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(lái)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(kāi)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(guò)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(lái)用此法的不多。

　　局部充填法。當(dāng)開(kāi)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(lái)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^(guò)地質(zhì)構(gòu)造預(yù)防冒頂?shù)姆椒???

　　a．遇斷層的預(yù)兆通過(guò)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)装搴兔汉窳严对龆啵瑤r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(guò)斷層的方法：一是繞過(guò)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(guò)斷層帶另開(kāi)工作面回采。二是硬過(guò)斷層。在落差較小的地方，采取挑頂拉底的措施逐步通過(guò)。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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)陷落柱的方法和過(guò)斷層一樣，可以繞過(guò)和硬過(guò)。繞過(guò)的方法適用于陷落柱大而不易過(guò)的地方，硬過(guò)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(guò)的方法。在成煤時(shí)，原煤層上的覆蓋層被河流沖刷，后來(lái)，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(guò)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(kāi)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(kāi)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(wèn)頂?shù)霓k法和用眼觀察。劈口比節(jié)理和裂隙裂開(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)老巷的辦? 法。在分層開(kāi)采厚煤層過(guò)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(lái)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(kāi)，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(tīng)見(jiàn)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颉Ｒ鸸ぷ髅娲竺绊數(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?？傊瘟^(guò)大，也不合理，它將使支架過(guò)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(lái)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(lái)壓和周期來(lái)壓規(guī)律。當(dāng)然，并不是所有頂板都有明顯的周期來(lái)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(lái)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(lái)壓時(shí)，掌握了頂板活動(dòng)規(guī)律，在來(lái)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(lái)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(méi)有相應(yīng)的措施，也易引起冒頂。

　　③局部冒頂?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(méi)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(kāi)，裂縫增多，敲幫問(wèn)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(shuō)明被掩蓋的劈理有活動(dòng)。矸石片脫落，說(shuō)明劈里張開(kāi)，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(guò)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。