1．礦井頂板事故預(yù)防

　　礦井采掘工藝過(guò)程中，最常發(fā)生的事故是頂板事故。據(jù)世界各主要采礦國(guó)的統(tǒng)計(jì)資料表明，礦井頂板事故均是所發(fā)生的各種事故的首位。礦井頂板事故的特點(diǎn)，首先是發(fā)生頻繁，雖然每次事故所造成的傷亡人數(shù)有限，但累計(jì)起來(lái)，危害就相當(dāng)嚴(yán)重；其次，頂板事故發(fā)生的范圍廣，礦井的任何一個(gè)地點(diǎn)，無(wú)論是井筒、巷道和峒室，尤其是采掘工作面，隨時(shí)都有發(fā)生頂板事故的可能；再次，具有突發(fā)性，平時(shí)支護(hù)良好的采掘工作面，會(huì)突然在沖擊地壓的作用下，完全失去支護(hù)作用，造成冒頂、片幫等頂板事故。所以，搞好頂板管理，制止頂板事故的發(fā)生，是相當(dāng)復(fù)雜而又艱巨的工作。

　　(1)頂板管理? 包括回采工作面支護(hù)和采空區(qū)處理。

　　①回采工作面支護(hù)

　　9．支架與頂?shù)装宓南嗷プ饔藐P(guān)系。工作面支架上承受的礦山壓力，主要是頂板彎曲、下沉、折斷、垮落所引起的。在工作面正常推進(jìn)時(shí)，工作面支架承受著直接頂?shù)膲毫耙徊糠掷享數(shù)膲毫?；在周期?lái)壓時(shí)，還承受老頂垮落的動(dòng)壓。因此，可以將頂板下沉情況，分為直接頂下沉和老頂、直接頂一起下沉兩種狀況。一是直接頂下沉。靠近煤層上方的直接頂，在工作面控頂距外的采空區(qū)已垮落；在工作面控頂距內(nèi)，則好像是一根懸臂梁，由于工作面不斷推進(jìn)和礦山壓力的存在，懸臂梁內(nèi)也有裂縫、離層，巖塊與巖塊之間的聯(lián)結(jié)力已大大減弱，直接頂與老頂產(chǎn)生分離，而且直接頂?shù)南鲁了俣却笥诶享斚鲁了俣?，此時(shí)作用在支架上的載荷就決定了脫落部分直接頂?shù)馁|(zhì)量Q。而支架的工作阻力必須大于壓在支架上的載荷，不然支架就支撐不住頂板，如圖20—16所示。

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　　同時(shí)，及時(shí)架設(shè)質(zhì)量好、初撐力大的支架，可以減少頂板的離層、斷裂，而保持直接頂?shù)耐暾＿@是管理好頂板很重要的一個(gè)方面。二是直接頂、老頂一起下沉。老頂急劇下沉，老頂?shù)南鲁了俣缺戎苯禹斚鲁了俣却?，老頂、直接頂一起下沉。但是，老頂在下沉過(guò)程中遇到采空區(qū)已垮落巖石或充填物而被擋住。它所引起酌最大下沉量被限制為厶九。如工作面支架是剛性的，沉縮量很小，小于址，那時(shí)支架上受力就會(huì)很大，其總質(zhì)量是(Q+P)，支架就會(huì)被壓壞。只有支架本身有足夠的沉縮量，一面下沉一面給頂板以一定的抵抗力，這樣才能托住頂板，又不壓壞支架。如圖20—17所示。

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　　此外，除考慮沉縮外，還要考慮下沉速度，有時(shí)老頂下沉速度較快，支架如不能適應(yīng)也將增加支架上的壓力，可能達(dá)到破壞支架的程度。

　　上面所介紹的兩種狀況，只是為了便于了解頂板活動(dòng)過(guò)程及其與支架相互作用關(guān)系，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中是經(jīng)常交替或綜合出現(xiàn)的。

　　b.支架的選擇。根據(jù)支架與頂?shù)装遄饔玫南嗷リP(guān)系，就可以適當(dāng)?shù)剡x擇支架。

　　當(dāng)開(kāi)采薄煤層，頂板巖石為頁(yè)巖、砂質(zhì)巖或砂巖，采用冒頂或局部充填法管理頂板時(shí)，一般情況下，老頂周期來(lái)壓現(xiàn)象不明顯，支架主要是支撐直接頂巖石，這種情況可以用摩擦金屬支柱。因?yàn)檫@種支柱的特性是可縮量小，初撐力約3—5噸。工作阻力隨頂板下沉急劇增加，可達(dá)25—35噸。可以滿(mǎn)足上述條件下管理工作面頂板的要求。

　　當(dāng)開(kāi)采中厚煤層時(shí)，采用全部垮薄法管理頂板。一般情況下，都有老頂周期來(lái)壓現(xiàn)象，而且頂板下沉量比較大，要求支架可縮量大。目前大多數(shù)是采用摩擦式金屬支柱型鉸接金屬頂梁支護(hù)頂板。

　　c.支架方式。頂柱，也叫點(diǎn)柱(包括木支柱，摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱)，一般用于頂板完整，巖層穩(wěn)定的工作面。為了使頂柱有較大的支護(hù)面積，常用帶冒支柱。在底板松軟時(shí)，防止支柱插入底板，在支柱下墊一木墩，叫穿鞋。為工作面放頂而打的密集支柱都是點(diǎn)柱，起切頂和擋矸的作用。

　　帶帽點(diǎn)柱架設(shè)方式基本上有兩種：各點(diǎn)柱成矩形排列或成三角形排列。矩形排列適用于薄和中厚煤層炮采工作面；三角形排列適用于采煤機(jī)或刨煤機(jī)工作面，因?yàn)轫敯灞┞睹娣e小，打柱工作量均勻，便于發(fā)揮機(jī)組多乃作業(yè)。 棚子。棚子有順山棚子和走向棚子，大多數(shù)采用走向棚子。走向棚子的適用條件是：一是頂板節(jié)理比較發(fā)達(dá)，節(jié)理方向平行或于煤壁成小于45°角的工作面；二是頂板容易發(fā)生平行于工作面的裂縫；三是頂板破碎，有采空區(qū)移動(dòng)的傾向；四是煤層傾角小于25°，因?yàn)閮A角大于25°時(shí)，架設(shè)走向棚子容易發(fā)生扭動(dòng)。

　　走向棚子按布置方式的不同，又可分為套棚、連鎖棚、對(duì)口棚三種。套棚和連鎖棚的支架密度大，多用于頂板有裂隙和節(jié)理發(fā)育，頂板比較破碎或頂板壓力大的工作面。對(duì)口棚適用于中等穩(wěn)定的頂板壓力不大的工作面。

　　d．懸臂梁支架。懸臂梁支架是由摩擦金屬支架和鉸接頂梁組成的。它是利用前一排支架的頂梁作支點(diǎn)，使靠近煤壁處的頂梁懸掛，而形成懸臂梁支撐所暴露出的頂板，不需立即打柱，如圖20—18所示。

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　　這種支架方式的優(yōu)點(diǎn)是：一是新暴露的頂板立即得到懸臂梁的承托。在采煤時(shí)能夠及時(shí)打上支撐，可以大大減少頂板的初期—下沉。同時(shí)，每行支架都被鉸結(jié)連接著，能有效地發(fā)揮每根支柱的作用，減少頂板呈臺(tái)階狀下沉的斷裂，有利于頂板管理。二是能與整體移置的可彎曲運(yùn)輸機(jī)配合，比較好的發(fā)揮采煤機(jī)的作用。三是在破碎頂板回柱時(shí)，可利用頂梁作倒懸臂支護(hù)，回柱作業(yè)更為安全。

　　懸臂梁支架適用范圍較廣，除頂板起伏不平的工作面外，都可使用。

　　e．特種支架。特種支架主要指密集支柱、叢柱和木架。密集支柱與叢柱的作用主要是在放頂線，切斷直接頂，以減少頂板壓力，并攔阻采空區(qū)矸石竄人工作面。叢柱適用于頂板壓力較大、放頂時(shí)易冒頂或冒落大塊矸石，經(jīng)常撞倒支柱的工作面。但叢柱剛性大，易造成集中壓力，較難回收，一般放頂很少用。

　　木垛適用條件是：一是已密集放頂?shù)慕饘賾冶哿汗ぷ髅?，頂板壓力大，為增加工作面支撐?qiáng)度，或在有懸頂?shù)牡胤椒乐姑奥浯髩K矸石，撞倒基本支柱而采用；二是頂板特別破碎的工作面，或分層開(kāi)采的第二分層以下的工作面，對(duì)段頂?shù)闹ёo(hù)及被頂用木垛支撐；三是工作面初次來(lái)壓、周期來(lái)壓或通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，架設(shè)木垛增加支撐強(qiáng)度；四是在工作面上下出口、機(jī)頭機(jī)尾、絞車(chē)等處靠近采空區(qū)的一側(cè)，用木垛加強(qiáng)支。

　　f.支架作業(yè)要求。認(rèn)真掌握回采工作面的作業(yè)規(guī)程，對(duì)作業(yè)規(guī)程中規(guī)定的支架方式、質(zhì)量、規(guī)格和安全措施必須嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。

　　支架前應(yīng)做好工具和材料的準(zhǔn)備，要有一定數(shù)量的備用材料。備用的坑木數(shù)量、規(guī)格、存放地點(diǎn)和管理方法應(yīng)符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定。支架時(shí)不準(zhǔn)使用折損的坑木或失效的金屬支架。無(wú)論是采煤或支架時(shí)，都要隨時(shí)注意觀察頂板和煤幫的動(dòng)態(tài)，要認(rèn)真執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，頂板如有懸浮矸石，煤幫如有松動(dòng)的煤塊，要立即消除。

　　點(diǎn)柱或棚腿不準(zhǔn)打在浮煤或浮矸石上。如打在浮煤浮矸上，易使棚腿露腳、柱子懸空，支架起不到支撐頂板的作用。所有支架都應(yīng)架設(shè)牢固，如因打眼放炮、移溜子或其他原因打落或損壞支架，必須及時(shí)恢復(fù)。移溜子頭(尾)時(shí)拆除附近支架的地點(diǎn)，要先進(jìn)行臨時(shí)性支護(hù)。

　　必須保持工作面上下出口暢通無(wú)阻，出口處支架如有斷梁折柱，必須立即更換。巷道高度小于1.6 m時(shí)要及時(shí)處理。采用密集支柱放頂時(shí)，密集支柱每隔一定距離必須留有不小于0.5 m的出口，出口間的距離不得大于5m。采用無(wú)密集支柱放頂，回柱放頂前要掛好擋矸簾，防止矸石竄人工作面。如遇到頂板松落、破碎、過(guò)斷層、過(guò)老巷、過(guò)原有煤柱、過(guò)冒頂區(qū)和地質(zhì)條件發(fā)生變化等情況，都要根據(jù)具體情況改變支柱方式，并制定安全措施。