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矿井顶板事故防治安全技术措施

  顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一,是指在地下采煤过程中,顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产中止等的事故。顶板事故按冒顶范围分局部冒顶和大型冒顶;按力学原因分为压垮冒顶、漏冒型冒顶和推垮型冒顶。

  一、采取局部冒顶的原因、预兆及防治

  (一)采取局部冒顶的原因

  采场局部冒顶常发生在上下出口、煤壁线、放顶线、地质构造处及采煤机附近。其原因主要有:

  1.采空区顶板支撑不好,悬顶面积过大。

  2.顶板中存在断层、裂隙、层理等地质构造,将顶板切割成不连续的岩块,回柱后岩块失稳,推倒支柱造成冒顶。

  3.回柱操作顺序不合理。

  4.工作面支护质量不好,支护密度不够、出撑力低、迎山角不合理等。

  5.在遇见未预见的地质构造时,没及时采取措施。

  6.工作面上、下出口连接风巷和运输巷,控顶面积大。两巷掘进时经受压力重新分布的影响,同时由于巷道初撑力一般较小,使直接顶下沉、松动甚至破坏;特别是在工作面超前支撑压力作用下,顶板大量下沉,又在移动设备时反复支撑顶板,结果造成顶板更加破碎。如果又有老顶来压影响,工作面上、下出口更易冒落。

  7.煤壁线附近易形成“人字”“锅底”“升斗”等劈理,有游离岩块、易冒落。

  (二)采场局部冒顶的预兆

  1.发出响声。岩层下沉断裂,顶板压力急剧增大时,木支架有劈裂声;金属支柱活柱下缩,支柱钻底严重都可能发出响声。

  2.掉碴。

  3.煤体压酥,片帮煤增多。

  4.顶板裂隙增多,裂缝变大。

  5.顶板出现离层。

  6.漏顶。

  7.瓦斯涌出量突然增大。

  8.顶板淋水明显增加。

  (三)采场局部冒顶的主要预防措施

  1.防止煤壁附近冒顶,应及时支护悬露顶板,加强敲帮问顶。

  2.炮采时合理布置炮眼,控制药量,避免崩倒支架。

  3.防止两出口冒顶时,首先支架必须有足够强度,其次系统应具有一定阻力,防止老顶来压时推倒支架。

  4.防止放顶线附近局部冒顶,要加强地质及观察工作,在大块岩石范围内加强支护,必要时用木支架代替单体金属支架。

  5.随时注意地质构造的变化,采取相应措施。

  二、采场大型冒顶的预兆及防治

  (一)采场大型冒顶的预兆

  采场大型冒顶一般包括老顶来压时的压垮型冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶和大块游离顶板旋转型冒顶等。一般大型冒顶主要预兆表现在以下几个方面:

  1.顶板的预兆。顶板连续发出断裂声,这是由于直接顶和老顶离层或顶板断开而发出的响声。

  2.两帮的预兆。由于压力增加,煤壁受压后,煤质变软,片帮增多。

  3.支架的预兆。使用木制家时被大量折断。使用金属支柱时活柱快速下沉,连续发出“咯咯”声。

  4.瓦斯涌出量增多,淋水加大。

  (二)采场大型冒顶的主要防治措施

  1.经常检查巷道支护情况,加强维护,发现有变形或折损的支架,应及时加固修复。

  2.维修巷道时,必须保证在发生冒顶时有人员撤退的出口。独头巷道维护时,必须由外向里逐架进行。撤掉指甲钳,应加固工作地点支架。

  三、巷道冒顶事故防治

  1.掌握地质资料与开采条件。通过地质钻孔、岩层柱状图等多种途径,摸清地质构造及顶板结构、岩性变化、水文地质情况;在地质图上标明地质构造、裂隙发育带的位置、产状、层厚等;弄清与采煤工作面相对空间位置与时间的关系,分析受采动的程度等。

  2.严格顶板安全检查制度。巷道掘进施工的全过程要严格执行《煤矿安全规程》,坚持进行敲帮问顶,发现活矸和伞檐要及时处理。

  3.加强支护质量管理。选择合理的支护技术,严格按操作规程施工,是防治冒顶事故的主要措施。

  ①检查支架规格尺寸。支架的架型、形状、尺寸、结构件搭接等是否符合设计要求;支架间距、支架间连接是否符合作业规程要求。

  ②提高支护质量和保证支护阻力。所有支架必须架设牢固,并有防倒措施。要严格防止支架支设在浮矸上,不见实底不能架设。使用摩擦式金属支柱时,必须使用液压升柱器架设,初撑力不得小于50kN。

  ③单体液压支柱的初撑力,柱径为100mm不得小于90kN,柱径为80mm不得小于60kN。

  ④搞好支架与围岩间的充填。支架与围岩间的空间必须及时填严背实,改善支架承载状态,提高其支撑能力,减少围岩变形,提高围岩的稳定性。

  ⑤提高支架的稳定性。在放炮前应加固迎头支架,使靠近迎头10m内支架之间的连接杆联锁稳固,防止放炮崩倒;对围岩裂隙发育较成熟或较松软的地段、受采动影响强烈的地区或掘进倾斜巷道时,应在支架间用连接杆联锁稳固,预防冒顶或片帮范围的扩大。

  ⑥及时支护。根据作业循环和围岩条件,尽可能及时支护,缩小空顶作业面积与延续时间。

  4.进行临时支护。巷道顶板事故大都是在空顶作业的情况下发生的,因此对掘进迎头新悬露的顶板,应采用及时或超前支护的临时支架,以保证作业安全。

  四、采煤工作面顶板事故防治

  1.老顶来压时压垮型冒顶预防措施

  ①合理设计采煤工作面支护,使支护具有足够的支撑力和可缩量,当老顶来压比较强烈时,要选用可缩量较大的支柱,有时要选用具有大流量安全阀的支柱,并加强后排支柱的支撑强度。

  ②要进行顶板断层情况的预测预报。遇到平行于工作面的断层时,当断层刚露出煤壁,就要加强该段工作面的支护,并扩大该段工作面的控顶距;如果工作面用的是金属支柱,还要用木支柱替换金属支柱。

  2.厚煤层难垮顶板大面积冒顶预防措施

  ①采用煤柱支撑法(即刀柱采煤法)时,如果煤柱上方顶板需悬露大面积才垮落,则应在刀柱之间的采空区内用钻孔爆破法强制放顶。

  ②采用长壁法采煤时,或超前工作面用钻孔爆破法、高压注水法预先松动或弱化顶板,也可用在采空区用循环浅孔及步距式深孔法崩落顶板。

  3.直接顶导致的压垮型冒顶预防措施

  ①采煤工作面支护强度要能自始自终平衡直接顶或垮落带岩层的重量,底软时必须穿鞋,力求以支柱的支撑力就能平衡直接顶或垮落带的岩重,以避免直接顶或垮落带离层。

  ②开采下分层时不要留煤皮,以免增加支架的载荷,如因条件限制非留煤皮不可,要相应增加执著的初撑力或支柱密度。

  ③在构造或采动破坏严重的区域,除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外,应采用绞车远距离回柱。

  4.大面积漏垮型冒顶预防措施

  ①选用合适的支护,使工作面支护有足够的支撑力和可缩量。

  ②顶板必须背严接实。

  ③严防放炮、移输送机等工序推倒支架,防止出现局部冒顶。

  5.局部漏冒型冒顶预防措施

  ①对每一工作面进行实地观测,根据统计规律分析影响端面顶板冒落稳定性指标,对支护质量与顶板进行动态监测,使顶板在形成冒顶事故前消除其隐患。

  ②采用能及时支护悬露顶板并能减少端面距的支架;要使支架处于良好的工作状态,尤其应避免顶梁过分抬头或低头;提高第一排支柱的初撑力,以减小直接顶的下沉量。

  ③炮采时,炮眼布置及装药量应合理,尽量避免崩倒支架。

  ④尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交,避免煤壁片帮,一旦片帮应超前支护。

  ⑤尽可能保证工作面具有较快的推进速度。

  ⑥机头机尾应各采用四对八梁支护;巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长钢梁抬棚,托住原巷道支架的梁头;距工作面煤壁20m范围内的巷道要超前进行处理。

  ⑦在工作面的地质破坏带要特别加强支护。

  ⑧放顶线要支设墩柱。

  ⑨分段回柱回拆最后两根支柱时,如果工作面用的是摩擦支柱,可以在这些柱子的上下各支一根木支柱作为替柱,然后回拆摩擦支柱,最后用绞车回木替柱;采用单体液压支柱的工作面,工人也可以在有支护的工作空间,用带链条的工具来卸载,并用机械远距离拉柱;如果工作面用的是木支柱,则可以直接用绞车回柱。

  五、掘进片帮、冒顶事故的防治

  为防止掘进顶板事故的发生,在认真执行《煤矿安全规程》对掘进工作面和巷道支护的有关规定得到基础上,要做好以下工作:确切掌握地质资料,认真编制施工作业规程,采取合理的施工方法和顶板管理措施;坚持一次成巷,缩小围岩暴露时间和面积;严格执行爆破规定,保持围岩的稳定性;特殊地段压力大时,采取加强支护等强化支护手段;倾斜巷道要采取防止推倒支架的措施;加强巷道围岩的观测和工作面的顶板管理,严格执行敲帮问顶制度,发现问题,及时处理;严格按质量标准进行检查验收,出现质量问题及时返工处理;出现漏顶必须彻底处理,接顶背严,不得留有空顶隐患。

  六、冲击地压的防治

  冲击地压是指在矿井开采过程中,引起煤(岩)体内所积聚的弹性变形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。影响冲击地压的主要因素有采深、地质构造、煤(岩)体结构及开采技术。

  防治冲击地压主要从两方面着手:一是在大范围内避免形成高应力集中的条件;二是在局部范围内改变煤(岩)体的物理力学性能,减缓已形成的应力集中的程度。前者称防危措施,后者称解危措施。

  主要防危措施有:开采解放层;合理确定开采方法;无煤柱开采。

  主要解危措施有:高压注水;放松动炮;钻孔槽卸压;强制放顶。

  生产中应结合实际,加强预测工作,总结冲击地压规律。同时提高支护质量,严禁刚性支护。更多煤矿安全技术请点击

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