采煤工作面不斷向前推進,采場控頂面積便逐步增大,當厚度不大的直接頂逐漸塌落,而堅硬的老頂大面積的懸露時,在工作面頂板巖層形成一個自然壓力拱,煤壁受壓發生變化,造成工作面壓力集中。在這種情況下,如果工作面支架對頂板的總支撐力不能與維持頂板穩定下沉的要求相適應,就會出現大冒頂(或稱切頂)。

1.大冒頂的預兆

(1)頂板的預兆:

①頂板連續發出斷裂聲。這是由于直接頂和老頂發生離層或頂板切斷而發生的聲響。

②頂板巖層破碎、下落、掉碴。掉碴一般由少變多,由稀變密。

③頂板裂縫增加或裂隙張開,并產生大量的下沉。

(2)煤幫的預兆。由于冒頂前壓力增加,煤壁受壓后,煤質變軟,片幫增多。使用電鉆打眼時,鉆眼省力;用采煤機割煤時,負荷減少。

(3)支架的預兆。使用木支架時,支架大量折斷,發出聲音。使用金屬支柱時,頂板來壓引起活柱快速下沉,連續發出“咯,咯”的響聲,支柱發顫。工作面使用絞接頂梁時,因受頂板沖擊壓力,頂梁楔被彈出或擠壓,俗稱“飛楔”。底板松軟或底板留有底夾石、丟底煤時,支柱會大量插入底板。

(4)工作面瓦斯含量增多或淋水增大。含有瓦斯的煤層,冒頂前瓦斯涌出量突然增大。有淋水的頂板,淋水量增加。

2.預防大冒頂的措施

(1)掌握工作面頂板周期來壓規律。在確定工作面支架的總支撐力時,必須考慮頂板的初次來壓和周期來壓規律。如果支架總支撐力只能適應平時頂板壓力,當有周期來壓時會給工作面造成嚴重威脅。在支架的總支撐力不足應付周期來壓時,掌握了頂板活動規律,在來壓前加強支護,多增支架,并采取各種安全措施,則可以防止冒頂。所以,采掘工作面有備用支護材料是十分必要的。

(2)采煤工作面要有合理的支架規格和支護密度。

(3)加快工作面推進速度。因為工作面進度慢,頂板下沉量大,所以頂板不完整,木支架折損多,反應在金屬支柱上的壓力也大。由于進度慢,支柱大量折損,便使得工作面的總支撐力減小,這就容易推垮工作面。故應加快工作面推進速度。

篇2:局部冒頂的預兆預防措施

局部冒頂的發生主要決定于頂板的巖石性質以及支架對每一塊頂板的支撐力。當頂板破碎、節理發育時,不進行支護,就會發生冒頂。在地質條件變化的區域,也易發生冒頂。有時盡管頂板比較穩定,但忽視支架規格質量,違反操作規程,也會引起局部冒頂。

1.局部冒頂的預兆

(1)工作面遇到小地質構造;

(2)頂板裂隙張開,裂隙增多,敲幫問頂時發出不正常的聲音;

(3)頂板裂隙內卡有活矸,并有掉碴、掉矸現象,先小后大;

(4)煤層與頂板接觸面上,極薄的矸石片不斷地脫落;

(5)滴淋水從頂板劈裂面滴落。

2.預防局部冒頂的措施

(1)支護方式必須和頂板巖石性質相適應。

(2)采煤機采后要及時支柱。

(3)整體移置輸送機要采取必要的安全措施。

(4)工作面上下出口要有特種支架。根據《煤礦安全規程》的規定,一般采取在上、下平巷中超前工作面架抬棚,在機頭、機尾處架抬棚,有時要加打密集支柱或木垛等措施加以特別支護。

(5)防止放炮崩倒棚子。

(6)認真做好回柱放頂工作。回柱放頂一定要及時,控頂距超過作業規程規定時,禁止采煤。回柱后頂板仍不冒落,超過規定懸頂距離時,必須采取人工放頂或其他有效措施進行強制放頂。

(7)堅持正規循環作業。

(8)堅持執行必要的制度。如敲幫問頂制度、驗收支架制度、崗位責任制度、金屬支架檢查制度、交接班制度、頂板分析制度等。

篇3:采煤工作面推垮型冒頂機理分析預防措施

14272b11b頂分層工作面概況

礦井開采緩傾斜煤層,可采煤層13層,總厚度33m,其中頂板為復合頂板的可采煤層6層,總厚度17m,占礦井可采煤層總厚的52%。4272b11b頂分層工作面系該礦四水平、42采區、7階段北翼b11b頂分層工作面,其回采上限標高為-573m,下限標為-633m,煤層平均厚度4?1m,傾角21°,工作面傾向長168m,走向長240m。工作面采高2.0m,初采期間采高1.8m,煤層直接頂為厚1.2m的深灰色細砂質泥巖,其上為厚0.8m的煤線,基本頂為厚2.0m的深灰色條帶狀細砂巖,其上為灰色中厚層狀細砂巖。根據復合頂板的特征,本工作面為典型的復合頂板工作面。

2采煤方法和頂板管理

工作面采用傾斜分層走向長壁采煤法,炮采落煤工藝。

支護方式為齊梁直線柱鉸接走向棚支護頂板,支柱型號為dz22-30/100型單體液壓支柱,頂梁型號為hdja-1000型金屬鉸接頂梁,柱距0.5m,排距1.0m。工作面采用三、四排控頂,即3~4m管理,放頂步距1.0m。初采期間特殊支架為單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁架設的一梁一柱順山鉸接挑棚。

采空區采用全部垮落法處理。

3勞動組織及循環方式

勞動組織形式為單鎬采煤,雙人分段放頂回柱。工作面作業方式為“兩采一準”,日進2個循環。

4冒頂事故情況

事故發生時間為2004年3月12日下午,事故當班為檢修班。事故發生時工作面上端距切眼11m,下端距切眼4m。冒頂范圍為工作面下端頭向上3~50m段,冒頂傾向長度47m,走向長度4m。采空區懸露的頂板(傾向長30m、走向長3m)也跟隨冒落。

5冒落機理分析

5.14272b11b頂分層工作面冒頂特點

5.1.1冒頂前,采場頂板壓力不大,支架沒有壓縮變形。

5.1.2冒頂前無明顯征兆,推垮發生時速度快,來勢兇猛。

5.1.3冒頂發生在開切眼附近。

5.1.4冒頂發生在回柱放頂即將結束時。

5.1.5復合頂板軟巖層呈整體冒落。

5.1.6冒頂后,基本頂大面積懸露。

5.1.7冒頂后,單體支柱沿煤層傾斜方向倒下。

5.1.8冒頂后,冒頂段以上4m工作面煤壁頂板出現斷裂。

5.2冒頂機理分析

冒頂事故發生在工作面回柱放頂即將結束時,回柱放頂前工作面支護為四排正規支架加一排順山挑棚,這些支架中支柱的工作阻力勉強可以支撐住復合頂板中的軟巖層;回柱放頂即將結束時,工作面僅有三排正規支架,支撐不住軟巖層,加上軟巖層因淋水等原因離層,從而導致軟巖層斷裂形成六面體。冒頂前工作面采空區下口向上近30m、走向長3m(懸頂面積90m2)范圍頂板未冒,下順槽破復合頂板下位軟巖層施工以及工作面冒頂前下口曾發生小面積冒頂等狀況,為六面體提供了去路;另外,六面體自重較大(約1.12×104kn),向去路方向的傾角較大,最終導致六面體下移,推垮工作面。

5.2.1復合頂板下位軟巖層離層工作面初設支柱初撐力均不小于50kn,但因底板為b11b煤層,較軟;同時,頂板淋水使底板煤層軟化,抗壓強度降低,使原來初撐力不小于50kn的支柱工作阻力降至20kn以下。由于支柱的工作阻力小,支柱鉆底量大,再加上頂板淋水,造成復合頂板下位軟巖層下沉,而上位硬巖層因開切眼附近受兩側煤體支撐基本未下沉,從而導致復合頂板軟、硬巖層離層。

5.2.2下位軟巖層內斷裂出六面體由于支柱工作阻力小于20kn,支撐不住復合頂板下位軟巖層,使軟巖在支柱低阻區下沉并產生斷裂;靠采空區側軟巖層從開切眼處已經斷裂,形成一個由單體支柱支撐的不穩定的不規則六面體。

5.2.3六面體存在去路且有較大傾角工作面下端冒頂前一天曾發生小面積冒頂;工作面采空區從下端頭向上30m、走向長3m處范圍頂板未冒落,形成大的六面體。由于下順槽沿頂施工,破壞了復合頂板,為六面體提供了去路,再加上六面體沿去路方向傾角達21°,既有去路并且沿去路方向又有較大傾角的六面體,很容易冒落。

5.2.4六面體下推力大于阻力該六面體受到的下推力大約是4000kn,幾乎全靠工作面下口軟巖層頂板的阻力阻止其下推,而這一部分軟巖層又受到破環,實際阻力很小,不能阻止其下移。

6預防措施

6.1增大并保持單體液壓支柱的初撐力

單體支柱的初撐力小時,支撐不住復合頂板中的軟巖層,便可導致軟巖離層推垮工作面。為解決這個問題,必須提高單體支柱的初撐力p0,使初撐力不僅能支撐住復合頂板下位軟巖層,而且使軟巖層壓緊硬巖層,其間的摩擦阻力足夠阻止軟巖層下滑,從而使支架自身也能穩定。p0可按下式計算:

p0≥γh0/n(cosα+1/fsinα)(1)

式中,p0為每根支柱初撐力,kn/根;n為支護密度,根/m2;γ為軟巖層平均密度,kn/m3;h0為軟巖層厚度,m;α為煤層傾角,(°);f為軟硬巖層間的滑動摩擦系數。

對4272b11b頂分層工作面來講,n=2根/m2,γ=20?19kn/m3,h0=2.0m,α=21°,f=0.3。經過計算p0≥50kn時,能夠滿足防止復合頂板推垮工作面的要求。

單體液壓支柱的初撐力達到50kn以上是先決條件,關鍵是保證其工作阻力也在50kn以上,這樣,就必須采取穿木鞋或鐵鞋措施,減少支柱鉆底量。另外,增大支護密度可增大支柱對頂板的支護強度,防止推垮型冒頂的發生。

6.2提高支架穩定性

一是在工作面采空區側鉸接頂梁下,沿傾斜方向中中10m采用長方木裝設“井”形木垛,這樣會形成整體支架,增強了支架的穩定性,增加了工作面支撐頂板的能力;二是使用拉鉤式連接器把每排支柱從工作面上口至下口都連接起來,這樣整個工作面形成了一個可以阻止六面體下推的整體支架。三是工作面采用下偽傾3~5°方向施工;四是控制采高,復合頂板下部軟巖層垮落后超過采高,一方面可以堵住六面體的去路,另一方面可以增加六面體下推時的摩擦阻力,采高控制一般在1.8m以下;五是掘進順槽及開切眼時不破壞復合頂板,這樣可以保持復合頂板的完整性,不給六面體以去路;六是加強工作面頂板壓力和狀況觀察,支柱支設時要從嚴要求,初撐力達不到50kn時要采取穿木鞋或鐵鞋等措施增大初撐力,確保初撐力不小于50kn;觀察頂板狀況,發現頂板出現裂隙要及時采取裝木垛、使用迎山抗棚等措施加強支護;七是強制放頂,工作面采空區頂板懸頂面積大于2×5m2時,要采取強制放頂措施,即在頂板內打眼、裝藥、放炮,強迫其冒落,以減少工作面懸頂面積,防止發生冒頂,六是工作面初采時不要反推,復合頂板下位軟巖層在開切眼處已離層斷裂,當在反推范圍內初次放頂時,極容易在原開切眼處誘發推垮型冒頂。

7結語

復合頂板下采煤是一個比較難的課題,但復合頂板推垮型冒頂事故也是可以預防的,關鍵在于措施得力,現場執行到位。