三、全部垮落法控制顶板时顶板垮落规律及安全措施 (一)采煤工作面直接顶初次垮落及安全措施
采煤工作面由开切眼开始推进时，直接顶是完整的，随着工作面煤壁向前推进，采空区的直接顶悬露面积不断扩大，所承受的矿山压力逐渐增大，当这一压力超过了直接顶所能承受的强度时，直接顶将发生下沉、离层直至垮落，称为直接顶的初次垮落。
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直接顶初次垮落是工作面开采后的第一次大范围岩层的垮落，矿山压力显现明显，有时甚至会造成大面积支柱倾倒，工作面发生大面积冒顶事故等。一般要采取的霉全措施有：
(1)严格执行工作面作业规程的要求，必须在区(队)长、技术人员和矿安监员的现场监督指导下进行初次放顶。
(2)加强工作面的支护，增设抬棚戗柱，增强支柱的稳定性。
(3)炮采工作面应严格控制炮眼装药量，防止因装药量大造成引发顶板事故。
(4)挂梁后要及时打好贴帮柱支护煤帮顶板，减少空顶时间。
(二)采煤工作面老顶的周期来压及安全措施
在老顶初次来压以后，顶板结构将会由垮落前的双支撑梁或板状结构变为悬臂梁状态。随着回采工作面的继续推进，老顶悬臂梁达到一定长度后，在其自重和上覆岩层的作用下，又会断裂与垮落。悬臂梁将始终经历稳定一失稳一稳定的变化过程，这种变化将周而复始。这种由于老顶周期破断在采煤工作面引起的矿压显现称为周期来压。两次周期来压的间隔时间称为来压周期。两次周期来压期间工作面推进的距离称为周期来压步距。周期来压步距取决于老顶的岩性、厚度以及老顶上方岩层的组成情况等，周期来压步距要比初次来压步距小。一般为6～30m，大多数为10～15m。老顶周期来压的形成过程如图4—5所示。
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图4-5 老顶周期垮落示意图 L2-周期垮落步距；h-直接顶厚度；m-煤层厚度 周期来压的矿压显现是：顶板下沉速度急剧增长，顶板下沉量增大，并出现台阶下沉。工作面的支柱载荷普遍增加，使用液压支柱时并有安全阀开启泄载现象，使用摩擦支柱时支柱下缩明显，并伴有顶板突然松动的板炮声；煤壁片帮严重，木材背板被挤压劈裂等。
不是所有工作面都有周期来压现象。有周期来压的工作面，其来压强度、周期来压步距差异很大。对使用单体支架的工作面一般应采取以下措施：
(1)要掌握周期来压步距。和初次来压类似，周期来压步距可以用同类顶板类比、矿压观测或计算求得。周期来压步距要比初次来压步距小得多。
(2)工作面周期来压时要加强支护强度和密度。
(3)为了减少工作面支柱的载荷，周期来压时可适当减少控顶距离。
(4)周期来压步距与地质因素有关，而微小的地质因素往往又不易发现，因而接近周期来压时要认真观察来压象征，以便及时采取应急措施。
(三)工作面过断层、褶曲等地质破坏带时的顶板控制采煤工作面过断层或褶曲时，煤层的走向、倾斜、厚度往往发生明显的变化，顶底板不平整，岩石松散破碎、煤层裂隙多，煤质变软，光泽变暗，淋水增大，瓦斯涌出量增多等现
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象，这种情况最容易发生顶板事故，因此需加强工作面的顶板控制，主要采取以下措施：
(1)工作面过断层时，首先要根据断层落差大小选择合理的过断层方法。过断层的方法有两种，一种是绕过断层，当断层落差较大，影响范围广，可绕过断层带重新开掘工作面回采；另一种是硬过断层，在断层落差小的地方，采取挑顶卧底的措施，如采用采煤机硬割过去。
(2)过断层常用的支架方式。在断层附近，工作面顶板压力一般都比较大，为了加强顶板支护，在断层附近都要打木垛，断层断面处要打上戗柱，柱根要支在硬底上。打戗柱是适于断层落差较小，顶底板或断层面比较平整的条件。随着工作面向前推进，木垛、戗柱也要前移，直到过完断层为止。
(3)过断层前，应先摸清工作面与断层走向的交角，交角越小，工作面越危险，冒顶的可能性越大，因而必要时应提前调整工作面的方向，保持交角在25。～30。之间，以保证工作面每次推进时受断层影响的地段长度不要过大。
(4)断层附近煤层变薄、不能铺输送机，要根据顶底板的强度和断层的情况选择挑顶或卧底的方法过断层。挑顶时要丢底煤，支柱要穿木鞋，防止下沉。卧底时要丢顶煤，为防止顶煤落下造成空顶，留顶煤处要刹严刹紧。
(5)炮采落煤时，在断层处通常是增加炮眼密度，减少装药量，尽量减轻对顶板的破坏。采煤机落煤时，应采取提前逐渐减小采高、挑顶卧底割岩石时要减小采煤机牵引速度等措施。
(6)过褶曲时与过断层相似，如果褶曲平缓，工作面支架在采取加强支护的措施后直接采过去。如果变化大，就要
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挑顶或卧底并在其附近加打木垛。如果顶煤留不住，则要及时挑落，并在支架上用小木垛接顶。留底煤时支柱下要穿鞋。
(7)由于煤(岩)层节理(裂隙)常与工作面前方支承压力作用而造成的采动裂隙互切．使顶板形成楔形岩块，很容易冒落，所以必须及时敲帮问顶，挑落活矸并及时支护。如果工作面平行节理推进，则有冒顶危险，要注意观察顶板掉渣，及时支护，工作面要用连锁支架，加打木垛，保证安全。
(8)工作面过断层时要合理确定放顶步距。原则是要一次回清断层外侧支架。若遇条件恶化，应用木柱替换l～2排摩擦式金属支柱或单体液压支柱。
(四)工作面过旧巷时的顶板控制
旧巷里的支架，由于时间长和受工作面超前压力的影响，折梁断柱较多，顶板破碎，维护困难，容易发生冒顶事故，因此，当工作面过旧巷时应及时采取以下安全措施：
(1)由于旧巷已不通风，首先要通风排出瓦斯，然后再进行巷道清理维修，加固支架。修复棚子时可在旧巷原有的支架下打上一梁二柱或一梁三柱的托梁顺板棚子，也可在旧巷打锚杆加固顶板。如果旧巷上有冒顶时，要用木垛接顶背严。分层开采时还要预先铺好顶网。
(2)旧巷因顶板压力大而破坏时，工作面不能与旧巷平行推进，要将工作面调斜通过，即工作面推进方向与旧巷斜交。
(3)工作面采用炮采落煤时，应尽可能放小炮或放震动炮，减少对顶板的破坏。放炮前在旧巷要设警戒线，撤出旧巷内的全部工作人员。即将透旧巷前，遇煤层松软，应停止放炮，换手镐采煤。
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