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[摘要]本文主要阐述了复合顶板推垮型冒顶事故的特点、可能出现冒顶的地点，及其预防措施等问题。
[关键词]复合顶板；推垮型冒顶；原因；防治
中图分类号:TD81 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0303-01
1、复合顶板
近些年来，在大型煤矿安全事故中，复合顶板推垮型冒顶事故占一定的比例，实质上，复合顶板是离层性顶板，由"下软上硬"的岩层构成。下部软岩层可能是一个整层，也可能是由几个分层组成的分层组。采動后下部岩层因岩石强度较低，或由于分层薄，向下弯曲多，而上、下部岩层间又无太大的黏结力。
复合顶板有三种主要特征：煤层顶板，由下"软"上"硬"不同岩性的岩层构成；“软”“硬”岩层之间夹有煤线或薄层软弱岩层;下部“软”岩层的厚度一般大于0.5m，小于3.0m。同时，在伪顶厚度超过0.5m时，超过的厚度随采随冒的软弱岩层不叫“伪顶”，现场一般采用“假伪顶”开采。这种状态下，煤层顶板是复合顶板。
厚煤层应用倾斜分层下行垮落开采时，第二分层以下分层一般处在再生顶板以下。若再生顶板的厚度为0.5m-3.0m，其上为“软”、“硬”岩层或咬合住的断裂岩块，再生顶板与它无太大的黏结力，而在回采第二分层及以下分层时，此分层也处于再生的复合顶板。
2、冒顶的特点
在冒顶前采煤工作面顶板压力较小，支架也无变形或损坏，金属支柱也无下缩现象。在一般情况下，冒顶前采煤工作面直接顶已沿煤帮断裂。冒顶后支柱也未折损，仅可能倾倒，大部分是沿煤层倾斜方向向下倾倒，但也有向采空区倾倒的现象。冒顶后上部硬岩层大面积是悬而不冒，一般条件下是冒落几块大块。冒顶在所有工序中都可能出现，而在一般情况下出现在回柱放顶过程中。冒顶通常出现在距切眼不远处。大部分情况是冒顶前无明显征兆，推垮型冒顶出现在时速快，来势猛烈，不可抗拒；有时推垮前会出现征兆，能发生采空区支柱向下倾斜，沿煤帮及采空区边缘顶板掉渣等现象这时还可以组织人员迅速撤离。
3、可能出现冒顶的地点
有复合顶板的采煤工作面中，可能出现推垮型冒顶的地点主要有：开切眼附近；破碎带（断层、裂隙等）附近；尖灭构造附近；老巷（走向或倾向的）附近；掘进上区段运输巷时破坏了复合顶板的地点；局部冒顶区附近；倾角较大的地段；顶板岩层含水的地段。
4、预防措施
（1）常规措施。在复合顶板条件下出现推垮型冒顶有其随机性。尽管这样，只要针对出现的原因要采取有效的对策措施，是可以避免冒顶事故发生的。如：一些煤层多次出现推垮型冒顶，以掩护式液压支架代替单体支架支撑顶板后，解决支护的稳定性问题，杜绝推垮型冒顶事故。同时，对具有复合顶板煤层改变它的采煤方法，把原来采用的走向长壁改为倾斜长壁采煤，因阻断了六面体的去路，所以，有效地避免了推垮型冒顶事故。现在，大多数采煤工作面具有复合顶板，其中少数工作面可采用综采和俯斜长壁开采，大量使用单体支架的走向长壁工作面，要对其提出预防复合顶板推垮型冒顶的措施。
从阻止形成推垮型冒顶的条件出发，具体措施如下：一是运用伪俯斜工作面，并使垂直工作面向下倾角达4°~6°。在煤层沿走向起伏不平时，可能影响这个措施。二是工作面区段运输巷不挑复合顶板掘进。工作面区段运输巷是工作面的顶板冒落区，随工作面的不断推进，输送机随之移动，机头的特种支架反复移支，使得复合顶板的离层严重，支架若全部处在失稳状态，随时都有可能发生冒顶。三是工作面始采时不可反推。若工作面顶板是复合顶板，开切眼处顶板已离层断裂，在反推范围初次来顶时，可能在原开切眼处诱发推垮型冒顶。为避免冒顶事故发生，要采用单体液压支柱和金属顶梁支护，或采用锚杆和单体液压支架混合支护。四是控制采高。就是使软岩层冒落后超过采高。五是尽可能防止区段回风巷与工作面斜交。因其断层对地质构造的切割，工作面与区段回风巷相交发生一个三角地带时。在此三角地带中因一面是工作面煤壁，另一面是断层煤柱。上位硬岩层由于支承条件好而不易下沉，这就增加了下位软岩层离层的可能性。在此三角带中，每日均存在初次垮落的问题，顶板压力显现有明显的差别；三角区内压力较小，在初次垮落的地段压力又较大，可能认为三角地区安全，未采取有效措施，就可能出现重大的推垮型冒顶事故。为避免这类事故发生，要把工作面布置成正交，或大于60°的角斜交。六是灵活地运用戗柱或戗棚，使它们迎六面体的可移动方向。
（2）改进支架。除以上几条措施外，还有两条从解决采煤工作面支架稳定性出发的措施可以采用。
一是采用“整体支架”。在使用摩擦支柱和金属铰接梁的采煤工作面中，用拉钩式连接器将每排支柱从工作面上端至工作面下端都连接起来。
在走向上支架已由铰接顶梁连成一体，再加上沿倾斜用拉钩式连接器连成一体，这就在采煤工作面中构成了一个稳定的能阻止六面体下推的“整体支架”。不是一个工作面回采的全过程都使用它，只是在开切眼附近用，工作面初次来压后就不用。所以，在远离开切眼地段，因没有整体支架的防护，也会出现过推垮型冒顶。
在煤层顶板平坦，又不能由于基本顶来压发生台阶下沉时，应采用十字铰接顶梁与单体支柱组成整体支架。
若在金属支架铰接顶梁支护下，增加二排木梁金属柱的倾斜对接抬棚和戗棚，木梁会部分嵌入金属柱，木梁棚子一个一个地对接着，也可能形成整体支架。
二是提高单体支柱的初撑力及其刚度。
现在，采煤工作面中使用的单体支柱一般是单体液压支柱和摩擦式金属支柱。外注式单体液压支柱每根初撑力可达78-114kN,用于具有复合顶板的工作面的支护。摩擦支柱的初撑力较小，在采用木楔支紧柱子时，初撑力在5kN左右，始动阻力不超过15kN；在用3t液压升柱器支紧柱子时，初撑力为10kN以上，始动阻力为30kN左右，这就难以避免复合顶板推垮型冒顶。用提高支柱本身的初撑力以解决单体支架的稳定性问题，不但能避免推垮型冒顶，还在工作面开采的全过程能发挥作用。由于提高摩擦支柱的初撑力较为困难还不稳定，所以，对具有复合顶板的煤层要采用单体液压支柱。
复合顶板采煤工作面采用单体液压支柱后，一定要加强对单体液压支柱的管理，确保采煤工作面的安全。必须采取有效措施确保支柱达到其额定的初撑力。
[关键词]复合顶板；推垮型冒顶；原因；防治
中图分类号:TD81 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0303-01
1、复合顶板
近些年来，在大型煤矿安全事故中，复合顶板推垮型冒顶事故占一定的比例，实质上，复合顶板是离层性顶板，由"下软上硬"的岩层构成。下部软岩层可能是一个整层，也可能是由几个分层组成的分层组。采動后下部岩层因岩石强度较低，或由于分层薄，向下弯曲多，而上、下部岩层间又无太大的黏结力。
复合顶板有三种主要特征：煤层顶板，由下"软"上"硬"不同岩性的岩层构成；“软”“硬”岩层之间夹有煤线或薄层软弱岩层;下部“软”岩层的厚度一般大于0.5m，小于3.0m。同时，在伪顶厚度超过0.5m时，超过的厚度随采随冒的软弱岩层不叫“伪顶”，现场一般采用“假伪顶”开采。这种状态下，煤层顶板是复合顶板。
厚煤层应用倾斜分层下行垮落开采时，第二分层以下分层一般处在再生顶板以下。若再生顶板的厚度为0.5m-3.0m，其上为“软”、“硬”岩层或咬合住的断裂岩块，再生顶板与它无太大的黏结力，而在回采第二分层及以下分层时，此分层也处于再生的复合顶板。
2、冒顶的特点
在冒顶前采煤工作面顶板压力较小，支架也无变形或损坏，金属支柱也无下缩现象。在一般情况下，冒顶前采煤工作面直接顶已沿煤帮断裂。冒顶后支柱也未折损，仅可能倾倒，大部分是沿煤层倾斜方向向下倾倒，但也有向采空区倾倒的现象。冒顶后上部硬岩层大面积是悬而不冒，一般条件下是冒落几块大块。冒顶在所有工序中都可能出现，而在一般情况下出现在回柱放顶过程中。冒顶通常出现在距切眼不远处。大部分情况是冒顶前无明显征兆，推垮型冒顶出现在时速快，来势猛烈，不可抗拒；有时推垮前会出现征兆，能发生采空区支柱向下倾斜，沿煤帮及采空区边缘顶板掉渣等现象这时还可以组织人员迅速撤离。
3、可能出现冒顶的地点
有复合顶板的采煤工作面中，可能出现推垮型冒顶的地点主要有：开切眼附近；破碎带（断层、裂隙等）附近；尖灭构造附近；老巷（走向或倾向的）附近；掘进上区段运输巷时破坏了复合顶板的地点；局部冒顶区附近；倾角较大的地段；顶板岩层含水的地段。
4、预防措施
（1）常规措施。在复合顶板条件下出现推垮型冒顶有其随机性。尽管这样，只要针对出现的原因要采取有效的对策措施，是可以避免冒顶事故发生的。如：一些煤层多次出现推垮型冒顶，以掩护式液压支架代替单体支架支撑顶板后，解决支护的稳定性问题，杜绝推垮型冒顶事故。同时，对具有复合顶板煤层改变它的采煤方法，把原来采用的走向长壁改为倾斜长壁采煤，因阻断了六面体的去路，所以，有效地避免了推垮型冒顶事故。现在，大多数采煤工作面具有复合顶板，其中少数工作面可采用综采和俯斜长壁开采，大量使用单体支架的走向长壁工作面，要对其提出预防复合顶板推垮型冒顶的措施。
从阻止形成推垮型冒顶的条件出发，具体措施如下：一是运用伪俯斜工作面，并使垂直工作面向下倾角达4°~6°。在煤层沿走向起伏不平时，可能影响这个措施。二是工作面区段运输巷不挑复合顶板掘进。工作面区段运输巷是工作面的顶板冒落区，随工作面的不断推进，输送机随之移动，机头的特种支架反复移支，使得复合顶板的离层严重，支架若全部处在失稳状态，随时都有可能发生冒顶。三是工作面始采时不可反推。若工作面顶板是复合顶板，开切眼处顶板已离层断裂，在反推范围初次来顶时，可能在原开切眼处诱发推垮型冒顶。为避免冒顶事故发生，要采用单体液压支柱和金属顶梁支护，或采用锚杆和单体液压支架混合支护。四是控制采高。就是使软岩层冒落后超过采高。五是尽可能防止区段回风巷与工作面斜交。因其断层对地质构造的切割，工作面与区段回风巷相交发生一个三角地带时。在此三角地带中因一面是工作面煤壁，另一面是断层煤柱。上位硬岩层由于支承条件好而不易下沉，这就增加了下位软岩层离层的可能性。在此三角带中，每日均存在初次垮落的问题，顶板压力显现有明显的差别；三角区内压力较小，在初次垮落的地段压力又较大，可能认为三角地区安全，未采取有效措施，就可能出现重大的推垮型冒顶事故。为避免这类事故发生，要把工作面布置成正交，或大于60°的角斜交。六是灵活地运用戗柱或戗棚，使它们迎六面体的可移动方向。
（2）改进支架。除以上几条措施外，还有两条从解决采煤工作面支架稳定性出发的措施可以采用。
一是采用“整体支架”。在使用摩擦支柱和金属铰接梁的采煤工作面中，用拉钩式连接器将每排支柱从工作面上端至工作面下端都连接起来。
在走向上支架已由铰接顶梁连成一体，再加上沿倾斜用拉钩式连接器连成一体，这就在采煤工作面中构成了一个稳定的能阻止六面体下推的“整体支架”。不是一个工作面回采的全过程都使用它，只是在开切眼附近用，工作面初次来压后就不用。所以，在远离开切眼地段，因没有整体支架的防护，也会出现过推垮型冒顶。
在煤层顶板平坦，又不能由于基本顶来压发生台阶下沉时，应采用十字铰接顶梁与单体支柱组成整体支架。
若在金属支架铰接顶梁支护下，增加二排木梁金属柱的倾斜对接抬棚和戗棚，木梁会部分嵌入金属柱，木梁棚子一个一个地对接着，也可能形成整体支架。
二是提高单体支柱的初撑力及其刚度。
现在，采煤工作面中使用的单体支柱一般是单体液压支柱和摩擦式金属支柱。外注式单体液压支柱每根初撑力可达78-114kN,用于具有复合顶板的工作面的支护。摩擦支柱的初撑力较小，在采用木楔支紧柱子时，初撑力在5kN左右，始动阻力不超过15kN；在用3t液压升柱器支紧柱子时，初撑力为10kN以上，始动阻力为30kN左右，这就难以避免复合顶板推垮型冒顶。用提高支柱本身的初撑力以解决单体支架的稳定性问题，不但能避免推垮型冒顶，还在工作面开采的全过程能发挥作用。由于提高摩擦支柱的初撑力较为困难还不稳定，所以，对具有复合顶板的煤层要采用单体液压支柱。
复合顶板采煤工作面采用单体液压支柱后，一定要加强对单体液压支柱的管理，确保采煤工作面的安全。必须采取有效措施确保支柱达到其额定的初撑力。