按照頂板一次冒落的范圍及造成傷亡的嚴(yán)重程度,可將常見的頂板事故分為兩大類:大冒頂和局部冒頂事故。

(一)大冒頂?shù)念A(yù)兆及預(yù)防措施

采煤工作面不斷向前推進(jìn),采場控頂面積便逐步增大,當(dāng)厚度不大的直接頂逐漸塌落,而堅(jiān)硬的老頂大面積的懸露時(shí),在工作面頂板巖層形成一個(gè)自然壓力拱,煤壁受壓發(fā)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(wěn)定下沉的要求相適應(yīng),就會(huì)出現(xiàn)大冒頂(或稱切頂)。

1.大冒頂?shù)念A(yù)兆

(1)頂板的預(yù)兆:

①頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲。這是由于直接頂和老頂發(fā)生離層或頂板切斷而發(fā)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(chǎn)生大量的下沉。

(2)煤幫的預(yù)兆。由于冒頂前壓力增加,煤壁受壓后,煤質(zhì)變軟,片幫增多。使用電鉆打眼時(shí),鉆眼省力;用采煤機(jī)割煤時(shí),負(fù)荷減少。

(3)支架的預(yù)兆。使用木支架時(shí),支架大量折斷,發(fā)出聲音。使用金屬支柱時(shí),頂板來壓引起活柱快速下沉,連續(xù)發(fā)出“咯,咯”的響聲,支柱發(fā)顫。工作面使用絞接頂梁時(shí),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(shí),支柱會(huì)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(yù)防大冒頂?shù)拇胧?/p>

(1)掌握工作面頂板周期來壓規(guī)律。在確定工作面支架的總支撐力時(shí),必須考慮頂板的初次來壓和周期來壓規(guī)律。如果支架總支撐力只能適應(yīng)平時(shí)頂板壓力,當(dāng)有周期來壓時(shí)會(huì)給工作面造成嚴(yán)重威脅。在支架的總支撐力不足應(yīng)付周期來壓時(shí),掌握了頂板活動(dòng)規(guī)律,在來壓前加強(qiáng)支護(hù),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(hù)材料是十分必要的。

(2)采煤工作面要有合理的支架規(guī)格和支護(hù)密度。

(3)加快工作面推進(jìn)速度。因?yàn)楣ぷ髅孢M(jìn)度慢,頂板下沉量大,所以頂板不完整,木支架折損多,反應(yīng)在金屬支柱上的壓力也大。由于進(jìn)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(yīng)加快工作面推進(jìn)速度。

(二)局部冒頂?shù)念A(yù)兆及預(yù)防措施

局部冒頂?shù)陌l(fā)生主要決定于頂板的巖石性質(zhì)以及支架對每一塊頂板的支撐力。當(dāng)頂板破碎、節(jié)理發(fā)育時(shí),不進(jìn)行支護(hù),就會(huì)發(fā)生冒頂。在地質(zhì)條件變化的區(qū)域,也易發(fā)生冒頂。有時(shí)盡管頂板比較穩(wěn)定,但忽視支架規(guī)格質(zhì)量,違反操作規(guī)程,也會(huì)引起局部冒頂。

1.局部冒頂?shù)念A(yù)兆

(1)工作面遇到小地質(zhì)構(gòu)造;

(2)頂板裂隙張開,裂隙增多,敲幫問頂時(shí)發(fā)出不正常的聲音;

(3)頂板裂隙內(nèi)卡有活矸,并有掉碴、掉矸現(xiàn)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(yù)防局部冒頂?shù)拇胧?/p>

(1)支護(hù)方式必須和頂板巖石性質(zhì)相適應(yīng)。

(2)采煤機(jī)采后要及時(shí)支柱。

(3)整體移置輸送機(jī)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(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定,一般采取在上、下平巷中超前工作面架抬棚,在機(jī)頭、機(jī)尾處架抬棚,有時(shí)要加打密集支柱或木垛等措施加以特別支護(hù)。

(5)防止放炮崩倒棚子。

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

(7)堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

(8)堅(jiān)持執(zhí)行必要的制度。如敲幫問頂制度、驗(yàn)收支架制度、崗位責(zé)任制度、金屬支架檢查制度、交接班制度、頂板分析制度等。

篇2:局部冒頂?shù)念A(yù)兆預(yù)防措施

局部冒頂?shù)陌l(fā)生主要決定于頂板的巖石性質(zhì)以及支架對每一塊頂板的支撐力。當(dāng)頂板破碎、節(jié)理發(fā)育時(shí),不進(jìn)行支護(hù),就會(huì)發(fā)生冒頂。在地質(zhì)條件變化的區(qū)域,也易發(fā)生冒頂。有時(shí)盡管頂板比較穩(wěn)定,但忽視支架規(guī)格質(zhì)量,違反操作規(guī)程,也會(huì)引起局部冒頂。

1.局部冒頂?shù)念A(yù)兆

(1)工作面遇到小地質(zhì)構(gòu)造;

(2)頂板裂隙張開,裂隙增多,敲幫問頂時(shí)發(fā)出不正常的聲音;

(3)頂板裂隙內(nèi)卡有活矸,并有掉碴、掉矸現(xiàn)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(yù)防局部冒頂?shù)拇胧?/p>

(1)支護(hù)方式必須和頂板巖石性質(zhì)相適應(yīng)。

(2)采煤機(jī)采后要及時(shí)支柱。

(3)整體移置輸送機(jī)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(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定,一般采取在上、下平巷中超前工作面架抬棚,在機(jī)頭、機(jī)尾處架抬棚,有時(shí)要加打密集支柱或木垛等措施加以特別支護(hù)。

(5)防止放炮崩倒棚子。

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

(7)堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

(8)堅(jiān)持執(zhí)行必要的制度。如敲幫問頂制度、驗(yàn)收支架制度、崗位責(zé)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(jī)理分析預(yù)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(fù)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(qū)、7階段北翼b11b頂分層工作面,其回采上限標(biāo)高為-573m,下限標(biāo)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(xì)砂質(zhì)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(xì)砂巖,其上為灰色中厚層狀細(xì)砂巖。根據(jù)復(fù)合頂板的特征,本工作面為典型的復(fù)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(hù)方式為齊梁直線柱鉸接走向棚支護(hù)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(shè)的一梁一柱順山鉸接挑棚。

采空區(qū)采用全部垮落法處理。

3勞動(dòng)組織及循環(huán)方式

勞動(dòng)組織形式為單鎬采煤,雙人分段放頂回柱。工作面作業(yè)方式為“兩采一準(zhǔn)”,日進(jìn)2個(gè)循環(huán)。

4冒頂事故情況

事故發(fā)生時(shí)間為2004年3月12日下午,事故當(dāng)班為檢修班。事故發(fā)生時(shí)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(qū)懸露的頂板(傾向長30m、走向長3m)也跟隨冒落。

5冒落機(jī)理分析

5.14272b11b頂分層工作面冒頂特點(diǎn)

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(fā)生時(shí)速度快,來勢兇猛。

5.1.3冒頂發(fā)生在開切眼附近。

5.1.4冒頂發(fā)生在回柱放頂即將結(jié)束時(shí)。

5.1.5復(fù)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(xiàn)斷裂。

5.2冒頂機(jī)理分析

冒頂事故發(fā)生在工作面回柱放頂即將結(jié)束時(shí),回柱放頂前工作面支護(hù)為四排正規(guī)支架加一排順山挑棚,這些支架中支柱的工作阻力勉強(qiáng)可以支撐住復(fù)合頂板中的軟巖層;回柱放頂即將結(jié)束時(shí),工作面僅有三排正規(guī)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(dǎo)致軟巖層斷裂形成六面體。冒頂前工作面采空區(qū)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(fù)合頂板下位軟巖層施工以及工作面冒頂前下口曾發(fā)生小面積冒頂?shù)葼顩r,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(dǎo)致六面體下移,推垮工作面。

5.2.1復(fù)合頂板下位軟巖層離層工作面初設(shè)支柱初撐力均不小于50kn,但因底板為b11b煤層,較軟;同時(shí),頂板淋水使底板煤層軟化,抗壓強(qiáng)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(fù)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(cè)煤體支撐基本未下沉,從而導(dǎo)致復(fù)合頂板軟、硬巖層離層。

5.2.2下位軟巖層內(nèi)斷裂出六面體由于支柱工作阻力小于20kn,支撐不住復(fù)合頂板下位軟巖層,使軟巖在支柱低阻區(qū)下沉并產(chǎn)生斷裂;靠采空區(qū)側(cè)軟巖層從開切眼處已經(jīng)斷裂,形成一個(gè)由單體支柱支撐的不穩(wěn)定的不規(guī)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(fā)生小面積冒頂;工作面采空區(qū)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(fù)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(dá)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(huán),實(shí)際阻力很小,不能阻止其下移。

6預(yù)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(shí),支撐不住復(fù)合頂板中的軟巖層,便可導(dǎo)致軟巖離層推垮工作面。為解決這個(gè)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(fù)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(wěn)定。p0可按下式計(jì)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(hù)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(dòng)摩擦系數(shù)。

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(jīng)過計(jì)算p0≥50kn時(shí),能夠滿足防止復(fù)合頂板推垮工作面的要求。

單體液壓支柱的初撐力達(dá)到50kn以上是先決條件,關(guān)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(hù)密度可增大支柱對頂板的支護(hù)強(qiáng)度,防止推垮型冒頂?shù)陌l(fā)生。

6.2提高支架穩(wěn)定性

一是在工作面采空區(qū)側(cè)鉸接頂梁下,沿傾斜方向中中10m采用長方木裝設(shè)“井”形木垛,這樣會(huì)形成整體支架,增強(qiáng)了支架的穩(wěn)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(gè)工作面形成了一個(gè)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(fù)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(shí)的摩擦阻力,采高控制一般在1.8m以下;五是掘進(jìn)順槽及開切眼時(shí)不破壞復(fù)合頂板,這樣可以保持復(fù)合頂板的完整性,不給六面體以去路;六是加強(qiáng)工作面頂板壓力和狀況觀察,支柱支設(shè)時(shí)要從嚴(yán)要求,初撐力達(dá)不到50kn時(shí)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(fā)現(xiàn)頂板出現(xiàn)裂隙要及時(shí)采取裝木垛、使用迎山抗棚等措施加強(qiáng)支護(hù);七是強(qiáng)制放頂,工作面采空區(qū)頂板懸頂面積大于2×5m2時(shí),要采取強(qiáng)制放頂措施,即在頂板內(nèi)打眼、裝藥、放炮,強(qiáng)迫其冒落,以減少工作面懸頂面積,防止發(fā)生冒頂,六是工作面初采時(shí)不要反推,復(fù)合頂板下位軟巖層在開切眼處已離層斷裂,當(dāng)在反推范圍內(nèi)初次放頂時(shí),極容易在原開切眼處誘發(fā)推垮型冒頂。

7結(jié)語

復(fù)合頂板下采煤是一個(gè)比較難的課題,但復(fù)合頂板推垮型冒頂事故也是可以預(yù)防的,關(guān)鍵在于措施得力,現(xiàn)場執(zhí)行到位。