回采工作面是煤礦井下生產(chǎn)的第一線，提高工作面的單產(chǎn)是提高礦井原煤產(chǎn)量和降低原煤成本的關(guān)鍵。但是，在回采工作面推進(jìn)過程中，經(jīng)常有突然涌水、火災(zāi)、瓦斯、煤塵爆炸和大面積冒頂?shù)葹?zāi)害的侵?jǐn)_。其中，頂板事故則是影響工作面生產(chǎn)的一大隱患。由于各種頂板事故的原因是不盡相同的，它們的顯現(xiàn)形式也有差異。因此，正確區(qū)分各種頂板事故，掌握相應(yīng)的措施，對(duì)回采工作面安全生產(chǎn)以及提高礦井原煤產(chǎn)量都有著重要的意義。
1局部冒頂事故的原因及其預(yù)防措施
在回采工作面推進(jìn)過程中局部冒頂事故時(shí)有發(fā)生，這類事故發(fā)生在破碎頂板的條件下(如頁巖、煤頂、再生頂板等)。根據(jù)回采工作面的回采工藝過程和事故產(chǎn)生的原因不同，這類事故又可分為:采煤過程中發(fā)生的局部冒頂事故和回柱過程中發(fā)生的局部冒頂事故。
1.1事故原因分析
采煤過程中發(fā)生的局部冒頂事故，主要原因是由于采煤過程中破碎頂板沒有得到及時(shí)支護(hù)，頂板大面積出露和頂板懸露的時(shí)間過長，而導(dǎo)致直接頂受壓變形，遭到破壞，或者，雖然對(duì)破碎頂板進(jìn)行了及時(shí)支護(hù)，但由于支柱支設(shè)質(zhì)量不好而造成了直接頂局部冒頂。回柱過程中發(fā)生的局部冒頂事故，主要原因是因回柱操作方式不合理，先回承壓柱，引起周圍破碎頂板冒落，導(dǎo)致大塊研石推倒支柱，使鄰近破碎頂板失去支護(hù)而造成的。
1.2預(yù)防措施
(1)在摸清頂板性質(zhì)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真做好破碎頂板情況的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。采煤過程中要強(qiáng)化安全防范意識(shí)，認(rèn)真觀察頂板變形情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，不留后患。
(2)合理選擇工作面推進(jìn)方向和回采工藝方式。為了防止頂板出露后因下沉量加大，破碎加劇，而導(dǎo)致頂板冒落，回采工作面要盡量垂直裂隙推進(jìn)。在回采工藝方式上，如果采用炮采，應(yīng)當(dāng)采取小范圍放小煤“開窗口，的方式，防止頂板大面積出露;如果是機(jī)采應(yīng)選擇單滾筒采煤機(jī)，盡量減少無立柱空間的寬度，減少頂板出露面積。
(3)采取合理的支護(hù)方式。在回采工作面推進(jìn)過程中，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明在破碎頂板條件下，支護(hù)時(shí)，首先必須支護(hù)好剛裸露的頂板。因此，對(duì)采煤后出露的頂板要及時(shí)支護(hù)，在支護(hù)方法上，應(yīng)盡量垂直裂隙掛梁，并且，合理的支護(hù)密度應(yīng)保證與裂隙間距相適應(yīng)。
(4)加強(qiáng)支柱的支設(shè)質(zhì)量。當(dāng)支柱支設(shè)的質(zhì)量較差時(shí)，由于頂板受力不均勻，造成個(gè)別區(qū)域應(yīng)力集中，破壞了頂板完整性。或支設(shè)支柱時(shí)，支柱的初撐力不足，使頂板在暴露初期產(chǎn)生了過大的離層或者過早的斷裂，破壞了頂板自身的完整性，造成局部冒頂。因此，在支設(shè)支柱時(shí)，不能將支柱支在浮研上，必須找真頂和實(shí)底支設(shè)支架，保證支架的整體工作特性。另外，要盡量增大支柱的初撐力，目前一般認(rèn)為初撐力為工作阻力的50%比較適宜。
(5)采取正確的回柱方法。采取正確的回柱方法是防止頂板冒落的重要環(huán)節(jié)。在回采過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行工作面的操作規(guī)程，采取正確的回柱方法，以確保支柱承載均勻，防止頂板壓力向局部支柱集中，使支柱承載不均勻，造成局部頂板破碎給回柱工作帶來困難。
2直接頂運(yùn)動(dòng)造成的切頂垮面事故原因及其控制措施
2.1事故發(fā)生的條件
(1)煤層條件。頂板垮面事故大多數(shù)發(fā)生在煤層厚度超過1.5m，煤層傾角大于20o的單一煤層，或煤層下分層開采時(shí)。在這種情況下，煤層頂板有足夠的運(yùn)動(dòng)空間，頂板在自重的作用下沿傾斜方向會(huì)產(chǎn)生較大的下滑力。此時(shí)，在下滑力的牽引下，頂板容易出現(xiàn)裂隙而加劇破碎。
(2)開采技術(shù)條件。在老頂來壓之前，由于這個(gè)階段頂板下沉量小，支架上的壓力較小，直接頂容易離層，造成支架穩(wěn)定性降低，且容易被推倒，或由于采空區(qū)冒落波及采場推倒支柱;在采煤、放頂過程中引起工作面發(fā)生局部冒頂事故，使頂板失去下部巖層對(duì)它的依托和上部巖層對(duì)它的牽制作用;工作面支護(hù)不合理，支柱初撐力低，輔助結(jié)構(gòu)壓縮量大，支柱鉆底，造成頂板離層，以及由于支護(hù)方式不當(dāng)，支柱反力方向不對(duì)，穩(wěn)定性低，造成了回采工作面支架沒有阻止頂板沿傾斜下滑的能力。
2.2控制措施
(1)必須加強(qiáng)回采工作面日常頂板管理工作，防止回采工作面局部冒頂事故的發(fā)生。
(2)做好頂板情況的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。首先，加強(qiáng)對(duì)頂板的下滑可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)煤頂板是否存在下滑的煤層條件;頂板在傾斜方向上是否被切斷而失去上部的牽制作用;是否存在有允許頂板下滑的空間。其次，根據(jù)煤壁片幫、頂板下沉量及支柱載荷有明顯變化等現(xiàn)象，對(duì)頂板可能下滑的地點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行判斷，及時(shí)進(jìn)行控制和管理。
(3)進(jìn)行正確的支護(hù)控制設(shè)計(jì)。頂板沿傾斜方向的下滑力一般可由下式估算:
t=qsinx=mllrsinx
式中m—下滑的直接頂厚度，m;
l—回采工作面控頂距，m;
l—頂板沿傾斜方向可能下滑的范圍，m;
x—煤層傾角，o;
r—直接頂容重，t/m?;
根據(jù)上式估算的下滑力大小，確定增加傾斜抬棚的數(shù)量，以提高對(duì)抗頂板下滑的能力，提高支柱的初撐力，保證足夠的支護(hù)阻力，防止直接頂離層;另外，也可沿切頂線，架設(shè)叢柱或排柱，控制頂板下沉。實(shí)踐證明，在條件允許的情況下，采用單體液壓支柱或金屬摩擦支柱加傾斜抬棚控制頂板，效果顯著。
(4)注意支架支護(hù)的效果。回采工作面支架支護(hù)，必須與礦壓顯現(xiàn)情況相適應(yīng)，支護(hù)時(shí)，支柱必須有一定的迎山角。
總之，對(duì)于回采工作面頂板事故應(yīng)采取綜合性的預(yù)防措施，同時(shí)，還要根據(jù)煤層的具體地質(zhì)條件，特別是煤層頂板條件，選擇合理有效的技術(shù)措施，才能很好地防止頂板事故的發(fā)生，取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。