第三章采煤工作面顶板事故 第一节顶板事故分类
在煤矿的采掘过程中，如果顶板处理不当，就会发生冒落，轻则影响生产，重则造成人员伤亡，这就是顶板事故。
1954～1985年期间，顶板事故的死亡人数占总事故的死亡人数的45％；1986~1992年顶板事故死亡人数占总死亡人数的40％；2001～2003年顶板事故死亡人数占总死亡人数的35.67％。由以上数据可以看出随着我国对顶板事故灾害的研究，顶板事故比例正处于逐渐减小的趋势。为了更进一步减少和杜绝采煤工作面及巷道顶板事故，必须研究顶板事故形成的条件、机理和要采取的预防措施。这就要求首先要对顶板事故进行科学的分类。
一、按事故的力源分类
按力源可将采煤工作面冒顶事故分为漏冒型、压垮型和推垮型三大类。 ① 漏冒型冒顶，是由于已破碎的顶板没有得到有效预防而冒落导致的冒顶。 包括：大面积漏冒型冒顶；局部漏冒型冒顶；靠煤壁附近的局部冒顶；工作面上下出口的局部冒顶；地质破坏带附近的局部冒顶；放顶线及其附近的局部冒顶。
② 压垮型冒顶，是由垂直于层面方向的顶板力压坏采煤工作面支架而导致的冒顶。 包括：基本顶来压时的压垮型冒顶；厚层难冒顶板的大面积冒顶；直接顶导致的压垮型冒顶。
③ 推垮型冒顶，是由平行于层面方向的顶板力推倒采煤工作面支架而导致的冒顶。 包括：复合顶板推垮型冒顶；金属网下推垮型冒顶；大块游离顶板旋转推垮型冒顶；采空区冒矸冲人采煤工作面的推垮型冒顶。
此外，还可能出现漏、压、推综合型冒顶。 二、按事故的大小分类
煤矿中常习惯于将采煤工作面冒顶事故分为局部冒顶和大型冒顶两大类。
①局部冒顶，是指范围不大、伤亡人数不多(每次死亡1～2人)的冒顶。常发生在靠煤壁附近、采煤工作面两端、放顶线附近及地质破坏带附近。
局部冒顶压、漏、推三种类型都有，煤壁附近以漏为主，采煤工作面两端有漏有压，放顶线附近有漏有推，地质破碎带以漏推为主。煤矿中局部冒顶的次数比大型冒顶多得多，总的危害比较大。
②大型冒顶，是指冒顶范围较大、伤亡人数较多(每次死亡人数3人及3人以上)的冒顶。它包括两端来压时的压垮型冒顶、厚层难冒落的大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏冒型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲入采煤工作面的推垮型冒顶等。
在本章中对局部冒顶及大型冒顶中的压垮型、漏冒型、推垮型冒顶机理和防治措施进行阐述。
第二节局部冒顶事故的防治
一、局部冒顶的分类
我国煤矿顶板事故死亡人数，约占煤矿死亡人数的40％～50％。80％的顶板事故发生在采煤工作面，而采煤工作面的顶板事故中，局部冒顶约占70％。因此，认真分析、研究局部冒顶事故的原因及防治措施具有极其重要的意义。
局部冒顶事故的特点是范围小，一次死亡人数只有一个或两个，人们错误地认为这类零打碎敲的偶然性事故缺乏规律性，很难避免。其实不然，通过对采煤工作面发生局部冒顶事故分析表明，绝大多数局部冒顶事故的发生是有条件的，具有一定规律性。只要采用正确的手段实现对顶板的监测，掌握其规律，并提前采取针对性预防措施，将顶板管理建立在科学的基础上，绝大部分事故是可以杜绝的。
局部冒顶实质上是控顶区内已破碎的直接顶失去有效的支护而造成的。从工序与发生的地点看，局部冒顶可分为四类：①靠近煤壁的局部冒顶；②上下出口的局部冒顶；③放顶线附近的局部冒顶；④地质破坏带附近的局部冒顶。
二、靠近煤壁的局部冒顶
采煤过程中这类事故的发生是由于裸露的破碎顶板得不到及时支护或支护不当、支护质量不好造成的。
1.冒顶原因
1由于原生构造及采动等原因，○在一些煤层的直接顶中，存在着许多原生裂隙，这就很
容易形成具有“人字劈”、“升斗劈”等游离岩块的镶嵌型顶板，如图4—4所示。
②在采煤或爆破落煤后，如果得不到及时支护或支柱打得不紧，这类游离岩块受采动影响后，就会逐渐脱离岩体，无约束地自由下移、冒落，以致造成局部冒顶事故。当采用爆破法采煤时，如果炮眼布置不恰当或装药量过多，也可能在爆破时崩倒支架而导致局部冒顶。
③当基本顶来压时，煤壁附近的直接顶可能破碎，如果煤层本身强度较低，则容易片帮，从而扩大了无支护空问，也会造成局部冒顶。
2.防治措施
①采取正确的支护方法。对采煤后露出的顶板要采用及时支护、超前支护的支护方式，如图4—5所示正悬臂交错顶梁支架、图4—6所示正倒悬臂错梁直线柱支架。在架设支架前必须敲帮问顶，以防岩块掉落伤人。支架密度和裂隙间距要相适应，裂隙方向与支护方式要
合理，同时支柱要有足够的初撑力，支得稳、抗得住，力求控制裂隙的发展、岩块的移动与滑落。
②炮采时，炮眼布置及装药量要适度、合理，采用小范围爆破方式，尽量避免崩倒支架。 ③对易片帮的煤层，尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，一旦片帮，宜掏梁窝超前支护，防止冒顶。
应该注意，使用单体支架的工作面，当直接顶很破碎时，采用采煤机采煤相当困难。这是因为机道宽度需要1.2m左右。使用铰接顶梁时，梁端距煤壁往往在0.3m以上。所以，即使采用正悬臂梁交错顶梁支护或正倒悬臂错梁直线柱支护，也解决不了梁端距过大的问题。
为在很破碎的直接顶板下能使用采煤机采煤，煤炭科学研究总院北京开采所与徐州矿务集团有限公司合作，研制并试验成功了HLD－500型短顶梁，当采煤机截深为0.5m时，这种短顶梁与1m长铰接顶梁配合使用，使工作面的梁端距缩小到0.05m。
HLD－500型短顶梁称为移动替换顶梁。短顶梁身长0.811m，有效长度为0.5m，靠圆销和楔件与基本顶梁联接，梁端允许载荷30kN。它既能及时支护，又能缩小端面距，而且不影响基本顶梁的使用，如图4－7所示。
当机道宽度为1.15m时，采用1m长铰接顶梁，若柱前、后梁长各为0.6m和0.4m，则梁端面距为0.55m。安一节0.5m的短梁后，梁端面距就只有0.05m了。采煤机割第一刀煤