采煤工作面周期来压冒顶处理安全技术措施

一、工程概况:1507采煤工作面中下段存在地质构造,随着回采的推进,2010年10月16日下午,由于周期来压引起1507采煤工作面中下段冒顶。2010年10月17日,叶传淑(副总)、祖章贤(工程师)等人到现场进行实地踏勘。冒顶的主要原因:一是由于工作面的正常推进,导致工作面初次来压,矿山压力大难以维护;二是1507工作面中下段存在地质构造,煤层变薄,在推进过程中挑顶支护,破坏顶板结构,导致抗压能力减弱;三是在施工过程中,支护工程质量差(柱排距不均衡),初撑力不够。为了确保安全生产,不发生冒顶事故,经2010年10月17日叶传淑,祖章贤等人到现场与施工人员进行了实地踏勘并征求了施工队人员的部分意见,特作如下安全技术措施:

二、处理冒顶前的工作准备及必备条件

1、在处理冒顶前,冒顶两端要加强支护,防止冒顶范围继续扩大。出现掉顶时,必须及时穿梁护顶,防止掉顶范围扩大引起冒顶。

2、处理顺序:待矿山压力稳定后,由冒顶两端向冒顶区域处理,从支架和顶板好的地方向支架和顶板差的地方处理。在处理过程中,必须严格执行先支后回,严禁从采空一侧一边回柱子,一边在靠煤壁一侧进行支护。因此,在支护过程中必须备足备齐单体液压支柱、绞接顶粱等材料。

3、在处理前,先维护好上下两端安全出口,加固好安全出口支架,确保安全出口和退路的安全,再处理冒顶区域的支架,最后在回撤靠采空一侧的支架。

4、在处理冒顶过程中,必须由采煤队队长或采煤队副队长、安全员等人在现场指挥,组织精干队员处理。

5、处理冒顶时,必须有专人在现场观山(即观察顶板),严格执行敲帮问顶制度,随时撬掉悬浮煤、矸石,防止冒顶事故的再次发生,

6、冒顶较高时,支架上面必须架设木垛,穿梁护顶要打结实,不许出现再次漏顶。

7、冒顶范围较大时,可缩短溜槽进行出货。

三、逮顶扒料措施:

1、在处理冒顶后要进行逮顶和扒料。

2、逮顶时必须加强掉顶(冒顶)处的支护,向掉顶处靠煤壁打一排戗柱,以防煤壁顶板再掉。

3、如果要刷煤壁时,必须采取密打眼、少装药,一次连一炮,只许放松动炮,以手镐落煤为主的方法施工。

4、放一次炮维护一次,实行间隔洞采煤。

5、逮着一挡顶板后,移过溜槽,溜槽靠老塘一侧立即架设正规柱子,直到顶板正常。

6、被压柱、梁必须扒出,不准丢失,万吨丢失率为3;

7、扒被压埋柱、梁时,必须先处理冒顶地方,找好退路方可扒料。

8、扒柱、梁必须先清理好退路,维护好安全,由顶板好的地方向顶板不好的地方进行,且保证退路畅通无阻。

9、每向前1.0m,必须支护好再前进.

10、被压被埋柱梁,视其情况、处理好煤矸,由里向外回。

11、扒料时,必须设专人观山(观察顶板),跟班领导现场指挥。

12、如发现顶板有异常响声,顶板下沉速度增大,顶板掉渣、支柱脱锁、煤壁片帮严重,应立即通知工作面所有人员从上、下安全出口撤到安全地带,顶板稳定后方可操作。

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篇2:采煤工作面推垮型冒顶机理分析预防措施

14272b11b顶分层工作面概况

矿井开采缓倾斜煤层,可采煤层13层,总厚度33m,其中顶板为复合顶板的可采煤层6层,总厚度17m,占矿井可采煤层总厚的52%。4272b11b顶分层工作面系该矿四水平、42采区、7阶段北翼b11b顶分层工作面,其回采上限标高为-573m,下限标为-633m,煤层平均厚度4?1m,倾角21°,工作面倾向长168m,走向长240m。工作面采高2.0m,初采期间采高1.8m,煤层直接顶为厚1.2m的深灰色细砂质泥岩,其上为厚0.8m的煤线,基本顶为厚2.0m的深灰色条带状细砂岩,其上为灰色中厚层状细砂岩。根据复合顶板的特征,本工作面为典型的复合顶板工作面。

2采煤方法和顶板管理

工作面采用倾斜分层走向长壁采煤法,炮采落煤工艺。

支护方式为齐梁直线柱铰接走向棚支护顶板,支柱型号为dz22-30/100型单体液压支柱,顶梁型号为hdja-1000型金属铰接顶梁,柱距0.5m,排距1.0m。工作面采用三、四排控顶,即3~4m管理,放顶步距1.0m。初采期间特殊支架为单体液压支柱和金属铰接顶梁架设的一梁一柱顺山铰接挑棚。

采空区采用全部垮落法处理。

3劳动组织及循环方式

劳动组织形式为单镐采煤,双人分段放顶回柱。工作面作业方式为“两采一准”,日进2个循环。

4冒顶事故情况

事故发生时间为2004年3月12日下午,事故当班为检修班。事故发生时工作面上端距切眼11m,下端距切眼4m。冒顶范围为工作面下端头向上3~50m段,冒顶倾向长度47m,走向长度4m。采空区悬露的顶板(倾向长30m、走向长3m)也跟随冒落。

5冒落机理分析

5.14272b11b顶分层工作面冒顶特点

5.1.1冒顶前,采场顶板压力不大,支架没有压缩变形。

5.1.2冒顶前无明显征兆,推垮发生时速度快,来势凶猛。

5.1.3冒顶发生在开切眼附近。

5.1.4冒顶发生在回柱放顶即将结束时。

5.1.5复合顶板软岩层呈整体冒落。

5.1.6冒顶后,基本顶大面积悬露。

5.1.7冒顶后,单体支柱沿煤层倾斜方向倒下。

5.1.8冒顶后,冒顶段以上4m工作面煤壁顶板出现断裂。

5.2冒顶机理分析

冒顶事故发生在工作面回柱放顶即将结束时,回柱放顶前工作面支护为四排正规支架加一排顺山挑棚,这些支架中支柱的工作阻力勉强可以支撑住复合顶板中的软岩层;回柱放顶即将结束时,工作面仅有三排正规支架,支撑不住软岩层,加上软岩层因淋水等原因离层,从而导致软岩层断裂形成六面体。冒顶前工作面采空区下口向上近30m、走向长3m(悬顶面积90m2)范围顶板未冒,下顺槽破复合顶板下位软岩层施工以及工作面冒顶前下口曾发生小面积冒顶等状况,为六面体提供了去路;另外,六面体自重较大(约1.12×104kn),向去路方向的倾角较大,最终导致六面体下移,推垮工作面。

5.2.1复合顶板下位软岩层离层工作面初设支柱初撑力均不小于50kn,但因底板为b11b煤层,较软;同时,顶板淋水使底板煤层软化,抗压强度降低,使原来初撑力不小于50kn的支柱工作阻力降至20kn以下。由于支柱的工作阻力小,支柱钻底量大,再加上顶板淋水,造成复合顶板下位软岩层下沉,而上位硬岩层因开切眼附近受两侧煤体支撑基本未下沉,从而导致复合顶板软、硬岩层离层。

5.2.2下位软岩层内断裂出六面体由于支柱工作阻力小于20kn,支撑不住复合顶板下位软岩层,使软岩在支柱低阻区下沉并产生断裂;靠采空区侧软岩层从开切眼处已经断裂,形成一个由单体支柱支撑的不稳定的不规则六面体。

5.2.3六面体存在去路且有较大倾角工作面下端冒顶前一天曾发生小面积冒顶;工作面采空区从下端头向上30m、走向长3m处范围顶板未冒落,形成大的六面体。由于下顺槽沿顶施工,破坏了复合顶板,为六面体提供了去路,再加上六面体沿去路方向倾角达21°,既有去路并且沿去路方向又有较大倾角的六面体,很容易冒落。

5.2.4六面体下推力大于阻力该六面体受到的下推力大约是4000kn,几乎全靠工作面下口软岩层顶板的阻力阻止其下推,而这一部分软岩层又受到破环,实际阻力很小,不能阻止其下移。

6预防措施

6.1增大并保持单体液压支柱的初撑力

单体支柱的初撑力小时,支撑不住复合顶板中的软岩层,便可导致软岩离层推垮工作面。为解决这个问题,必须提高单体支柱的初撑力p0,使初撑力不仅能支撑住复合顶板下位软岩层,而且使软岩层压紧硬岩层,其间的摩擦阻力足够阻止软岩层下滑,从而使支架自身也能稳定。p0可按下式计算:

p0≥γh0/n(cosα+1/fsinα)(1)

式中,p0为每根支柱初撑力,kn/根;n为支护密度,根/m2;γ为软岩层平均密度,kn/m3;h0为软岩层厚度,m;α为煤层倾角,(°);f为软硬岩层间的滑动摩擦系数。

对4272b11b顶分层工作面来讲,n=2根/m2,γ=20?19kn/m3,h0=2.0m,α=21°,f=0.3。经过计算p0≥50kn时,能够满足防止复合顶板推垮工作面的要求。

单体液压支柱的初撑力达到50kn以上是先决条件,关键是保证其工作阻力也在50kn以上,这样,就必须采取穿木鞋或铁鞋措施,减少支柱钻底量。另外,增大支护密度可增大支柱对顶板的支护强度,防止推垮型冒顶的发生。

6.2提高支架稳定性

一是在工作面采空区侧铰接顶梁下,沿倾斜方向中中10m采用长方木装设“井”形木垛,这样会形成整体支架,增强了支架的稳定性,增加了工作面支撑顶板的能力;二是使用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上口至下口都连接起来,这样整个工作面形成了一个可以阻止六面体下推的整体支架。三是工作面采用下伪倾3~5°方向施工;四是控制采高,复合顶板下部软岩层垮落后超过采高,一方面可以堵住六面体的去路,另一方面可以增加六面体下推时的摩擦阻力,采高控制一般在1.8m以下;五是掘进顺槽及开切眼时不破坏复合顶板,这样可以保持复合顶板的完整性,不给六面体以去路;六是加强工作面顶板压力和状况观察,支柱支设时要从严要求,初撑力达不到50kn时要采取穿木鞋或铁鞋等措施增大初撑力,确保初撑力不小于50kn;观察顶板状况,发现顶板出现裂隙要及时采取装木垛、使用迎山抗棚等措施加强支护;七是强制放顶,工作面采空区顶板悬顶面积大于2×5m2时,要采取强制放顶措施,即在顶板内打眼、装药、放炮,强迫其冒落,以减少工作面悬顶面积,防止发生冒顶,六是工作面初采时不要反推,复合顶板下位软岩层在开切眼处已离层断裂,当在反推范围内初次放顶时,极容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。

7结语

复合顶板下采煤是一个比较难的课题,但复合顶板推垮型冒顶事故也是可以预防的,关键在于措施得力,现场执行到位。

篇3:采煤工作面发生冒顶原因及预防措施

顶板事故是指:在井下采煤过程中,顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故。

按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。

局部冒顶指范围不大,有时仅在3~5支架范围内,伤亡人数不多(1~2人)的冒顶,常发生在靠近煤壁附近、工作面两端以及放顶线附近。在实际煤矿生产中,局部冒顶事故的次数远远多于大型冒顶事故,约占工作面冒顶事故的70%,总的危害比较大。从开采工序与顶板事故发生的地点来看,局部冒顶可分成:靠近煤壁附近的局部冒顶;工作面两端的局部冒顶;放顶线附近的局部冒顶;地质破坏带附近的局部冒顶。

大型冒顶指范围较大,伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、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、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲人工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。

(一)采场局部冒顶的原因分析与防治

1.局部冒顶的预兆

局部冒顶,由于预兆不明显,零打碎敲,易被人忽视,但只要仔细观察,也可以发现一些征兆。对以下异常情况要特别注意:

1)响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时,木支架就会发生劈裂声,紧接着出现折梁断柱现象;金属支柱的活柱急速下缩,也发出很大声响。有时也能听到采空区内顶板发生断裂的闷雷声。

2)掉渣。顶板严重破裂时,折梁断柱就要增加,随后就出现顶板掉渣现象。掉渣越多,说明顶板压力越大。在人工顶板下,掉下的碎矸石和煤渣更多,工人叫“煤雨”,这就是发生冒顶的危险信号。

3)片帮。冒顶前煤壁所受压力增加,变得松软,片帮煤比平时多。

4)裂缝。顶板的裂缝,一种是地质构造产生的自然裂隙,一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是:“流水的裂缝有危险,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。”如果这种裂缝加深加宽,说明顶板继续恶化。

5)脱层。顶板快要冒落的时候,往往出现脱层现象。

6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶,在大面积冒顶以前,有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理,会使棚顶托空、支架松动,顶板岩石继续冒落,就会造成没有声响的大冒顶。

7)瓦斯涌出量突然增大。

8)顶板的淋水明显增加。

试探有没有冒顶危险的方法主要有:(1)木楔法。在裂缝中打入小木楔,过一段时间,如果发现木楔松动或夹不住了,说明裂缝在扩大,有冒落的危险。(2)敲帮问顶法。用钢钎或手镐敲击顶板,声音清脆响亮的,表明顶板完好;发出“空空”或“嗡嗡”声的,表顶板岩层已离层,应把脱离的岩块挑下来;(3)震动法。

2.局部冒顶的原因与防治

局部冒顶的原因有两类:一类是已破碎了的直接顶板,失去有效的支护而局部冒落;另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统而造成的局部冒落。

从发生地点来看,局部冒顶大致分为煤帮附近局部冒顶、上下出口局部冒顶、放顶线附近局部冒顶、地质构造破坏带局部冒顶。现分述如下:

1)煤帮附近的局部冒顶

由于采动或放炮震动影响,在直接顶中“锅底石”游离岩块式的镶嵌顶板或破碎顶板,因支护不及时而造成局部冒顶;当用炮采时,因炮眼角度或装药量不适当,可能在放炮时崩倒支柱造成局部冒顶;当老顶来压时,煤质因松软而片帮,扩大无支护空间,也可能导致局部冒顶。

目前主要防治措施是:(1)采用能及时支护悬露顶板的支架,如正悬臂支架,横板连锁棚子,正倒悬臂支架及贴帮点柱等;(2)严禁工人在无支护空顶区操作。

2)上下出口的局部冒顶

上下两出口位于采场与巷道交接处,控顶范围比较大,在掘进巷道时如果巷道支护的初撑力很小,直接顶板就易下沉、松动和破碎。有效防止局部冒顶措施如下:(1)支架必须有足够的强度,不仅能支承松动易冒的直接顶,还能支承住老顶来压时的部分压力;(2)支护系统必须能始终控制局部冒顶,且具有一定稳定性,防止老顶来压时推倒支架。实践证明,十字交接顶梁和“四对八梁”支护,效果好。

3)放顶线附近的局部冒顶

采煤工作面放顶线上的支柱受压是不均匀的。当人工回拆承压大的支柱时,往往柱子一倒顶板就冒落,这种情况在分段回柱回拆最后一根时,尤其容易发生。

防止放顶线附近局部冒顶的主要措施是:(1)如果是金属支柱工作面,可用木支柱作替柱,最后用绞车回木柱;(2)为了防止金属网上大块游离岩块在回柱时滚下来,推倒采面支架发生局部冒顶,应在此范围加强支护。

4)地质破坏带附近的局部冒顶

采煤工作面如果遇到垂直工作面或斜交于工作面的断层,在顶板活动过程中,断层附近破断岩块可能顺断层面下滑,推倒支架,造成局部冒顶。另外褶曲轴部或顶板岩层破碎带等部位易冒顶。防止这类事故措施如下:应在断层两侧加设木垛加强支护,并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。加强褶曲轴部断层破碎带的支护。

3.局部冒顶事故的处理

1)当冒顶范围不大时,可采用掏梁窝探大扳梁或支悬臂梁的方法处理。首先要观察顶板动态,加强冒顶区上下部位支架,防止冒顶范围扩大,再掏梁窝、探大板和挂梁。棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶,然后再清除煤浮矸,打好贴帮柱,支好棚梁。

2)工作面局部冒顶范围沿倾斜超过10m时,应从冒顶区上下两头向中间处理,在检查认定冒顶地带的顶板已经稳定的基础上,再加固顶板区上方支架,并准备好材料,清理好人员的安全退路,设专人监视顶板。

3)金属网假顶下的冒顶,如果是小冒顶,可扒出碎矸、铺上顶网,重新架棚后即可安全通过;如果冒顶区沿倾斜超过5m,则必须将支架改为一梁三柱,梁的一端探入煤壁再铺网刹顶,或垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过;如果冒顶范围较大,亦可避开冒顶区沿煤壁重新掘开切眼采煤。

(二)采场大面积冒顶原因分析与防治

1.采场大面积冒顶的预兆

采煤工作面随回柱放顶工作进行,直接顶逐渐垮落,如果直接顶垮落后未能充满采空区,则坚硬的老顶要发生周期来压。

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发生离层,或顶板切断而发出的声音。有时采空区内顶板发出响闷雷的声音,这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。

2)煤帮的预兆

由于冒顶前压力增大,煤壁受压后,煤质变软变酥,片帮增多。使用电钻打眼时省力。

3)支架的预兆

使用木支架,支架大量的被压弯或折断,并发出响声。使用金属支柱时,耳朵贴在柱体上,可听见支柱受压后发出的声音,支柱“破顶、钻底”。

4)含瓦斯煤层,瓦斯涌出量突然增加;有淋水的顶板、淋水增加。

2.采场大面积冒顶的原因分析

按顶板垮落类型可把采场大冒顶分为压垮型、推垮型、漏垮型三种。

压垮型冒顶事故是由于坚硬直接顶或老顶运动时,垂直于顶板方向的作用力,压断或压弯工作阻力不够、可缩量不足的支架,或使支柱压入抗压强度低的底板,造成大面积切顶垮面事故。

在采场中容易发生大面积冒顶的地点是:

1)开切眼附近。在这个区域顶板上部硬岩层老顶两边都受煤柱支承不容易下沉,这就给下部软岩层直接顶的下沉离层创造了有利条件。

2)地质破坏带(断层、褶曲)附近。在这些地点顶板下部直接顶岩层破断后易形成大块岩体并下滑。

3)老巷附近。由于老巷顶板破坏,直接顶易破断。

4)倾角大的地段。这些地段由于重力作用而岩石倾斜下滑力大。

5)顶板岩层含水地段。这些地段摩擦系数降低,阻力大为减少。

6)局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。

近几年来,在采场大面积冒顶事故中,“复合顶板”下推垮型事故比较多,伤亡也较大。

漏垮型冒顶的原因如下:由于煤层倾角较大,直接顶又异常破碎,采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏顶,破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空,造成支架失稳,导致漏垮型事故发生。

3.采场大面积冒顶的预防措施

总结现行有效的经验归纳出几条预防采场大面积冒顶的基本措施:

1)提高单体支柱的初撑力和刚度

小煤矿使用的木支柱和摩擦金属支柱初撑力小,刚度差,易导致煤层复合顶板离层,又使采场支架不稳定,所以有条件的矿要推广使用单体液压支柱。

2)提高支架的稳定性

煤层倾角大或在工作面仰斜推进时,为防止顶板沿倾斜方面滑动推倒支架,应采用斜撑、抬棚、木垛等特种支架来增加支架的稳定性。在摩擦金属支柱和金属铰接顶梁采面中,用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端头至下端头连接起来,形成稳定的“整体支架”。

3)严格控制采高

开采厚煤层第一分层要控制采高,使直接顶冒落后破碎膨胀能达到原来采高。这种措施目的在于堵住冒落大块岩石的滑动。

4)采面从开切眼初采时不要反向开采

有的矿为了提高采出率,在初采时向相反方向采几排煤柱,如果是复合顶板,开切眼处顶板暴露日久已离层断裂,当在反向推进范围内初次放顶时,很容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶事故。

5)掘进上下顺槽时不得破坏复合顶板

挑顶掘进上下顺槽,就破坏了复合顶板的完整性,易造成推垮冒顶事故。

6)对于坚硬难冒顶板可以采用顶板注水和强制放顶等措施。

7)加强矿井生产地质工作,加强矿压的预测预报。

4.大冒顶事故的处理方法

大冒顶发生后,采取的方法基本上有两种:一种是恢复工作面的方法;另一种是开补巷绕过冒顶区方法。

1)恢复工作面的方法处理冒顶

(1)从工作面冒顶处的两头,由外向内,先用双腿套棚维护好顶板,保持后路畅通无阻。棚梁上用板皮刹紧背严,防止顶板继续错动、垮落。梁上如有空顶,要用小木垛插紧背实。

(2)边清理工作面边支护,把塌落的矸石清理并倒入采空区,每清理0.5m工作面,支一架棚子管理顶板。若顶板压力大,可在冒顶区两头用木垛维护顶板。

(3)遇到大块矸石不易破碎时,应采用电钻(如有压风,最好是用风钻)打眼放小炮的办法破碎岩石。

(4)如顶板冒落的矸石很破碎,一次整修巷道不易通过时,可先沿工作面煤帮运输机道整修一条小巷,修通小巷,使风流贯通,运输机开动后,再从冒顶区的两头向中间依次放矸支棚。

2)开绕补巷过冒顶

(1)冒顶区在工作面的机头侧时,可以沿工作面煤帮错过一段,留3m~5m煤柱,由进风巷向工作面斜打一条补巷和采煤工作面相通,就可正常生产出煤。

(2)冒顶区在工作面的中部时,可以平行于工作面留3m~5m煤柱,重新开一条开切眼。新开切眼的支架,可根据顶板情况而定。

(3)冒顶区在工作面的机尾时,处理的方法与处理机头侧冒顶完全相同。收银制度

篇4:采煤工作面发生冒顶原因及预防措施

顶板事故是指:在井下采煤过程中,顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故。

按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。

局部冒顶指范围不大,有时仅在3~5支架范围内,伤亡人数不多(1~2人)的冒顶,常发生在靠近煤壁附近、工作面两端以及放顶线附近。在实际煤矿生产中,局部冒顶事故的次数远远多于大型冒顶事故,约占工作面冒顶事故的70%,总的危害比较大。从开采工序与顶板事故发生的地点来看,局部冒顶可分成:靠近煤壁附近的局部冒顶;工作面两端的局部冒顶;放顶线附近的局部冒顶;地质破坏带附近的局部冒顶。

大型冒顶指范围较大,伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、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、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲人工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。

(一)采场局部冒顶的原因分析与防治

1.局部冒顶的预兆

局部冒顶,由于预兆不明显,零打碎敲,易被人忽视,但只要仔细观察,也可以发现一些征兆。对以下异常情况要特别注意:

1)响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时,木支架就会发生劈裂声,紧接着出现折梁断柱现象;金属支柱的活柱急速下缩,也发出很大声响。有时也能听到采空区内顶板发生断裂的闷雷声。

2)掉渣。顶板严重破裂时,折梁断柱就要增加,随后就出现顶板掉渣现象。掉渣越多,说明顶板压力越大。在人工顶板下,掉下的碎矸石和煤渣更多,工人叫“煤雨”,这就是发生冒顶的危险信号。

3)片帮。冒顶前煤壁所受压力增加,变得松软,片帮煤比平时多。

4)裂缝。顶板的裂缝,一种是地质构造产生的自然裂隙,一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是:“流水的裂缝有危险,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。”如果这种裂缝加深加宽,说明顶板继续恶化。

5)脱层。顶板快要冒落的时候,往往出现脱层现象。

6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶,在大面积冒顶以前,有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理,会使棚顶托空、支架松动,顶板岩石继续冒落,就会造成没有声响的大冒顶。

7)瓦斯涌出量突然增大。

8)顶板的淋水明显增加。

试探有没有冒顶危险的方法主要有:(1)木楔法。在裂缝中打入小木楔,过一段时间,如果发现木楔松动或夹不住了,说明裂缝在扩大,有冒落的危险。(2)敲帮问顶法。用钢钎或手镐敲击顶板,声音清脆响亮的,表明顶板完好;发出“空空”或“嗡嗡”声的,表顶板岩层已离层,应把脱离的岩块挑下来;(3)震动法。

2.局部冒顶的原因与防治

局部冒顶的原因有两类:一类是已破碎了的直接顶板,失去有效的支护而局部冒落;另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统而造成的局部冒落。

从发生地点来看,局部冒顶大致分为煤帮附近局部冒顶、上下出口局部冒顶、放顶线附近局部冒顶、地质构造破坏带局部冒顶。现分述如下:

1)煤帮附近的局部冒顶

由于采动或放炮震动影响,在直接顶中“锅底石”游离岩块式的镶嵌顶板或破碎顶板,因支护不及时而造成局部冒顶;当用炮采时,因炮眼角度或装药量不适当,可能在放炮时崩倒支柱造成局部冒顶;当老顶来压时,煤质因松软而片帮,扩大无支护空间,也可能导致局部冒顶。

目前主要防治措施是:(1)采用能及时支护悬露顶板的支架,如正悬臂支架,横板连锁棚子,正倒悬臂支架及贴帮点柱等;(2)严禁工人在无支护空顶区操作。

2)上下出口的局部冒顶

上下两出口位于采场与巷道交接处,控顶范围比较大,在掘进巷道时如果巷道支护的初撑力很小,直接顶板就易下沉、松动和破碎。有效防止局部冒顶措施如下:(1)支架必须有足够的强度,不仅能支承松动易冒的直接顶,还能支承住老顶来压时的部分压力;(2)支护系统必须能始终控制局部冒顶,且具有一定稳定性,防止老顶来压时推倒支架。实践证明,十字交接顶梁和“四对八梁”支护,效果好。

3)放顶线附近的局部冒顶

采煤工作面放顶线上的支柱受压是不均匀的。当人工回拆承压大的支柱时,往往柱子一倒顶板就冒落,这种情况在分段回柱回拆最后一根时,尤其容易发生。

防止放顶线附近局部冒顶的主要措施是:(1)如果是金属支柱工作面,可用木支柱作替柱,最后用绞车回木柱;(2)为了防止金属网上大块游离岩块在回柱时滚下来,推倒采面支架发生局部冒顶,应在此范围加强支护。

4)地质破坏带附近的局部冒顶

采煤工作面如果遇到垂直工作面或斜交于工作面的断层,在顶板活动过程中,断层附近破断岩块可能顺断层面下滑,推倒支架,造成局部冒顶。另外褶曲轴部或顶板岩层破碎带等部位易冒顶。防止这类事故措施如下:应在断层两侧加设木垛加强支护,并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。加强褶曲轴部断层破碎带的支护。

3.局部冒顶事故的处理

1)当冒顶范围不大时,可采用掏梁窝探大扳梁或支悬臂梁的方法处理。首先要观察顶板动态,加强冒顶区上下部位支架,防止冒顶范围扩大,再掏梁窝、探大板和挂梁。棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶,然后再清除煤浮矸,打好贴帮柱,支好棚梁。

2)工作面局部冒顶范围沿倾斜超过10m时,应从冒顶区上下两头向中间处理,在检查认定冒顶地带的顶板已经稳定的基础上,再加固顶板区上方支架,并准备好材料,清理好人员的安全退路,设专人监视顶板。

3)金属网假顶下的冒顶,如果是小冒顶,可扒出碎矸、铺上顶网,重新架棚后即可安全通过;如果冒顶区沿倾斜超过5m,则必须将支架改为一梁三柱,梁的一端探入煤壁再铺网刹顶,或垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过;如果冒顶范围较大,亦可避开冒顶区沿煤壁重新掘开切眼采煤。

(二)采场大面积冒顶原因分析与防治

1.采场大面积冒顶的预兆

采煤工作面随回柱放顶工作进行,直接顶逐渐垮落,如果直接顶垮落后未能充满采空区,则坚硬的老顶要发生周期来压。

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发生离层,或顶板切断而发出的声音。有时采空区内顶板发出响闷雷的声音,这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。

2)煤帮的预兆

由于冒顶前压力增大,煤壁受压后,煤质变软变酥,片帮增多。使用电钻打眼时省力。

3)支架的预兆

使用木支架,支架大量的被压弯或折断,并发出响声。使用金属支柱时,耳朵贴在柱体上,可听见支柱受压后发出的声音,支柱“破顶、钻底”。

4)含瓦斯煤层,瓦斯涌出量突然增加;有淋水的顶板、淋水增加。

2.采场大面积冒顶的原因分析

按顶板垮落类型可把采场大冒顶分为压垮型、推垮型、漏垮型三种。

压垮型冒顶事故是由于坚硬直接顶或老顶运动时,垂直于顶板方向的作用力,压断或压弯工作阻力不够、可缩量不足的支架,或使支柱压入抗压强度低的底板,造成大面积切顶垮面事故。

在采场中容易发生大面积冒顶的地点是:

1)开切眼附近。在这个区域顶板上部硬岩层老顶两边都受煤柱支承不容易下沉,这就给下部软岩层直接顶的下沉离层创造了有利条件。

2)地质破坏带(断层、褶曲)附近。在这些地点顶板下部直接顶岩层破断后易形成大块岩体并下滑。

3)老巷附近。由于老巷顶板破坏,直接顶易破断。

4)倾角大的地段。这些地段由于重力作用而岩石倾斜下滑力大。

5)顶板岩层含水地段。这些地段摩擦系数降低,阻力大为减少。

6)局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。

近几年来,在采场大面积冒顶事故中,“复合顶板”下推垮型事故比较多,伤亡也较大。

漏垮型冒顶的原因如下:由于煤层倾角较大,直接顶又异常破碎,采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏顶,破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空,造成支架失稳,导致漏垮型事故发生。

3.采场大面积冒顶的预防措施

总结现行有效的经验归纳出几条预防采场大面积冒顶的基本措施:

1)提高单体支柱的初撑力和刚度

小煤矿使用的木支柱和摩擦金属支柱初撑力小,刚度差,易导致煤层复合顶板离层,又使采场支架不稳定,所以有条件的矿要推广使用单体液压支柱。

2)提高支架的稳定性

煤层倾角大或在工作面仰斜推进时,为防止顶板沿倾斜方面滑动推倒支架,应采用斜撑、抬棚、木垛等特种支架来增加支架的稳定性。在摩擦金属支柱和金属铰接顶梁采面中,用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端头至下端头连接起来,形成稳定的“整体支架”。

3)严格控制采高

开采厚煤层第一分层要控制采高,使直接顶冒落后破碎膨胀能达到原来采高。这种措施目的在于堵住冒落大块岩石的滑动。

4)采面从开切眼初采时不要反向开采

有的矿为了提高采出率,在初采时向相反方向采几排煤柱,如果是复合顶板,开切眼处顶板暴露日久已离层断裂,当在反向推进范围内初次放顶时,很容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶事故。

5)掘进上下顺槽时不得破坏复合顶板

挑顶掘进上下顺槽,就破坏了复合顶板的完整性,易造成推垮冒顶事故。

6)对于坚硬难冒顶板可以采用顶板注水和强制放顶等措施。

7)加强矿井生产地质工作,加强矿压的预测预报。

4.大冒顶事故的处理方法

大冒顶发生后,采取的方法基本上有两种:一种是恢复工作面的方法;另一种是开补巷绕过冒顶区方法。

1)恢复工作面的方法处理冒顶

(1)从工作面冒顶处的两头,由外向内,先用双腿套棚维护好顶板,保持后路畅通无阻。棚梁上用板皮刹紧背严,防止顶板继续错动、垮落。梁上如有空顶,要用小木垛插紧背实。

(2)边清理工作面边支护,把塌落的矸石清理并倒入采空区,每清理0.5m工作面,支一架棚子管理顶板。若顶板压力大,可在冒顶区两头用木垛维护顶板。

(3)遇到大块矸石不易破碎时,应采用电钻(如有压风,最好是用风钻)打眼放小炮的办法破碎岩石。

(4)如顶板冒落的矸石很破碎,一次整修巷道不易通过时,可先沿工作面煤帮运输机道整修一条小巷,修通小巷,使风流贯通,运输机开动后,再从冒顶区的两头向中间依次放矸支棚。

2)开绕补巷过冒顶

(1)冒顶区在工作面的机头侧时,可以沿工作面煤帮错过一段,留3m~5m煤柱,由进风巷向工作面斜打一条补巷和采煤工作面相通,就可正常生产出煤。

(2)冒顶区在工作面的中部时,可以平行于工作面留3m~5m煤柱,重新开一条开切眼。新开切眼的支架,可根据顶板情况而定。

(3)冒顶区在工作面的机尾时,处理的方法与处理机头侧冒顶完全相同。

篇5:采煤工作面发生冒顶原因及预防措施

顶板事故是指:在井下采煤过程中,顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故。

按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。

局部冒顶指范围不大,有时仅在3~5支架范围内,伤亡人数不多(1~2人)的冒顶,常发生在靠近煤壁附近、工作面两端以及放顶线附近。在实际煤矿生产中,局部冒顶事故的次数远远多于大型冒顶事故,约占工作面冒顶事故的70%,总的危害比较大。从开采工序与顶板事故发生的地点来看,局部冒顶可分成:靠近煤壁附近的局部冒顶;工作面两端的局部冒顶;放顶线附近的局部冒顶;地质破坏带附近的局部冒顶。

大型冒顶指范围较大,伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、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、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲人工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。

(一)采场局部冒顶的原因分析与防治

1.局部冒顶的预兆

局部冒顶,由于预兆不明显,零打碎敲,易被人忽视,但只要仔细观察,也可以发现一些征兆。对以下异常情况要特别注意:

1)响声。岩层下沉断裂、顶板压力急剧加大时,木支架就会发生劈裂声,紧接着出现折梁断柱现象;金属支柱的活柱急速下缩,也发出很大声响。有时也能听到采空区内顶板发生断裂的闷雷声。

2)掉渣。顶板严重破裂时,折梁断柱就要增加,随后就出现顶板掉渣现象。掉渣越多,说明顶板压力越大。在人工顶板下,掉下的碎矸石和煤渣更多,工人叫“煤雨”,这就是发生冒顶的危险信号。

3)片帮。冒顶前煤壁所受压力增加,变得松软,片帮煤比平时多。

4)裂缝。顶板的裂缝,一种是地质构造产生的自然裂隙,一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是:“流水的裂缝有危险,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。”如果这种裂缝加深加宽,说明顶板继续恶化。

5)脱层。顶板快要冒落的时候,往往出现脱层现象。

6)漏顶。破碎的伪顶或直接顶,在大面积冒顶以前,有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理,会使棚顶托空、支架松动,顶板岩石继续冒落,就会造成没有声响的大冒顶。

7)瓦斯涌出量突然增大。

8)顶板的淋水明显增加。

试探有没有冒顶危险的方法主要有:(1)木楔法。在裂缝中打入小木楔,过一段时间,如果发现木楔松动或夹不住了,说明裂缝在扩大,有冒落的危险。(2)敲帮问顶法。用钢钎或手镐敲击顶板,声音清脆响亮的,表明顶板完好;发出“空空”或“嗡嗡”声的,表顶板岩层已离层,应把脱离的岩块挑下来;(3)震动法。

2.局部冒顶的原因与防治

局部冒顶的原因有两类:一类是已破碎了的直接顶板,失去有效的支护而局部冒落;另一类是老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统而造成的局部冒落。

从发生地点来看,局部冒顶大致分为煤帮附近局部冒顶、上下出口局部冒顶、放顶线附近局部冒顶、地质构造破坏带局部冒顶。现分述如下:

1)煤帮附近的局部冒顶

由于采动或放炮震动影响,在直接顶中“锅底石”游离岩块式的镶嵌顶板或破碎顶板,因支护不及时而造成局部冒顶;当用炮采时,因炮眼角度或装药量不适当,可能在放炮时崩倒支柱造成局部冒顶;当老顶来压时,煤质因松软而片帮,扩大无支护空间,也可能导致局部冒顶。

目前主要防治措施是:(1)采用能及时支护悬露顶板的支架,如正悬臂支架,横板连锁棚子,正倒悬臂支架及贴帮点柱等;(2)严禁工人在无支护空顶区操作。

2)上下出口的局部冒顶

上下两出口位于采场与巷道交接处,控顶范围比较大,在掘进巷道时如果巷道支护的初撑力很小,直接顶板就易下沉、松动和破碎。有效防止局部冒顶措施如下:(1)支架必须有足够的强度,不仅能支承松动易冒的直接顶,还能支承住老顶来压时的部分压力;(2)支护系统必须能始终控制局部冒顶,且具有一定稳定性,防止老顶来压时推倒支架。实践证明,十字交接顶梁和“四对八梁”支护,效果好。

3)放顶线附近的局部冒顶

采煤工作面放顶线上的支柱受压是不均匀的。当人工回拆承压大的支柱时,往往柱子一倒顶板就冒落,这种情况在分段回柱回拆最后一根时,尤其容易发生。

防止放顶线附近局部冒顶的主要措施是:(1)如果是金属支柱工作面,可用木支柱作替柱,最后用绞车回木柱;(2)为了防止金属网上大块游离岩块在回柱时滚下来,推倒采面支架发生局部冒顶,应在此范围加强支护。

4)地质破坏带附近的局部冒顶

采煤工作面如果遇到垂直工作面或斜交于工作面的断层,在顶板活动过程中,断层附近破断岩块可能顺断层面下滑,推倒支架,造成局部冒顶。另外褶曲轴部或顶板岩层破碎带等部位易冒顶。防止这类事故措施如下:应在断层两侧加设木垛加强支护,并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。加强褶曲轴部断层破碎带的支护。

3.局部冒顶事故的处理

1)当冒顶范围不大时,可采用掏梁窝探大扳梁或支悬臂梁的方法处理。首先要观察顶板动态,加强冒顶区上下部位支架,防止冒顶范围扩大,再掏梁窝、探大板和挂梁。棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶,然后再清除煤浮矸,打好贴帮柱,支好棚梁。

2)工作面局部冒顶范围沿倾斜超过10m时,应从冒顶区上下两头向中间处理,在检查认定冒顶地带的顶板已经稳定的基础上,再加固顶板区上方支架,并准备好材料,清理好人员的安全退路,设专人监视顶板。

3)金属网假顶下的冒顶,如果是小冒顶,可扒出碎矸、铺上顶网,重新架棚后即可安全通过;如果冒顶区沿倾斜超过5m,则必须将支架改为一梁三柱,梁的一端探入煤壁再铺网刹顶,或垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过;如果冒顶范围较大,亦可避开冒顶区沿煤壁重新掘开切眼采煤。

(二)采场大面积冒顶原因分析与防治

1.采场大面积冒顶的预兆

采煤工作面随回柱放顶工作进行,直接顶逐渐垮落,如果直接顶垮落后未能充满采空区,则坚硬的老顶要发生周期来压。

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发生离层,或顶板切断而发出的声音。有时采空区内顶板发出响闷雷的声音,这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。

2)煤帮的预兆

由于冒顶前压力增大,煤壁受压后,煤质变软变酥,片帮增多。使用电钻打眼时省力。

3)支架的预兆

使用木支架,支架大量的被压弯或折断,并发出响声。使用金属支柱时,耳朵贴在柱体上,可听见支柱受压后发出的声音,支柱“破顶、钻底”。

4)含瓦斯煤层,瓦斯涌出量突然增加;有淋水的顶板、淋水增加。

2.采场大面积冒顶的原因分析

按顶板垮落类型可把采场大冒顶分为压垮型、推垮型、漏垮型三种。

压垮型冒顶事故是由于坚硬直接顶或老顶运动时,垂直于顶板方向的作用力,压断或压弯工作阻力不够、可缩量不足的支架,或使支柱压入抗压强度低的底板,造成大面积切顶垮面事故。?

在采场中容易发生大面积冒顶的地点是:

1)开切眼附近。在这个区域顶板上部硬岩层老顶两边都受煤柱支承不容易下沉,这就给下部软岩层直接顶的下沉离层创造了有利条件。

2)地质破坏带(断层、褶曲)附近。在这些地点顶板下部直接顶岩层破断后易形成大块岩体并下滑。

3)老巷附近。由于老巷顶板破坏,直接顶易破断。

4)倾角大的地段。这些地段由于重力作用而岩石倾斜下滑力大。

5)顶板岩层含水地段。这些地段摩擦系数降低,阻力大为减少。

6)局部冒顶区附近也有可能导致大冒顶。

近几年来,在采场大面积冒顶事故中,“复合顶板”下推垮型事故比较多,伤亡也较大。

漏垮型冒顶的原因如下:由于煤层倾角较大,直接顶又异常破碎,采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏顶,破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空,造成支架失稳,导致漏垮型事故发生。

3.采场大面积冒顶的预防措施

总结现行有效的经验归纳出几条预防采场大面积冒顶的基本措施:

1)提高单体支柱的初撑力和刚度

小煤矿使用的木支柱和摩擦金属支柱初撑力小,刚度差,易导致煤层复合顶板离层,又使采场支架不稳定,所以有条件的矿要推广使用单体液压支柱。

2)提高支架的稳定性

煤层倾角大或在工作面仰斜推进时,为防止顶板沿倾斜方面滑动推倒支架,应采用斜撑、抬棚、木垛等特种支架来增加支架的稳定性。在摩擦金属支柱和金属铰接顶梁采面中,用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端头至下端头连接起来,形成稳定的“整体支架”。

3)严格控制采高

开采厚煤层第一分层要控制采高,使直接顶冒落后破碎膨胀能达到原来采高。这种措施目的在于堵住冒落大块岩石的滑动。

4)采面从开切眼初采时不要反向开采

有的矿为了提高采出率,在初采时向相反方向采几排煤柱,如果是复合顶板,开切眼处顶板暴露日久已离层断裂,当在反向推进范围内初次放顶时,很容易在原开切眼处诱发推垮型冒顶事故。

5)掘进上下顺槽时不得破坏复合顶板

挑顶掘进上下顺槽,就破坏了复合顶板的完整性,易造成推垮冒顶事故。

6)对于坚硬难冒顶板可以采用顶板注水和强制放顶等措施。

7)加强矿井生产地质工作,加强矿压的预测预报。

4.大冒顶事故的处理方法

大冒顶发生后,采取的方法基本上有两种:一种是恢复工作面的方法;另一种是开补巷绕过冒顶区方法。

1)恢复工作面的方法处理冒顶

(1)从工作面冒顶处的两头,由外向内,先用双腿套棚维护好顶板,保持后路畅通无阻。棚梁上用板皮刹紧背严,防止顶板继续错动、垮落。梁上如有空顶,要用小木垛插紧背实。

(2)边清理工作面边支护,把塌落的矸石清理并倒入采空区,每清理0.5m工作面,支一架棚子管理顶板。若顶板压力大,可在冒顶区两头用木垛维护顶板。

(3)遇到大块矸石不易破碎时,应采用电钻(如有压风,最好是用风钻)打眼放小炮的办法破碎岩石。

(4)如顶板冒落的矸石很破碎,一次整修巷道不易通过时,可先沿工作面煤帮运输机道整修一条小巷,修通小巷,使风流贯通,运输机开动后,再从冒顶区的两头向中间依次放矸支棚。

2)开绕补巷过冒顶

(1)冒顶区在工作面的机头侧时,可以沿工作面煤帮错过一段,留3m~5m煤柱,由进风巷向工作面斜打一条补巷和采煤工作面相通,就可正常生产出煤。

(2)冒顶区在工作面的中部时,可以平行于工作面留3m~5m煤柱,重新开一条开切眼。新开切眼的支架,可根据顶板情况而定。

(3)冒顶区在工作面的机尾时,处理的方法与处理机头侧冒顶完全相同。