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煤矿顶板事故简介及如何预防?

  
评论: 更新日期:2011年09月28日

  三、顶板大面积来压和冒落的预兆
  凡顶板大面积来压和冒落以前,都会出现一定的预兆。一般有以下现象:
  1、工作面煤壁片帮或刀柱煤柱炸裂,并伴有明显的响声。煤炮增多,工作面和顺槽都出现煤炮,甚至每隔5min~6min就响一次
  2、由于煤体内支承压力的作用,煤层中的炮眼变形,打完眼不能装药,甚至连打眼后煤钻杆都拔不出来。
  3、可听到顶板折断发出的闷雷声。发出声响的位置由远及近,由低到高。
  4、顶板下沉急剧增加。顶板和采空区有明显的台阶状断裂、下沉和回转,垮落岩块呈长条状。
  5、顶板有时出现裂隙与淋水,底板局部也可能底鼓,出现裂隙和出水,断层处滴水增大,有时出现钻孔中流水变为混有岩粉现象,严重时顶板可能掉矸。
  6、来压时,支架压力突增。
  四、坚硬难冒顶板灾害的防治方法:
  防治顶板大面积来压和冒落的基本原则是,采取有力措施不使采空区旋顶过大。其主要方法是提前强制爆破顶板。
  1、提前强制爆落顶板
  2、合理选择支柱类型
  为了减少顶板的离层,降低顶板对支柱的冲击力,应尽量采用初撑力高的支柱,如单体液压支柱。
  3、控制悬顶面积
  作业规程中要明确规定正常推进过程中允许的悬顶面积,超过规定时必须强制放顶,超过规程规定的悬顶距离时,必须停止采煤,采取措施进行处理。
 第三节   破碎顶板灾害的防治  
  一、破碎顶板的主要特点

  破碎顶板指的是岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差、自稳能力低,并在工作面控顶区范围内维护困难的顶板。
  破碎顶板容易发生避部漏垮型冒顶现象。漏垮型冒顶也是主要顶板灾害之一。所以防治破碎顶板漏垮型冒顶是采煤工作面顶板管理的重要内容之一。
  二、破碎顶板的主要类型
  破碎顶板根据其岩性的不同可分为五种类型:
  1、构造破碎型
  构造破碎型即受复杂地质构造影响,如节理裂隙发育、断层及褶皱、冲刷带、陷落柱附近等。
  2、复合松软型 
  复合松软型即顶板由松软的页岩、泥质页岩及砂页岩等组成。
  3、离层型
  离层型即顶板由下软上硬的薄层页岩、砂页岩、砂岩组成,层间粘结力很低或有煤线。
  4、包裹体锒嵌型
  包裹体锒嵌型即坚硬岩块的锅底状包裹体锒嵌在沉积岩层内。
  5、采动影响型
  采动影响型即受到采掘活动影响,顶板已经发生离层、下沉和破碎。
  三、破碎顶板灾害防治的一般技术
  1、减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间
  对单体支柱采煤工作面有下列方法:
  (1)及时挂梁或探板,及时打柱;顶板用小板等插严;如果煤壁松软,煤壁一律背好。
  (2)挂梁、探板和支柱必须保证质量。
  (3)若顶板极度破碎采用在上述方法仍控制不住顶板时,则需要采用撞楔法采煤。
  (4)减少放炮对顶板的震动破坏。实现措施是:不放顶眼炮,底眼要稀且少装药,每次同时放炮眼数要少。在工序安排上。回柱放顶、放煤和割煤三大重要工序要错开一定距离一般为15m左右,以减少它们对顶板共同作用。
  2、选择合理的开采方法
  (1)为减少开采形成的高压力,应避免形成残留煤柱,实现无煤柱开采;避 免上、下部残留煤柱或工作面停采线;选择合理的开采顺序,避免形成孤岛形工作面,以减缓破碎顶板的进一步恶化。
  (2)初采时不得推采开切眼的另一帮煤柱。
  (3)工作面有条件的尽量布置成俯斜方向,避免仰斜开采,上下平巷与工作面尽可能布置成直角或大于60°的交角,避免出现锐角。并且要沿破碎顶板掘进,避免挑顶掘进。
  (4)对于节理裂隙发育的破碎顶板,要使工作面对着主节理的倾向推进,否则顶板容易出现纯开裂隙或台阶下沉。
  (5)合理选择支护形式。破碎顶板采煤工作面支护使用木柱木梁时,应选用横板下联锁形式;柱距以0.5~0.6m为宜;控顶距以三四排为好。
  (6)推广使用单体液压支柱。破碎顶板采煤工作面支护应尽量使用单体液压支柱和金属铰接顶梁、错梁直线柱的形式。
 第四节   复合型顶板灾害的防治  
  一、复合型顶板的概念
  煤层的顶板由厚度为0.5m~0.2m的下部软岩及上部硬岩组成,且它们之间有煤线或薄层软弱岩层,此时称为复合型顶板。
  煤层顶板的下部软岩一般是泥岩、页岩和砂而岩等,它可能是一层或多层不同岩性的岩层组成,也可能层理比较发育。上部硬岩一般是中粒砂岩、细粒砂岩和火成岩等。
  推垮型冒顶是由平行于岩层层面的顶板压力推倒工作面支架而导致的冒顶。推垮型冒顶也是主要顶板灾害之一。由于复合型顶板的结构和岩性,容易发生离层,所以复合型顶板条件经常是发生推垮型冒顶事故,损失是惨重的。
  二、复合型顶板大面积冒落的机理及特点
  1、冒顶机理
  复合型顶板必须具备以下五个条件,才会发生大面积冒顶事故。
  (1)离层
  由于支柱的初撑力小,刚度差(底软、支柱打在浮煤上,或“鞋”、“帽”等初压缩),在顶板下位软岩自重作用下支柱下缩或下沉,而顶板上位硬岩未下沉或下沉缓慢,也就是软硬岩层下沉不同步,从而导致软硬岩层离层。
  (2)断裂
  在原生裂隙、构造裂和采动裂隙作用下,在顶板下位软岩中形成一个六面体。此六面体与上面硬岩层脱离,四周或是已与原岩层断开,或是以采空区为邻,下面由单体支柱支撑,如果周围没有约束,此六面体连同支撑它的单体支架梁将是个不稳定的结构。
  (3)去路
  当六面体周围(一般是采空区侧或沿倾斜下侧)出现一个自由空间(例如冒空),使六面体有了去路,而且六面体向去路方向又有一定的倾角进,在自重作用下,此去路变得更畅通。
  (4)推力
  当六面体有向下推的趋势时,岩层断裂面将产生阻止其下推的摩擦阻力,当六面体的推力大于阻力时,才会发生推垮型冒顶。
  (5)诱发
  工作面诱发条件很多,例如放炮、调整支架、回柱放顶等工序以及岩层自身运动,都会或大或小地引起周围岩层产生震动,使六面体与断裂面的摩擦阻力变小,可能有导致六面体下推力大于总阻力。
  2、冒顶特点:
  (1)冒顶分没有预兆和有预兆两种。在大多数情况下,当六面体形成时下推力与总阻力处于临界平衡状态。在某种因素的诱发下会发生无预兆的突然的推垮型冒顶,推垮发生时速度快,来势猛,人力无法抗拒。如果离层六面体的下推力还小于总阻力,则在某些因素的反复诱导下,阻力越来越小,六面体开始运动,阻力变得更小,运动速度愈来愈快,产生支柱下斜,靠煤壁及采空区处掉矸等预兆,接着发生推垮型冒顶,在这种情况下往往来得及撤出工作人员。
  (2)冒顶在时间上是随机的。在复合顶板条件下,什么时候具备上述五个条件,这些条件哪个先形成、哪个后形成都是随机的。采煤过程中各工序都可能成为诱发条件,所以冒顶在任何工序都可能发生。
  (3)冒顶前工作面压力小。由于在冒顶前工作面顶板压力小,支架仅支撑顶板下位软岩层,所以支架没有变形、损坏,磨擦支柱无明显下缩,单体液压支柱无明显溢流。
  (4)冒顶时工作面支柱被推倒。冒顶时由于顶板向下或向采空区滑移,带动其下的支柱改变支撑方向向下倾倒。所以冒顶后支柱没有被压断而只是倾倒伏地,多数是沿煤层倾斜方向向下倾倒,也有的向采空区倾倒。
  (5)冒顶后上部硬岩层大面积悬露不冒,个别情况是冒落几块矸石。
  (6)多数情况下,冒顶前工作面直接顶已沿煤壁断裂开。
  (7)冒顶多发生在开切眼附近。因为开切眼支护时间长,下位软岩层出现早期离层、下沉,而上位硬岩层受周围煤柱支撑不易下沉,所以,开切眼附近发生复合型顶板推垮型冒顶的情况比较多。
  三、复合型顶板推垮型冒顶的防治技术
  从破坏复合型顶板形成推垮型冒顶条件出发,基本上可以普遍采用以下措施。
  1、严禁仰斜开采
  倾斜开采使顶板产生向采空区方向移动的力,当复合型顶板的冒落高度以不能填充采空区,尤其是冒落高度小于采高时,顶板向采空区移动就没有采空区冒落碎矸的阻力,顶板带动其下的支架向采空区倾倒,易形成推垮型冒顶。
  2、掘进运输平巷工作面时不破坏复合型顶板
  3、尽量避免回风平巷、运输平巷与工作面推进方向呈锐角相交
  4、初采时不要反向推进
  工作面初采时不要反向推进,因为开切眼处的顶板已离层断裂,当在反向推进范围内初次放顶时极易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。
  四、提高支架的稳定性
  五、提高单体支柱的初撑力和刚度。如单体液压支柱。 

 

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