1．矿井顶板事故预防

　　矿井采掘工艺过程中，最常发生的事故是顶板事故。据世界各主要采矿国的统计资料表明，矿井顶板事故均是所发生的各种事故的首位。矿井顶板事故的特点，首先是发生频繁，虽然每次事故所造成的伤亡人数有限，但累计起来，危害就相当严重；其次，顶板事故发生的范围广，矿井的任何一个地点，无论是井筒、巷道和峒室，尤其是采掘工作面，随时都有发生顶板事故的可能；再次，具有突发性，平时支护良好的采掘工作面，会突然在冲击地压的作用下，完全失去支护作用，造成冒顶、片帮等顶板事故。所以，搞好顶板管理，制止顶板事故的发生，是相当复杂而又艰巨的工作。

　　(1)顶板管理  包括回采工作面支护和采空区处理。

　　①回采工作面支护

　　9．支架与顶底板的相互作用关系。工作面支架上承受的矿山压力，主要是顶板弯曲、下沉、折断、垮落所引起的。在工作面正常推进时，工作面支架承受着直接顶的压力及一部分老顶的压力；在周期来压时，还承受老顶垮落的动压。因此，可以将顶板下沉情况，分为直接顶下沉和老顶、直接顶一起下沉两种状况。一是直接顶下沉。靠近煤层上方的直接顶，在工作面控顶距外的采空区已垮落；在工作面控顶距内，则好像是一根悬臂梁，由于工作面不断推进和矿山压力的存在，悬臂梁内也有裂缝、离层，岩块与岩块之间的联结力已大大减弱，直接顶与老顶产生分离，而且直接顶的下沉速度大于老顶下沉速度，此时作用在支架上的载荷就决定了脱落部分直接顶的质量Q。而支架的工作阻力必须大于压在支架上的载荷，不然支架就支撑不住顶板，如图20—16所示。

　　同时，及时架设质量好、初撑力大的支架，可以减少顶板的离层、断裂，而保持直接顶的完整。这是管理好顶板很重要的一个方面。二是直接顶、老顶一起下沉。老顶急剧下沉，老顶的下沉速度比直接顶下沉速度大，老顶、直接顶一起下沉。但是，老顶在下沉过程中遇到采空区已垮落岩石或充填物而被挡住。它所引起酌最大下沉量被限制为厶九。如工作面支架是刚性的，沉缩量很小，小于址，那时支架上受力就会很大，其总质量是(Q+P)，支架就会被压坏。只有支架本身有足够的沉缩量，一面下沉一面给顶板以一定的抵抗力，这样才能托住顶板，又不压坏支架。如图20—17所示。

　　此外，除考虑沉缩外，还要考虑下沉速度，有时老顶下沉速度较快，支架如不能适应也将增加支架上的压力，可能达到破坏支架的程度。

　　上面所介绍的两种状况，只是为了便于了解顶板活动过程及其与支架相互作用关系，在实际生产过程中是经常交替或综合出现的。

　　b.支架的选择。根据支架与顶底板作用的相互关系，就可以适当地选择支架。

　　当开采薄煤层，顶板岩石为页岩、砂质岩或砂岩，采用冒顶或局部充填法管理顶板时，一般情况下，老顶周期来压现象不明显，支架主要是支撑直接顶岩石，这种情况可以用摩擦金属支柱。因为这种支柱的特性是可缩量小，初撑力约3—5吨。工作阻力随顶板下沉急剧增加，可达25—35吨。可以满足上述条件下管理工作面顶板的要求。

　　当开采中厚煤层时，采用全部垮薄法管理顶板。一般情况下，都有老顶周期来压现象，而且顶板下沉量比较大，要求支架可缩量大。目前大多数是采用摩擦式金属支柱型铰接金属顶梁支护顶板。

　　c.支架方式。顶柱，也叫点柱(包括木支柱，摩擦式金属支柱、单体液压支柱)，一般用于顶板完整，岩层稳定的工作面。为了使顶柱有较大的支护面积，常用带冒支柱。在底板松软时，防止支柱插入底板，在支柱下垫一木墩，叫穿鞋。为工作面放顶而打的密集支柱都是点柱，起切顶和挡矸的作用。

　　带帽点柱架设方式基本上有两种：各点柱成矩形排列或成三角形排列。矩形排列适用于薄和中厚煤层炮采工作面；三角形排列适用于采煤机或刨煤机工作面，因为顶板暴露面积小，打柱工作量均匀，便于发挥机组多乃作业。 棚子。棚子有顺山棚子和走向棚子，大多数采用走向棚子。走向棚子的适用条件是：一是顶板节理比较发达，节理方向平行或于煤壁成小于45°角的工作面；二是顶板容易发生平行于工作面的裂缝；三是顶板破碎，有采空区移动的倾向；四是煤层倾角小于25°，因为倾角大于25°时，架设走向棚子容易发生扭动。

　　走向棚子按布置方式的不同，又可分为套棚、连锁棚、对口棚三种。套棚和连锁棚的支架密度大，多用于顶板有裂隙和节理发育，顶板比较破碎或顶板压力大的工作面。对口棚适用于中等稳定的顶板压力不大的工作面。

　　d．悬臂梁支架。悬臂梁支架是由摩擦金属支架和铰接顶梁组成的。它是利用前一排支架的顶梁作支点，使靠近煤壁处的顶梁悬挂，而形成悬臂梁支撑所暴露出的顶板，不需立即打柱，如图20—18所示。

　　这种支架方式的优点是：一是新暴露的顶板立即得到悬臂梁的承托。在采煤时能够及时打上支撑，可以大大减少顶板的初期—下沉。同时，每行支架都被铰结连接着，能有效地发挥每根支柱的作用，减少顶板呈台阶状下沉的断裂，有利于顶板管理。二是能与整体移置的可弯曲运输机配合，比较好的发挥采煤机的作用。三是在破碎顶板回柱时，可利用顶梁作倒悬臂支护，回柱作业更为安全。

　　悬臂梁支架适用范围较广，除顶板起伏不平的工作面外，都可使用。

　　e．特种支架。特种支架主要指密集支柱、丛柱和木架。密集支柱与丛柱的作用主要是在放顶线，切断直接顶，以减少顶板压力，并拦阻采空区矸石窜人工作面。丛柱适用于顶板压力较大、放顶时易冒顶或冒落大块矸石，经常撞倒支柱的工作面。但丛柱刚性大，易造成集中压力，较难回收，一般放顶很少用。

　　木垛适用条件是：一是已密集放顶的金属悬臂梁工作面，顶板压力大，为增加工作面支撑强度，或在有悬顶的地方防止冒落大块矸石，撞倒基本支柱而采用；二是顶板特别破碎的工作面，或分层开采的第二分层以下的工作面，对段顶的支护及被顶用木垛支撑；三是工作面初次来压、周期来压或通过地质构造带时，架设木垛增加支撑强度；四是在工作面上下出口、机头机尾、绞车等处靠近采空区的一侧，用木垛加强支。

　　f.支架作业要求。认真掌握回采工作面的作业规程，对作业规程中规定的支架方式、质量、规格和安全措施必须严格遵照执行。

　　支架前应做好工具和材料的准备，要有一定数量的备用材料。备用的坑木数量、规格、存放地点和管理方法应符合作业规程的规定。支架时不准使用折损的坑木或失效的金属支架。无论是采煤或支架时，都要随时注意观察顶板和煤帮的动态，要认真执行敲帮问顶制度，顶板如有悬浮矸石，煤帮如有松动的煤块，要立即消除。

　　点柱或棚腿不准打在浮煤或浮矸石上。如打在浮煤浮矸上，易使棚腿露脚、柱子悬空，支架起不到支撑顶板的作用。所有支架都应架设牢固，如因打眼放炮、移溜子或其他原因打落或损坏支架，必须及时恢复。移溜子头(尾)时拆除附近支架的地点，要先进行临时性支护。

　　必须保持工作面上下出口畅通无阻，出口处支架如有断梁折柱，必须立即更换。巷道高度小于1.6 m时要及时处理。采用密集支柱放顶时，密集支柱每隔一定距离必须留有不小于0.5 m的出口，出口间的距离不得大于5m。采用无密集支柱放顶，回柱放顶前要挂好挡矸帘，防止矸石窜人工作面。如遇到顶板松落、破碎、过断层、过老巷、过原有煤柱、过冒顶区和地质条件发生变化等情况，都要根据具体情况改变支柱方式，并制定安全措施。