(8)在工作面关键地点,或沿工作面倾斜方向布置锚杆锚固复合顶,或者在初次放顶期间采用 "整体支柱",如用联柱器把每排支柱从工作面上端至下端连接起来,以增加其整体稳定性。
(七)坚硬顶板压垮型冒顶的预防
当煤层顶板是整体厚层便岩层,如砂岩、砾岩、砂砾岩等,其分层厚度大于5.0米-6.0米时,它们冒落前悬顶面积大 (从几十、几百,甚至达几千平方米),冒落块度大(从l-lQm长,甚至l0-加0m长),范围大 (沿工作面几十米,甚至大半个工作面切顶冒落)。"这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来,不仅会产生严重的冲击破坏力,而且更严重的是会把己采空间内的空气瞬间挤出;形成巨大的暴风,玻坏力极大。
防止和减弱大面积冒顶危害的原则是:改变岩体的物理力学性质,以减小顶板悬露面积及冒落面积,减小顶板冒落高度,降低空气排放速度,具体做法包括:
(l)坚持支护质量与顶板动态监测,掌握老顶活动规律。主要掌握初次来压和周期来压步距,监测支柱工作阻力、顶板下沉量及下沉速度、支柱下缩量下缩速度及其变化情况等。
(2)根据初次来压及周期来压大小,加大工作面支护强度及密度,沿煤壁增设贴帮柱,沿放顶线支设丛柱或密集支柱,或配合饯棚及木垛强化支护。'在条件适应的工作面;尽可能采用切顶墩柱。炮采工作面以采用单体液压支柱为宜。
(3)减小每次放顶步距,以一排支柱的步距为宜,最多不超过两排支柱矿并适当加大控顶距 (一般最大控顶到4~5排),以提高采场总支撑能力及有效支护空间。
(4)必要时采用人工强制放顶。所谓强制放顶,就是用爆破酌方法人为挫将顶板切断,使顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。切断顶板可以控制顶板冒落两积,减弱顶板冒落时产生的冲击力。形成矸石垫层,则可以缓和顶板冒落时产生的冲击波和暴风。
(5)积极推广顶板高压注水。从工作面顺槽向顶板打深孔,进行高压注水,注水泵最大压力可达l5MPa, 顶板注水可起到弱化顶板和扩大岩层中的裂隙和弱面的作用,将表面的强度明显降低。
严格执行《生产矿井质量标准化标准》内关于顶板管理的规定,要求控顶范围内顶底板移近量按采高小于或等于100毫米控制,不出现台阶下沉。如出现台阶下沉,必须进行人工强制放顶或采取加强支护及监控措施。
这类冒顶多在初次放顶前或初次放顶过程中发生。"
工作面在进行各种工序时都可能发生推垮型冒顶。工作面倾角较大;采用摩擦式金属支柱的工作面容易发生此类冒顶。
其发生的原因有:
(1)在坚硬顶板或直接顶厚度小,其上是坚硬顶板条件下,由于上分层冒落高度小,在切割眼处、停采线处、上下顺槽处网尘碎矸之上存在空隙。当下分层开采达到一定跨度时,空隙上方坚硬顶板断裂移动产生较大的推力或冲击力,造成推跨型冒顶。
(2)由于上分层冒落大块矸石,第二分层工作面回柱放顶时开始出现大块矸石的悬顶,因此随着工作面推进,大块矸石失去平衡产生旋转运动,导致侧向推力推垮网下支柱。或由于网上大块矸石之间存有空隙,因此回柱放顶后;大块矸石沿网移动,造成推垮型冒顶。
(3)当工作面倾角较大时,在放炮及回柱等工序影响下,由于支柱初撑力低、支柱扎底,工作面出视网兜,因此带动支柱向下倾斜以致失稳倾倒。当网兜向下推力超过网边连接力时,便出现撕网发生漏垮型冒顶,或当初次放顶时,网边被压住未放落下来造成网兜,发生推垮型冒顶。
(八)金属网下推垮型冒顶的主要预防措施包括:
(1)对上分层顶板的冒落状况,通过在开切眼内观察,"或从上下顺槽掘进探巷观
察,发现有悬空的断裂老顶或大块矸石时,应及时采取预防性控制措施。
(2)严格执行《生产矿井质量标准化标准》内关于铺设假顶的规定:。金属网等假顶铺设整齐,连接或搭接符合规定,冒顶区不撕网;分层工作面必须把分层煤厚和铺网情况 及时记载在 (1:500)图上;上分层工作面要加强观察,假顶上冒落大块岩石大于2.0M3要及时上图,要有灌浆(或酒水)系统和措施,保证灌浆(或洒水)质量符合规程要求。
(3)推广菱形网假项及网下综机开采,高档普采工作面推广且型长钢梁控制金属网假顶。除最下分层外,一律穿铁鞋;以便提高文柱的初撑力及刚度。
(4)通过人工放顶、爆破开切眼,采空区一侧煤壁,应尽可能增加第一分层采空区充填高度。同时适当降低第二分层起始开采高度,以减小采空区冒落空隙。尽可能延长上、下分层开采间隔时间,促使顶板再生。
(5)初次放顶压网时」应沿切顶线剪网,并从放顶起始处横向剪网,使之二开始形 成冒落豁口,将网放落到底板上。
(6)适当加大控顶距,采用木垛及战棚特沫支柱,使工作人员处在有效支护空间内。
(九)预防巷道冒顶的安全技术管理
巷道顶板事故包括掘进工作面、巷遭贯通点、交岔点抬棚处及维修巷道等地点发生的顶板事故。据统计资料分析,我国煤矿的巷道顶板事故,约占全部顶板死亡事故的20%~30%。
(十)掘进工作面冒顶事故的预防
掘进工作面冒顶事故的原因
(1)敲帮问顶制度执行不严,找落浮矸危岩不及时、不彻底或违章操作,对隐患性危岩未采取必要的临时支护措施,造成危岩突然坠落的伤亡事故。 (2)掘进工作面迎头没有采用金属前探梁等临时支护,工人在空顶空帮下作业时,危岩突然坠落造成伤亡事故。
(3)炮眼布置、装药量及爆破顺序不合理,迎头支柱稳定性差,发生放炮崩歪。崩倒支柱导致冒顶事故。
(4)支柱工作阻力低/可缩量小,支撑力及支护密度不足,棚腿架设在浮肝或浮煤上,支柱顶上及两帮末插严背实;整体性及稳定性差;造成顶板来压时压垮或推垮支柱导致冒顶。
(5)掘进工作面遇到断层破碎带或压力集电区等特殊情况肘,未控制爆破作业,未及时采取加强支护等措施导致冒顶。
(十一)掘进工作面冒顶事故的主要预防措施
(1)严格执行敲帮问顶制度
必须指派有经验的工人按操作规程严格执行敲帮间顶制度,并要有专人监护,将浮 矸活石清理干净后方可进行作业。如果处理活石时可能发生危险寸或遇有撬不掉的危岩,必须架设专门的临时支护,其规格质量应符合惟业规程酌规定。
(2)必须采用金属前探梁等临时支护,严禁空顶作业凡没有使用金属前探梁等临时支护的工作面一律停止作业,不能评为质量标准化工作面。当放炮掘进一个循环进度后;应及时将前探梁推移到迎头,然后将前探梁背实,方准许在前探梁掩护下进行作业。
(3)防止放炮崩歪、崩倒迎头支柱, 严格按作业规程申的规定进行钻眼、装药和放炮。要合理布置炮眼,特别是掏槽眼的位置及角度要合适,装药量要合理;临近及通过断层破碎 带时,应用手镐刷顶打撞楔配合放小炮或震动炮,如破碎围岩难以控制时,应暂停放炮采用手镐掘进,防止放炮崩歪、崩倒迎头支柱。崩歪、崩倒支柱后要及时扶正修复;修复工作必须从外向里逐架进行。
(4)必须按作业规程规定的支护设计进行巷道支护采用架棚支护方式的巷道,必须使用拉杆或撑木。木棚、金属支柱在迎头5m以
内,还必须打 "把锯子"或设 "防倒器",使支柱形成十个联合整休。对不使用拉杆或撑木的巷道不予验收。对地质构造区、冒顶区、压力集中区或冲击地压区应缩水橱距,架间文拉杆不少于3-4个。拱形棚子卡缆必须使用设计规定的配套卡缆,其扭紧力矩不小于作业规程的规定。每个掘进及巷修工作面都要配备扭矩指示器的扳手,并设专人
巡回紧固卡缆,班组长要每班检查1次。支柱与顶帮之间空隙要按作业规程要求,将顶帮背实及刹紧,不得空顶空帮。单孔长距离掘进,要经常检查工作面后方巷道支柱,发现有断梁伤腿或严重变形的支柱,应撤出工作面人员,一及时修复加固后再掘进。
(5)遇地质条件变化时的安全技术措施
当地质条件及围岩发生变化,需要改变支护形式时,必须先补报安全技术措施。当掘进工作面遇到断层、破碎带或其他地质情况时,应及时采取有效支护措施;加强管理,防止冒顶。一般在距断层前面5m时要加密支柱,做到上次成眷,缩短围岩暴露时间,短段掘砌每段不超过1米,或采用锚、网、架或锚、架、喷联合支护紧跟到迎头。断层带特别破碎时要采取撞楔法通过。有条件时,采用注浆固结或用压注树脂法固化破碎围岩。
(十二)交岔点抬棚及巷道贯通处冒顶事故的预防
1、交岔点抬棚及巷道贯通处冒顶事故的原因
(1)交岔点处于交岔巷道支承压力叠加区,空顶面积大,如存在镶嵌型顶板,或出现空顶虚帮,极易突然冒顶推垮下方抬棚。
(2)巷道开口位置不合理,受采动支承压力、掘进开帮放炮等影响,抬棚变形折损未及时加固,随时都有坍塌或被崩倒抬棚的可能。
(3)抬棚材质不合格,结构不合理,整个抬棚未与周围巷道支架连成牢固整体,稳定性差,支撑能力低,以致来压时将抬棚推垮或压垮。
(4)当牵引柱牵拉机器设备大件时,将抬棚梁或腿拉翻;或在附近回棚子时刮倒抬棚,以及在矿车运行时刮倒抬棚,造成冒顶事故。
(5)对头掘进贯通的巷道,或与采空区、旧巷贯通的巷道,贯通距离测绘不准,未制定预防水火、瓦斯及顶板灾害的安全措施,相距15米以内未实行单头作业,造成放炮伤人及水火、瓦斯、顶板灾害。
2、交岔点抬棚及巷道贯通处冒顶事故的主要防治措施
(1)掘进巷道贯通时必须制定专项安全措施,确保施工安全,并指定专人负责贯彻监督实施。
(2)与采空区或旧巷贯通,必须事先绘制测量图,搞清采空区或旧巷内的水、火、瓦斯情况,并根据《煤矿安全规程》规定,制定专项安全措施,严格贯彻执行,防止重大恶性事故的发生。在穿透老空时,必须立即撤出人员。只有经过检查证明无危险后,才可恢复工作。
(3)凡对头掘进贯通的巷道,必须准确测量贯通距离,绘制测量图,并测量人员及时填绘施工进度。当两个掘进面相距20米时,必须停止一个掘进头,实行单头作业,并且必须保持被停止掘进工作面的正常通风。如被停掘进工作面早已停风,则需提前排放被贯通巷道内的瓦斯,并严格执行每炮都要检查被贯通巷道内的瓦斯浓度的制度。防止放炮伤人和瓦斯爆炸事故。当贯通之后,立即进行风流调整,实现全风压通风。
(4)要加强贯通巷道的顶板管理,对围岩破碎,顶板不好,压力较大的巷道,应缩小支架间距和最大控顶距,并加强临时支护,防止冒顶。在地质构造破坏地区的掘进巷道贯通,应按破碎顶板防止冒顶的安全措施执行。
(5)新开掘进工作面在开口时,注意选择安全位置,抬棚要有专门设计,要架好抬棚,确保安全。抬棚要尽可能避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区级石门见煤时底板附近的三角煤区,否则必须制定专项安全措施。
(6)各种抬棚开口必须设有护口棚子,插梁必须双数对称摆放,防止受力不均。有条件的地点用拱形支架双抬棚,使用的铁插梁必须选用矿用工字钢或非脆性钢轨,插梁与拱形抬棚梁间用特制卡缆卡牢。木抬棚应选用大直径优质圆木,折损抬棚必须及时修复加固。
(7)抬棚必须有锁口棚子,抬棚四周必须插严背实,空顶虚帮必须填充严实。抬棚棚腿用支拉板或钢轨与巷道基本支架连界卡牢,连接距离不少于3架基本支架。木抬棚四周用拉杆与基本支架固定。
(8)套改抬棚,拆换抬棚梁、插梁及抬棚腿时,应根据具体情况,打开木垛或在抬棚下架设两架一梁三柱的抬板后,方准许套改抬棚。要控制开口拉门爆破装药量,套改翻倒,避免附近回棚子时刮倒抬棚。
(十三)维修巷道冒顶事故的预防
(1)维修老巷时,必须先检查该处前后5米范围内支架的完整情况,有问题先处理。必要时可采取临时加固措施,例如加密支架,加打木垛,前后支架拉紧支牢,加打抬板,插严背实等,以增加后路、外围支架的支护能力和稳定性,确保后路畅通。
在对巷道维修和冒顶处理时,必须坚持先处理外面的(离安全出口近的那一头),再处理里面的,直至该段巷道全部处理完毕。禁止在巷道只有一个安全出口的情况下两头处理,这样可以避免冒顶地带再一次发生冒顶,将人员堵在里面。
(更换巷道支护是,在拆除原有支护前,应先加固临近支护;拆除原有支护后,必须及时除掉顶帮支架后的矸石,并架设永久支护,必要时还应采取临时支护措施。
如需更换柱腿,应该先用内注式单体液压支柱或金属摩擦支柱在顶梁下打好立柱,再拆去旧柱腿。
(3)倾斜巷道维修支架和处理冒顶时应该由上至下进行。特别是倾角在15°以上时,必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
(4)当一条巷道存有几处需要维修支架和处理冒顶的地段,应该先处理距安全出口较近的那段,再向前处理较远的那一段,直至把巷道内的各段都维修或处理好。这样可以避免因距安全出口较近的那一段再次冒顶,将里面那一段的作业人员堵住。
(5)为了保证操作人员的人身安全,在处理程序上必须注意先维护,支撑住顶板,再维护好两帮。如巷道一侧片帮需要处理,这时必须在顶梁下靠片帮侧打上一根立柱,使顶板稳住,然后对片帮空间架设支架。
(6)严禁空顶作业,必须采用超前支护或内注式单体液压支柱作为临时支护。套修必须坚持架棚1架拆1架,或先架后回的原则。拱形支架拆卡缆时,顶梁下方必须打一棵中柱支撑,工作人员不得面对卡缆,防止螺母崩出伤人,并严禁大拆大回。巷道翻修一般不准许放炮。
(7)巷道维修遇地质构造区、压力集中区或顶板冒落区时,必须制定安全措施。对顶板冒落区应留下详细记录,标明冒落时间、高度、范围,并在该处设“隐蔽险区”牌,移交工程时将现场记录一并移交。
威远县杉树煤矿
2012年11月20日