiàn)象。沖刷帶附近的煤層和巖層受水的浸蝕和風(fēng)化作用，孔隙較多。

　　過沖刷帶時(shí)要加強(qiáng)支護(hù)工作，一般用套棚、密集柱、木垛等支護(hù)。

　　d．遇劈口的預(yù)兆和支護(hù)方法。劈口是在地質(zhì)應(yīng)力作用下，使容層產(chǎn)生裂隙和節(jié)理。開采后，在礦山壓力作用下，頂板巖層節(jié)理和裂隙又進(jìn)一步張開和擴(kuò)大，造成了巖層的薄軟面。由于這些裂隙和節(jié)理把巖層分割成不同的形狀，有的礦區(qū)稱為劈口。劈口最容易發(fā)生局部冒頂，對(duì)工人的生命安全和生產(chǎn)影響很大，要認(rèn)真對(duì)待，切不可疏忽大意。

　　劈口的冒落預(yù)兆很不明顯，一般都采取敲幫問頂?shù)霓k法和用眼觀察。劈口比節(jié)理和裂隙裂開的縫要大，使頂板失去連續(xù)性和完整性，有時(shí)有掉渣現(xiàn)象。過劈口的方法主要是根據(jù)劈口的不同，及時(shí)采取不同形式的支護(hù)。

　　e．過老巷的方法。工作面接近老巷，應(yīng)提前摸清老巷情況，修理好壞棚子，在老巷梯形棚子下，打上一梁二柱或一梁三柱托梁順山棚子。頂板壓力大時(shí)，增設(shè)木垛。工作面距老巷數(shù)米時(shí)，停止放炮，避免把老巷頂板震壞。當(dāng)老巷附近板頂破碎、壓力大，用加固老巷支架方法不能確保安全時(shí)，應(yīng)采用工作面斜交過老巷的辦? 法。在分層開采厚煤層過老巷時(shí)，要把老巷填實(shí)，采到老巷下面要鋪去梁、支架要支在長(zhǎng)梁上。

　?、诖竺绊?shù)念A(yù)兆及防止方法? 回采工作面大冒頂一般在頂板突然來壓和工作面支架的總支撐力大幅度降低時(shí)發(fā)生的。大冒頂預(yù)兆有的明顯，有的不明顯。

　　a．大冒頂?shù)念A(yù)兆。頂板的預(yù)兆：頂板連續(xù)發(fā)生斷裂聲，這是直接頂和老頂發(fā)生離層或頂板切斷而發(fā)生的聲響。有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)生像悶雷聲，這也是老頂上方巖層產(chǎn)生離層和斷裂的聲音。頂板巖層破碎掉渣，掉渣一般由少增多、由稀變密，頂板裂縫增加或裂縫張開，并產(chǎn)生大量的下沉。

　　煤幫的預(yù)兆：由于冒頂前壓力增加，煤壁受壓后，煤質(zhì)變軟，片幫增多。使用電鉆打眼時(shí)，鉆眼省力，用采煤機(jī)割煤時(shí)負(fù)荷小。

　　支架的預(yù)兆：使用木支架，支架大量被壓劈折斷，發(fā)出聲音。使用金屬支柱時(shí)，耳朵貼在柱體上也可聽見支柱受壓發(fā)出的聲響。這是由于頂板壓力繼續(xù)增加，活柱迅速下滑，發(fā)生“咯”、? “咯”、

　　“咯”的聲音。使用金屬頂梁時(shí)，在頂板沖擊壓力作用下，頂梁銷子有時(shí)被彈出或擠出。底板松軟或丟底煤的工作面，支柱會(huì)大量插入底板。

　　瓦斯和淋水：含瓦斯煤層、冒頂前瓦斯涌出量突然增多。有淋水的頂板，淋水量增大。

　　b．冒頂?shù)脑?。引起工作面大冒頂?shù)闹饕?，是工作面支架?duì)頂板的總支撐力不能與維持頂板穩(wěn)定下沉的要求相適應(yīng)。造成工作面總支撐力不夠的原因如下。

　　(a)工作面支護(hù)密度小。回采工作面要有相當(dāng)?shù)闹ёo(hù)密度。加強(qiáng)工作面的支護(hù)密度，就是加強(qiáng)工作面的總支撐力。加強(qiáng)總支撐力的目的，主要是在一定條件下，可以大大減少頂板下沉量和頂板的臺(tái)階下沉。下沉量小，頂板就比較完整和不破碎，就可減少或消除冒頂事故。工作面的總支撐力應(yīng)多大才合理，各礦是不同的。總支撐力過大，也不合理，它將使支架過多，支架的架設(shè)及回收工作量增大，工作面空間狹小，工作不便。

　　(b)不能掌握周期來壓規(guī)律。在確定工作面支架的總支撐力時(shí)，必須考慮頂板的初次來壓和周期來壓規(guī)律。當(dāng)然，并不是所有頂板都有明顯的周期來壓，但如果支撐力只能適應(yīng)平時(shí)頂板壓力，當(dāng)有周期來壓時(shí)會(huì)對(duì)工作面造成嚴(yán)重威脅。在支架的總支撐力不足應(yīng)付周期來壓時(shí)，掌握了頂板活動(dòng)規(guī)律，在來壓前加強(qiáng)支護(hù)，多增支架，采取各種安全措施，則可以防止冒頂。

　　(c)工作面推進(jìn)速度慢。因?yàn)楣ぷ髅孢M(jìn)度慢，頂板下沉量大，頂板不完整，木支架折損多，反應(yīng)在金屬支柱上的壓力也大。工作面推進(jìn)快的情況與上述相反。由于進(jìn)度慢支柱大量折損，工作面的總支撐力減少，就容易摧垮工作面。

　　(d)支架規(guī)格質(zhì)量不合要求。支架的規(guī)格質(zhì)量和冒頂有直接關(guān)系，規(guī)格質(zhì)量差，冒頂事故多。如支柱迎山角不夠，支得不牢固，頂板留有頂煤，或在浮煤、浮矸上，當(dāng)頂板來壓后，支柱傾倒或穿頂穿底，起不到支撐作用，就容易冒頂。在頂板破碎時(shí)，墊板插的不嚴(yán)，容易漏矸漏頂。因此，支架必須符合作業(yè)規(guī)程要求。

　　(e)摩擦式金屬支柱不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。金屬支柱一般的支撐力為30噸左右，在井下長(zhǎng)期使用中，難免有些損壞，支撐能力降低，甚至起不到支撐的作用。對(duì)此，工作面應(yīng)有專人檢查支柱的數(shù)量和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)有不合規(guī)格或損壞的支柱，不準(zhǔn)架設(shè)，并送地面修理。

　　此外，對(duì)工作面的地質(zhì)構(gòu)造、頂板性質(zhì)不清楚，沒有相應(yīng)的措施，也易引起冒頂。

　?、劬植棵绊?shù)念A(yù)兆及防止方法? 工作面支架的總支撐力夠了，可以防止或減少大冒頂，但仍不能控制局部冒頂。局部冒頂?shù)陌l(fā)生主要決定于頂板的巖石性質(zhì)，以及支架對(duì)每一塊頂板的支撐力，而不是籠統(tǒng)地折合到每平方米頂板的平均支撐力。因此在支架頂梁之間，當(dāng)頂板破碎或節(jié)理發(fā)育時(shí)，如果沒有支護(hù)，就會(huì)發(fā)生冒頂或落石。另外，在地質(zhì)變化的區(qū)域也易發(fā)生冒頂。有時(shí)盡管頂板比較穩(wěn)定，但思想麻痹，忽視支架規(guī)格質(zhì)量，違反操作規(guī)程，也會(huì)引起局部冒頂。

　　a．局部冒頂?shù)念A(yù)兆

　　(a)工作面遇到小型地質(zhì)構(gòu)造，使頂板遭到破壞，而易發(fā)生局部冒頂。

　　(b)頂板裂隙張開，裂縫增多，敲幫問頂時(shí)發(fā)出不正常的聲音。

　　(c)頂板裂隙處的矸石活動(dòng)，并有掉渣、掉矸現(xiàn)象。

　　(d)煤層與頂板接觸面上，極薄的矸石片不斷脫落，說明被掩蓋的劈理有活動(dòng)。矸石片脫落，說明劈里張開，有冒頂?shù)目赡堋?/p>

　　(e)淋頭水分離頂板劈理，常由于支護(hù)不及時(shí)而冒頂。

　　b．防止辦法

　　(a)支架方式必須和頂板巖石性質(zhì)相適應(yīng)。不同巖石性質(zhì)的頂板，要采用不同的支架方式，這是避免局部冒頂?shù)闹匾胧┲?。如?jiān)硬的頂板，可采用點(diǎn)柱或帶帽支柱，破碎的頂板就需要用連鎖棚、套棚，在頂幫處還要?jiǎng)x緊、剎嚴(yán)。對(duì)于較易破碎的頂板，必須選擇能及時(shí)支護(hù)的、頂板懸露面積較小的自構(gòu)式支架，支架的規(guī)格質(zhì)量及金屬支柱的支撐力要合乎要求。

　　(b)采煤機(jī)采后要及時(shí)支柱。目前在采用淺截深采煤機(jī)和可彎曲運(yùn)輸機(jī)的工作面，采煤機(jī)采過后，受到運(yùn)輸機(jī)允許彎曲度的限制，在一定范圍內(nèi)不能及時(shí)打基本柱，頂板懸露面較大，因此，一般采用超前掛金屬頂梁或打臨時(shí)支柱的辦法，及時(shí)支護(hù)，防止局部冒頂。

　　(c)整體移置運(yùn)輸機(jī)時(shí)要采取措施。在整體移運(yùn)輸機(jī)時(shí)，由于存在較大面積的頂板不能用支柱支撐，對(duì)于容易冒頂?shù)谋容^破碎的頂板，必須采取相應(yīng)的措施。如采用遷移運(yùn)輸機(jī)、邊回臨時(shí)支柱、邊支基本支柱的快速支回柱辦法。