顶板事故的预防和处理.doc
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顶板事故的预防和处理
第一节顶板事故的分析
一、顶板类型和支护方式
1、顶板类型
煤层顶板由伪顶、直接顶和老顶构成。
伪顶是指紧贴在煤层之上,极易跨落的薄岩层;直接顶是位于伪顶或煤层(无伪顶时)之上,一般由一层或几层厚度不定的泥岩、页岩、粉沙岩等比较容易跨落的岩层所组成,直接顶按稳定性可分为:
不稳定顶板,中等稳定顶板,稳定顶板,坚硬顶板;老顶又叫基本顶,一般指位于直接顶之上(有时也直接位于煤层之上)厚而坚硬的岩层。
顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板。
坚硬难冒顶板是指直接顶岩层比较完整、坚硬,回柱后不能立即跨落的顶板。
一般为砂岩、砾岩和石灰岩。
破碎顶板是指的岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差,自稳能力低,并在工作面控制区范围内维护困难的顶板。
2、顶板常见支护方式
顶板常见支护方式有单体支柱支护、液压支架支护、锚杆支护、锚网索联合支护。
单体支柱支护主要是指采用木支架,摩擦式金属支柱、单体液压支柱支护。
液压支架是在摩擦式金属支柱和单体液压支柱等基础上发展起来的采煤工作面机械化支护设备。
锚杆支护主要是指用木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、树脂锚杆、快硬水泥锚杆结合锚网进行支护的一种支护方式。
锚网索联合支护主要是指用高强度锚杆、结合金属网和锚索联合进行支护巷道的一种支护方式。
二、常见冒顶事故的预兆
Ⅰ、局部冒顶的预兆
(1)工作面遇有小地质构造,由于构造破坏了岩层的完整性,容易发生局部冒顶。
(2)顶板裂隙张开、裂隙增多,敲帮稳顶时,声音不正常。
(3)顶板裂隙内卡有活矸,并有掉渣,掉矸现象,掉大块前往往先落小块矸石。
(4)煤层与顶板接触面上,极薄的矸石片不断脱落。
这说明劈理(即顶板的节理、裂隙和摩擦滑动面)张开,有冒顶的可能。
(5)淋头水分离顶板劈理常由于支护不及时而冒顶。
Ⅱ、大型冒顶的预兆
1、顶板的预兆常有:
(1)顶板连续发生断裂声。
这是由于直接顶和老顶发生离层,或顶板切断而发生的声响。
有时采空区顶板发生像闷雷一样的声音,有人叫“板炮”,这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。
(2)掉渣。
顶板岩层破碎下落,一般由少变多,由稀变密。
在人工假顶下,掉下的碎矸石和煤渣更多(俗称“煤雨”),这是发生冒顶的危险信号。
(3)顶板裂缝增加或裂隙张开。
顶板的裂隙,一种是地质构造产生的自然裂隙,一种是由于顶板下沉产生的采动裂隙。
有经验的老工人说:
“流水的裂隙有危险,因为它深;缝里有煤泥、水锈的不危险,因为它是老缝;茬口新的有危险,因为它是新生的”。
人们常常在裂隙中插上木楔子,看它是否松动或掉下来,观察裂隙缝是否扩大,以便做出预报。
(4)脱层。
顶板快要冒落的时候,往往出现脱层现象。
检查是否脱层可用“问顶”的方法,如果声音清脆,表明顶板完好;如果顶板发出“空空”的响声,说明上下岩层之间已经脱离。
2、煤壁的预兆
由于冒顶的前压力增加,煤壁受压后,煤质变软,片帮增多,使用电钻打眼时,钻眼省力,用采煤机割煤时负荷减少。
3、支架的预兆
①、使用木支架时,支架大量折断、压劈并发出声音;
②、使用金属摩擦支柱时,活柱急剧下缩并发出强烈的金属摩擦声,大量柱锁变形、柱体被压坏;
③、使用单体液压支柱时,大量支柱的安全阀自动放液,损坏的支柱比平时大量增加。
④、工作面使用铰接顶梁时,损坏的顶梁比平时大量增加,大量的扁销子被挤出。
⑤、底板松软或底板留有底夹石,丢底煤时,支柱会大量被压入底板。
4、工作面其它预兆
含有瓦斯的煤层,冒顶前瓦斯涌出量突然增大。
有淋水的顶板,淋水量增加。
第二节顶板预防措施方面
从改变煤层、顶板及工作面周围煤体的物理机械特性入手,在工作面两巷顶部及煤体中进行高压及静压注水,以软化煤层顶板岩体及改变工作面煤体物理性质,以达到缓解应力集中,转移释放压力,减缓矿压显现的目的。
二、爆破卸压技术要求:
为减轻工作面及两巷矿压显现程度,在工作面两道顶板及两帮(岩)煤体进行松动爆破,以改变(岩)煤体应力的重新分布,使巷道附近的集中应力向深部转移,从而达到减震目的。
三、特别说明事项:
(针对我矿2502采区工作面矿压规定)
1、矿压防治队每天确定的防治时间内放炮,要求放炮人员严格执行措施,设置好警戒。
各单位严格执行此时间,不得挤占矿压防治时间。
2、严格执行相关的安全技术措施,严禁平行作业(生产过程中,当采煤机割煤到机头75米1#~50#支架或在工作面机头75米范围内移支架放煤时,工作面运输、回风顺槽警戒线范围内的非岗位人员分别全部撤离,禁止在此范围进行任何作业、行走或休息)否则将依据有关制度对相关人员严肃处理,岗位人员进入安全操作室。
若人员必须要通过此段时,要求工作面采煤机不在下口75米范围作业或停止工作面割煤、移支架放煤,且每次最多通行人数不超过三人。
3、安监员负责该采区的工作面运输顺槽350米范围的安全警戒工作,采煤机割煤至上下口75米范围时,安监员通知人员撤出安全警戒线外,并通知转载机司机进入安全操作室;负责监督矿压防治安全措施的执行,对违规、违章人员进行劝说、制止、登记,并汇报安监部;安监员实行24小时全过程监督检查,现场交接班。
4、安全监察部、矿压办公室等相关部室也对措施的落实实施监督,当班安监员、矿压办公室人员有义务对矿压防治措施执行情况进行监督监察,当班调度员对防治时间的执行情况有义务监督执行。
5、不遵守防治时间、卸压爆破后等待时间及平行作业者,安全监察部以“三违”处罚。
6、为了更好的防治矿压显现,综采队在匀速推进的同时,要加强对1~20#支架的放顶煤工作,避免人为的形成三角强压区,如发现工作面此段没有进行放顶煤要严肃处理,技术部要监督管理。
7、工作面停产3天以上必须在恢复生产的前一班内鉴定矿压显现的危险程度,并采取相应的安全措施。
8、该采区工作面运输顺槽安监员利用PROMOS语音系统随时进行联系,掌握工作面生产动态,下口的安监员必须在工作面内靠近下口处进行警戒,严禁私自变更警戒位置或有脱岗等现象。
9、加强该采区工作面运输顺槽超前支护:
在运输顺槽一定范围内(工作面100米超前支护段除外)采用单体支柱配合11#长3米工字钢沿巷道走向进行双排支护,支护在行人侧,一梁三柱。
10、综采队要加强工作面上下口支护质量的管理,上、下口支护严格按照《作业规程》等相关规定进行支护;在工作面两顺槽超前支护段及工作面上、下口支护段出现二牙柱必须进行更换,保证来压后支护的稳定性,超前支护段支护十字铰接顶梁必须全部铰接,水平楔齐全,确保支护可靠,质量合格。
11、该采区工作面运输顺槽要有一定安全警戒距离;安监员负责工作面运输顺槽一定距离范围内的安全警戒工作。
12、来压后,人员避灾路线严格按照各作业规程的要求进行。
13、为防止来压后造成巷道堵塞,人员避灾困难,各采掘工作面要保证供水、压风管路的畅通。
第三节顶板事故的预防措施
1、坚硬难冒顶板大面积切冒又成大面积来压,是指采空区内大面积悬露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大型顶板事故;其预防措施主要有:
(1)顶板高压注水。
从工作面平巷向顶板打深孔,进行高压注水,注水泵最大压力达15兆帕。
(2)强制放顶。
就是用爆破的方法人为地将顶板切断,使顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。
2、老顶来压时的压垮型冒顶预防
压垮型冒顶是指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量压坏而造成的冒顶事故。
预防措施如下:
(1)采煤工作面的初撑力应能保证平衡跨落带直接顶及老顶岩层的重量。
(2)采煤工作面的初撑力应能保证直接顶与老顶之间的不离层。
(3)采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求。
(4)普采工作面遇到平行工作面的断层时,在断层范围内要及时加强工作面支护(最好用木垛),不得采用正常办法回柱。
(5)普采要扩大控顶距,并用木支柱替换金属支柱,待断层进到采空区后再回柱。
(6)工作面支护是液压自移支架时,若支架的工作阻力有较大的富余,则工作面可以正常推进;若支架的阻力不够富余,则工作面与断层应斜交穿过。
3、破碎顶板大面积漏垮型冒顶预防
由于煤层倾角大,直接顶又异常破碎,工作面支护不及时,在某个局部地点发生冒漏,破碎顶板就可能从这个地方开始沿工作面往上全部漏空,造成支架失稳,导致漏垮型工作面冒顶。
预防漏垮型冒顶的措施有:
(1)选用合适的支柱,使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量。
(2)顶板必须背严背实。
(3)严禁放炮、移溜等工序弄倒支架,防止出现局部冒顶。
4、复合顶板推垮型冒顶预防
推垮型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。
复合顶板是由下软上硬岩层构成。
在开采时,容易形成离层、断裂,导致冒顶。
(1)应用伪俯斜工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达40°~60°。
(2)掘进上下平巷时不破坏复合顶板。
(3)工作面初采时不要反推。
(4)控制采高,使软岩层冒落后能超过采高。
(5)尽量避免上下平巷与工作面斜交。
(6)在开切眼附近于控顶区内,系统的布置树脂锚杆。
(7)灵活的应用戗棚,使它们沿着岩体可能推移的方向支设。
(8)提高单体支柱的初撑力和刚度。
(9)提高支架的稳定性,用拉钩式的连接器把每排支柱从工作面上端至工作面下端连接起来。
5、采煤工作面局部冒顶事故预防
局部冒顶多发生在工作面上下端头、煤壁区、放顶区等地点,许多垮面事故是由局部冒顶发展而成的,一般预防措施如下:
(1)支架方式需和顶板岩性相适应,不同岩性的顶板要采用不同的支架方式。
(2)采煤后要及时支护。
及时伸出前探梁和互帮板支护好空顶区,防止小范围冒顶的发生。
(3)工作面上下出口要有特种支架。
一般在上下出口范围内采用端头架、前置架,或加设抬棚或木垛等,加强支护。
(4)坚持工作面正规循环作业。
(5)坚持执行必要的制度。
例如,敲帮稳顶制度、验收支架制度、岗位责任制,金属支柱检查制度、顶板分析制度和交接班制度等。
(6)采取正确的回柱操作方法,防止顶板的压力向局部支柱集中,造成局部顶板破碎及回柱工作的困难。
应严格遵守作业规程和操作规程,严禁违章作业。
6、掘进工作面冒顶的防治
(1)掘进头冒顶事故的防治措施
a、根据掘进头岩石性质,严格控制空顶区。
当掘进头遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时,棚子应紧靠掘进头。
b、严格执行敲帮稳顶制度,危石必须挑下,无法挑下时应采取临时支护措施,严禁空顶作业。
c、在地质破碎带或层理裂隙发育区掘进巷道时要缩小棚距;在掘进头附近应采用;拉杆等把棚子连成一体,防止棚子被推垮,必要时还要打点柱以抗突然来压。
(2)掘进巷道冒顶事故防治措施
a、可能的情况下巷道应布置在稳定的岩层中,并尽量避免采动的影响。
b、巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩的压力。
c、巷道支护所能承受的变形量,应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
d、尽可能做到支架与围岩共同承载,支护材料选型时,尽可能采用有初撑力的支架;特别注意顶与帮的背实背严问题,杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。
e、凡因支护失效而空顶的地点,重新支护时应先护顶,再施工。
f、巷道替换支架时,必须先支新支架,再拆旧支架。
g、在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性,可以在巷道的支架间用拉撑件连接固定,增加架棚的稳定性,以防推倒。
倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大,其支架间拉撑件的强度、密度要适度加大。
(3)掘进巷道交叉点处冒顶事故防治措施
a、开岔点应避开原来巷道冒顶的范围。
b、必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿,不得过早拆除,切忌先拆后支。
c、注意选用抬棚材料的质量与规格,保证抬棚有足够的强度。
d、当开口处围岩尖角被压坏时,就及时采取加强抬棚稳定性的措施。
7、矿压显现及防治措施
矿压显现是指在矿井采掘过程中,引起煤岩体内所集聚的能量释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
防范措施有:
(1
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