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1、掘进（巷修）工培训教案新庄孜矿培训中心魏国山,顶板管理基础知识,一、顶板事故的定义二、巷道顶板管理三、冒顶事故的预防与处理四、冒顶前的预兆五、冒顶事故的主要预防措施,主要内容,顶板事故的定义,一、顶板事故的定义 矿井开采过程中的采掘工作面或在已掘的巷道内所发生的冒顶、片帮、掉矸等造成的人身伤亡和生产事故统称为顶板事故。,二、掘进巷道顶板管理,第一 节 顶板管理的主要内容1.掌握巷道开掘后受影响围岩体的范围及围岩应力分布情况。这就需要了解与巷道围岩应力分布有关的因素：围岩的性质、巷道所处的深度、巷道周围地质构造、水文变化、巷道的断面形状和尺寸等。了解了围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和
2、位移，才能选择合适的支护材料、支护形式，达到维护巷道的目的。,顶板管理的主要内容,2.从有利于巷道围岩的稳定性出发，合理选择巷道的施工方法，合理确定钻眼眼位、钻眼角度、钻眼深度、炮眼装药量和放炮等各工序的有关参数，减少对顶板管理的影响。3.按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护巷道的长度，尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。,顶板管理的主要内容,4.施工中，做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时，按工程质量标准进行检查和验收。,第二节 掘进工作面施工期间，日常顶板管理工作的内容,1.敲帮问顶 进入工作面，打眼前、装药前、放炮后等工序均要敲帮问顶，处理隐患，排除不安
3、全因素后再作业。2.控制工作面空顶距离 超过规定的空顶距应先支护后再掘进；发现顶板破碎或变松软时应采取超前临时支护维护顶板。,掘进工作面施工期间，日常顶板管理工作的内容,3.独头长距离掘进巷道，要经常检查工作面后方的支护情况，发现断梁折腿或变形严重的支架，应加固修复；修复巷道时，修复地点以里的人员应全部撤出，预防冒顶堵人；工作面因放炮倒塌的棚子应由外向里逐架扶棚复位。4.熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶、片帮事故的发生。,第三节 顶板管理的针对性措施,1.新开窝巷道顶板管理安全措施内容(1)开窝地点要求顶板稳定、支护完好并且避开地质构造区、应力集中区、顶板
4、冒落区。(2)新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角(最好大于 45)。,(3)必须加固好开窝处及其附近的巷道支护，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密支架，背好顶帮；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛；在锚网（锚喷）支护巷道内开窝时，可以提前采取加补锚网、锚索等方式。,(4)新巷开窝施工期间，要打浅眼，少装药，放小炮；或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。(5)新巷开窝处应及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。若压力增大，则应及时采用适合现场情况的特殊支护。,顶板管理的针对性措施,2.沿空掘巷
5、顶板破碎时，应采取的顶板管理措施(1)避开动压影响 巷道施工要在上阶段回采工作已经结束，避开回采期间的动压影响，待岩层活动稳定后再进行掘巷工作。(2)尽量减小掘进时的空顶面积。放炮前支架紧跟到工作面，放炮后及时架设支架。要减少装药量，避免对顶板的振动。如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。,(3)巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角由80缩小为75，将顶帮用木板等背严接实。(4)擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到挡矸帘的作用。,顶板管理的针对性措施,3.有淋水的工作面、顶板的管理措施 掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的
6、来源，掌握水量的变化。再根据实际条件分别采用探放水措施等方法将水引离工作面。顶板淋水不大时，用风管边吹边喷砂浆止水。有淋水的地段，要加大支架密度、背严顶帮，提高支架的稳定性，防止冒顶事故的发生。,顶板管理的针对性措施,4.掘进工作面过断层、裂隙和岩性突变地带时，应采取的顶板管理措施(1)加强掘进地段的地质调查工作，根据所掌握的地质资料(包括地质构造分布情况与产状以及岩性变化的可能地段)，及时制定具体的施工方法与安全措施。对于特殊地段，要制定针对性措施，否则不能开工。(2)在破碎带中掘进，应做到一次成巷，尽可能缩短围岩暴露时间，减小顶板出露后的挠曲离层，提高顶板的稳定性。,(3)施工中要严格执行
7、操作规程、交接班和安全检查制度。要经常观察围岩稳定状况的变化，及时掌握断层、裂隙带、岩性突变带出露的时间。一旦发现异常要及时处理，防患于未然。(4)掘进工作面临近断层或穿断层带时，巷道支护应尽量采用U型钢可缩性支架支护，棚距要缩小。在距断层前5m左右时，就要采取加强支护措施。(5)采用爆破法落煤岩时，要尽量多打眼、少装药，放小炮，尽量保持围岩的稳定性。如果放炮中顶板难以控制与管理、有冒顶的危险时，应改用手镐方法掘进。,(6)减小空顶距离，及时架设临时支架，永久支护要紧跟工作面迎头。若采用砌碹式支护时，每次掘砌进度不得超过1m。(7)巷道支架背板要严实，提高支架对围岩的支护能力，防止掘进中漏顶或
8、漏帮。(8)当顶板特别松软破碎时，可打撞楔控制破碎顶板。有条件时，也可采用对顶板注浆锚固的方法，增强破碎顶板的稳定性与承载能力。,(9)在顶板岩性突变地段，要及时打点柱支护突变带顶板。对伞檐状危岩要及时敲掉，敲不下来时，要在伞檐下打上点柱或锚杆。(10)巷道临近断层等构造时，要加强对瓦斯的检查以及断层水的疏排工作。,三、冒顶事故的预防与处理,随着掘进工作面的不断向前推进，顶板暴露面积也随着加大，致使顶板经常出现弯曲、下沉、裂隙、掉碴、冒落等，甚至造成生产停顿及人身伤亡的严重事故。为了保证掘进工作面的安全生产，预防巷道顶板事故的发生，必须根据事故发生的原因，采取针对性措施。,第一节 掘进工作面冒
9、顶事故的原因,1.地质方面的原因有：巷道围岩松软或极易风化，如煤、页岩等；巷道围岩节理裂隙发育；巷道通过断层、褶曲等构造变动剧烈地带，岩层破碎；巷道穿过岩层的岩性突然发生变化，在其交界处易产生塌冒，如石门透煤；有害气体涌出，如瓦斯、煤尘。2.由于设计不合理造成的原因有：巷道位置选择不当，使巷道处于松软岩层中；缺乏详细的地质和水文地质资料，使施工缺乏指导，缺少应变措施；支护形式与结构不合理，不足以承受地压等。,3.施工方面的工作失误造成的原因有：对巷道穿过松软岩层缺乏准备；施工措施不当或错误；不是一次成巷，围岩暴露时间过长，造成风化、松动，引起塌冒；支护不符合设计要求，不按作业规程要求架设，忽视
10、质量，使支架不能发挥作用，支架失稳引起塌冒；工作面空顶距离过长，临时支护失效；在松软层中施工，炸药量使用过多，破坏了围岩的稳定性；不进行工作面敲帮问顶工作，对检查和处理浮石重视不够、不及时处理危岩、活矸等。,第二节 掘进工作面冒顶事故的处理方法,一、巷道发生局部冒顶事故的处理方法1.先加固好冒落区前后的完好支架。使用棚子支护的，应根据围岩压力大小加密棚距，把棚子扶正扶稳。棚子之间要安设好拉杆等，使支架形成一个联合体，棚子顶帮要背严刹实。2.及时封顶，控制冒顶范围的扩大。一般是采用架设木垛的方法处理。人员站在安全地点，用长柄工具将冒落的顶部活矸、危岩捣掉。在没有冒落危险的情况下，抓紧时间架好支架
11、，排好护顶木垛，一直到冒顶最高点将顶托住。,3.岩石巷道采用锚喷支护处理冒顶区。具备锚喷支护条件时，应优先考虑采用锚喷支护处理冒顶区。(1)首先将冒落区顶帮活石捣掉，喷射人员站在安全一侧向冒顶区喷射一层30mm50mm厚的混凝土层，先封固顶，然后再封两帮；(2)初喷的混凝土凝固后再打锚杆，并挂网复喷一次，复喷的厚度一般不超过20mm；(3)冒顶处理完，按要求架设金属支架，背严顶帮，四周可充填一层矸石，支架间安设拉杆，使棚子之间联成整体，提高稳定性。,二、冒顶范围较大时的处理方法1小断面快速修复法 顶范围大，影响通风或有人堵在里面等，可用此法。即先架设比原来巷道规格小得多的临时支架，使巷道能暂时
12、恢复使用，等清理完煤矸后再架设永久支架。对冒顶部分的处理是：采用撞楔法把冒落矸石控制住，等顶板不再冒落时，从巷道两侧清除矸石，且边清除边管理两帮，防止煤矸流人巷道。顶帮维护好以后，就可以架设永久支架。,2一次成巷修复法 冒顶面积大的次要巷道和修复时间长短对生产影响不大时适用此法。修理时，可根据原有巷道规格，采用撞楔法一次成巷。撞楔间用木板插严，支架两帮也应背严。撞楔以上必须有较厚的矸石层，如果太薄，还应在冒顶空沿内堆塞厚度不少于0.5m的不然材料或矸石。棚梁与撞楔之间要背实。处理冒顶和架设支架整个过程，应设专人观察顶板。,3.木垛法木垛法是一种比较常用的方法，如巷道冒顶高度在5m以内，冒落长度
13、在10m以上，冒落空间以上岩石基本稳定，就可将冒落的岩石清除一部分，使之形成自然堆积坡度，留出工作人员上、下及运送材料的空间并能通风时，就可以从两边在冒落的煤矸上相向架木垛，直接支撑顶板。,先在冒顶区附近的支架上打两排抬棚，提高支架支撑能力。在支架掩护下出矸。架设前处理人员站在安全地点用长柄工具将顶帮活石处理。架设木垛要保证有畅通的安全出口。架木垛前，在冒落区出口处并排架设两架支架，用拉条拉紧，打上撑杆，使其稳固。打顶柱，但要在穿杆上铺上坑木或荆笆的条件下进行，防止掉矸伤人。架木垛时，第一个木垛最上一层应用护顶穿杆，以保证架第二个木垛时的安全。木垛要撑上顶，靠上帮，靠板处要背一层荆笆，用楔子背
14、紧。然后架第二个木垛，以此类推一直到处理完毕。,4.打绕道法如果冒顶长度大，不易处理以及冒顶堵人时，可打绕道，绕过冒落区去抢救被堵人员，或绕过冒落区后再转入正常掘进。,四、冒顶前的常见预兆1发出响声 岩层下沉断裂，顶板压力急剧增大时，木支护就会发出劈裂声，并出现折断现象；金属支柱的活柱急速下缩，也会发出很大声响；液压支架或支柱，安全阀经常开启，喷出液体时，也有“吱吱”的声响，有时也可听到采空区内顶板断裂的闷雷声。,2掉渣(俗称“煤雨”)顶板严重破裂时，折梁断柱现象增加，出现顶板掉渣现象。掉渣越多，说明顶板压力越大。在人工假顶下，如灌浆铺网效果不好，冒落的碎矸石和煤渣更多，这就是发生冒顶的危险信
15、号。3片帮 冒顶前煤壁所受压力增加，使煤壁变得松软，片帮量比平时增加。,4出现裂缝、裂缝增加或扩大 顶板的裂缝，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。人们常常在裂缝中插上木楔子，看它是否松动或掉下来，观察裂缝是否扩大，以便作出预报。有时也用其他方法监测裂缝的动态。,5脱层(也称“离层”)顶板快要冒落的时候，往往出现脱层现象。检查是否脱层可用“问顶的方法，如果声音清脆，表明顶板完好，如果顶板发出“空空”的响声，说明上下岩层之间已经脱离。,6漏顶 破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒落以前，有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶漏空、支架松动。
16、顶板岩石继续冒落，就会造成因支架不吃劲而没有声响就冒顶。,7瓦斯涌出量突然增加 当巷道围岩正常时，其瓦斯涌出量应当是在某一数值左右浮动或徘徊，当工作面瓦斯浓度突然增加时，说明巷道的围岩空隙或瓦斯的分子间距大了，使得瓦斯易于涌出。,8顶板有淋水而且逐渐增大 一般岩石含水后，其强度降低1513，软岩强度降低幅度更大。我们都知道，顶板的岩层是由岩块组成的，这是由于岩层里的节理和裂隙造成的，当顶板好，说明是由大的岩块组成的；当顶板破碎，说明是由小的岩块组成的。当顶板有水时，水就要沿着顶板的层理或岩块间的节理和裂隙面渗出或下流，致使岩块间的摩擦力减小而极易滑落(也即工人们常说的“水滑矸”)，尤其是淋水逐
17、渐增大时更加危险。,五、巷道冒顶事故的主要预防措施,1、严格执行煤矿安全规程、作业规程及施工措施的规定：“巷道更换支护时，拆除原有支护前，应先加固临近支护，拆除原有支护后，必须及时排除顶帮活矸，必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。”棚腿柱脚必须接触实底，不得打在浮矸上。要按专门措施要求进行安全施工，决不允许冒险作业。撤换支架的工作应连续进行，否则每次工作结束前，必须及时 接顶封帮，确保工作地点的安全。,巷道冒顶事故的主要预防措施,2、选择合理的巷道位置，要求巷道位置既能满足生产需要，又位于围岩较稳定、能避开支承压力带的高峰区内。为此，可推广沿
18、空留巷、沿空掘巷、将围岩巷道布置在集中支承压力影响范围以外，或将主要巷道位于跨采后采空区应力降低区内，并使掘进与回采保持合理的滞后距离，做到不受或少受回采的影响。,巷道冒顶事故的主要预防措施,3、严禁空顶作业，必须采用超前支护或内注式单体液压支柱为临时支护。套修必须坚持架棚1架拆1架，严格坚持先架后回的原则。拱形支架拆卡缆时，顶梁下方必须打一棵中柱支撑，工作人员不得面对卡缆，防止螺母崩出伤人，并严禁大拆大回。巷道翻修一般不准许爆破，必须爆破时，应制定放小炮的安全措施，报矿总工程师审批后执行。,巷道冒顶事故的主要预防措施,4、遇地质条件变化时按照专项安全技术措施组织施工 当地质条件及围岩发生变化
19、，需要改变支护形式时，必须先补报安全技术措施，经矿总工程师批准后执行，任何人不得随意改变支护方式。一般在距断层前5m时，要加密支架，做到一次成巷，缩短围岩暴露时间，短段砌每段不超过1m，或采用锚、网、架或锚、架、喷联合支护紧跟到迎头。断层带特别破碎时采取撞楔法通过。有条件时，采用注浆固结或用压注树脂法固化破碎围岩。,巷道冒顶事故的主要预防措施,5、维修老巷时，必须从有安全出口及支架完好的地点开始，由外向里进行，保持后退通道畅通，严禁多段同时拆修。在斜巷及立眼维修时，必须架设安全操作平台，加固眼内支架，保证行人及煤(矸)溜放畅通不堵塞下眼口，并严格执行防倒、防滑、防坍冒的安全措施。其他均要求严格
20、按巷道维修操作规程执行。,巷道冒顶事故的主要预防措施,6、防止爆破崩歪，崩倒迎头支架 严格按作业规程中爆破说明书的规定进行钻眼、装药和爆破。要合理布置炮眼，特别是掏槽眼的位置及角度要合适，装药量要合理。临近及通过断层破碎带时，应用手镐刷顶打撞楔配合放小炮或震动炮。如破碎围岩难以控制时，应暂停爆破而采用手镐掘进，防止爆破崩歪、崩倒迎头支架。崩歪、崩倒支架后要及时扶正修复，修复工作必须从外向里逐架进行。,巷道冒顶事故的主要预防措施,7、必须按作业规程规定的支护设计进行巷道支护 采用架棚支护方式的巷道，必须使用拉杆或撑木。木棚、金属支架在迎头10棚以内，还必须打“钯锯子”或设“防倒器”，使支架形成一个联合整体。对地质构造区、冒顶区、压力集中区或冲击地压区应缩小棚距。拱形棚子卡缆必须使用设计规定的配套卡缆，其扭紧力矩不小于作业规程的规定。每个掘进及巷修工作面都要配备有扭矩指示器的扳手，并设专人巡回紧固卡缆，班组长要每班检查1次。支架与顶帮之间空隙要按作业规程要求，将顶帮背实及煞紧，不得空顶空帮。单孔长距离掘进，要经常检查工作面后方巷道支架，发现有断梁伤腿或严重变形的支架，应撤出工作人员，及时修复加固后再掘进。,谢谢大家！,
