任何事故的发生都不是偶然的，都有导致事故发生的系列原因规律，冒顶事故也不例外。根据上述研究结果和对锚杆支护煤巷冒顶事故案例统计分析，按事故发生原因可将冒顶故分为岩层组合劣化型（CD型）、岩层结构缺陷型（SF型）、应力突变型（SC型）和施工不良型（CB型）四类。

煤巷冒顶示意图

煤系地层多为沉积形成的层状岩体，由于受沉积环境控制，沉积岩性、岩相及其组合特征各异，在垂向上岩性、岩相旋回变化（有时还存在着多种弱面或软弱夹层），在侧向上发生增厚、变薄甚至尖灭，从而决定了顶板岩体力学性质在空间上表现出明显的差异性。

岩层组合劣化型是指顶板岩层组合由稳定型向非稳定型转变而导致巷道冒顶的顶板岩层组合，包括非稳定岩层变厚且层厚大于锚杆（锚索）长度导致冒顶的CD1型、稳定岩层变薄导致冒顶的CD2型、锚固范围外的岩层间存在软弱夹层的CD3型和受水分影响的CD4型。

由于受沉积环境控制，沉积岩性、岩相及其组合特征各异，在垂向上岩层结构、岩相旋回变化，在井下采掘过程中因不易发现的非稳定岩层变厚将直接影响着煤层顶板的稳定性。

非稳定岩层厚度变大超过锚杆（索）长度导致巷道冒顶示意图

由于受沉积环境控制，在井下采掘过程中因不易发现的稳定岩层变薄极易导致冒顶事故。

硬岩层变薄导致巷道冒顶示意图

此类冒顶事故是指顶板一定范围内的岩层间存在明显的软弱夹层（煤线、泥质），软弱夹层层厚一般在几毫米至几十毫米之间，而普通锚杆无法将其纳入锚固范围之内，将此条件下引起的冒顶事故称之为CD型冒顶。由于夹层（煤线、泥质）地质软弱面的存在，导致上、下层面间的结合力低，而且软弱夹层本身的松动膨胀也会对下位岩层形成较大的垂直载荷，此类顶板条件极易诱发顶板垮落，必须采取一定的补强措施，才能保证施工安全。

软弱夹层导致巷道冒顶示意图

与水有关的冒顶分为与富水顶板滴淋水有关的CD4.1型冒顶和与高湿度空气有关的CD4.2型冒顶，但不包括因长期水浸而出现的冒顶。

a.CD4.1型

富水顶板中的水通过次生应力造成的围岩的裂隙进入软及中硬岩层中，使岩石强度急剧下降，甚至发生崩解或体积膨胀。水也使岩石或裂隙间的摩擦系数和变形模量下降。地下水压力还有水楔作用，使裂隙内产生张力作用。因此，地下水对岩体稳定性极为不利，因顶板水引发的大规模冒顶事故时有发生。

b.CD4.2型

   高湿度空气中的水分对顶板的影响主要是使泥质岩类顶板岩石逐步软化或潮解，逐渐崩解，最后形成软泥状非固结的状态。在潮湿的煤矿大气中，潮解是一个逐步的过程，其作用常常要经过几个月或几年才显现出来，它通过小块掉落这样的损耗引起较大的顶板冒落，形成一种缓慢破坏。在潮湿的夏季，顶板岩石通常是潮湿的，同时产生冷凝作用，这时顶板潮解的速率最快，最易诱发局部大规模冒顶事故。

SF型冒顶是由于地质构造运动的作用，岩层节理发育，多组节理互相切割，破坏了岩体的完整性引起的。尤其是受强风化侵蚀形成的风化带、受地质构造运动形成的断层破碎带、层间错动带及褶皱破碎带、受岩浆侵人形成的挤压破碎带，这些地带围岩松散破碎易造成巷道冒顶事故。SF型冒顶分为三个亚类，即与小断层有关的SF1型冒顶、与节理有关的SF2型冒顶、与镶嵌型围岩结构有关的SF3型冒顶。

与小断层有关的SF1型冒顶又分为在巷道中已揭露出的小断层引起的SF1.1型冒顶和隐含在巷道附近一定范围内的导致巷道冒顶直接原因的SF1.2型冒顶。

小断层支护不当导致巷道冒顶示意图

由于地质构造运动的作用，岩层节理发育，多组节理互相切割，破坏了岩体的完整性。节理发育型顶板的变形与破坏受控于结构面，取决于节理面与临空面的组合关系，在构成不利组合时，顶板稳定性差且极易冒落，在支护不当时，极易导致大规模的楔形冒落。

节理导致巷道冒顶示意图

由于受古河床冲刷，重新沉积的岩石镶嵌在原沉积岩内，形成大块镶嵌型结构，或受地质构造运动影响，也会使坚硬岩层的破碎包裹体楔入软岩层内，形成小包裹体镶嵌型结构。镶嵌型岩块多为锅底型、人字型、鱼背型、升斗型、长条型及草帽型等不规则形状，大小不等。岩块与原岩体之间多为光滑结构面，有擦痕或白色硅化物岩粉沉积，使层面黏聚力极低，当起支托作用的煤被采出或支护参数、结构不合适时，极有可能发生冒顶事故。

与应力突变有关的冒顶包括因深井高地压、地质构造引起的SC1型冒顶和因开采引起的次生应力造成的SC2型冒顶。SCI型冒顶总是与应力突变相联系，尤其是发生在向斜轴部、煤层急剧变薄或变厚的地点；SC2型冒顶几乎总会与上部或下部邻近层的二次采动有关，或与未充分冒落的盘区产生的挤压或压力过载有关，由多煤层开采引起的应力或压力过载会造成底鼓、煤柱压入底板和顶板及切割顶板等各种形式的配合作用，支护不当时极易导致冒顶。

构造应力导致巷道冒顶示意图

施工不良型冒顶分为三类：与锚固失效有关的CB1型、与不及时支护有关的CB2型和与施工中偷工减料有关的CB3型。

①CB1型冒顶有两种情况，一是“三径”匹配不合理，即锚索或锚杆直径、孔径、锚固剂 直径“三径”匹配不合理，尤其是孔径远大于锚索（杆）直径时，锚固剂未送至孔点或锚固剂未被充分搅拌，锚索张拉时初锚力也可以达到设计要求，但锚索的深锚悬吊作用已大打折扣。由此导致的冒顶事故具有很大的隐蔽性，只有冒顶后才会被发现；二是锚固剂本身失效，遇水后不凝固或因安装过程中搅拌时间不足或过长造成锚固能力降低，从而导致锚固失效造成冒顶。

②CB2型冒顶是指在巷道施工中遇到构造带或巷道两帮片帮严重，本应及时采取加强支护措施而由于种种原因未及时采取，从而导致冒顶事故。如遇断层带应采取打锚索或架棚作为加强支护措施，现场出现锚索已经安设而未及时张拉，随后导致冒顶；或已发现巷道顶板下沉量较大应及时架棚维护而未及时架设导致冒顶；或两帮片帮严重，顶板等效跨度加大，而未及时补打锚杆或锚索导致冒顶等。

③CB3型冒顶是指因施工中“偷工减料”，如少装树脂药卷，将设计的3个树脂药卷改为1卷，造成锚固力不足；或截短锚杆，如将2.2m长的锚杆截短为1. 6m，正好该处有一弱 面，引起冒顶。

因施工不良造成的冒顶是巷道冒顶的原因之一，但与岩层组合劣化、岩层结构缺陷引起的冒顶事故相比，它对冒顶的影响是次要的，主要出现在锚杆支护研究、推广应用的早期。

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