礦井頂板事故預防及應急處理措施

2021-08-14 23:55:25 字數 4505 閱讀 5392

1、頂板型別

煤層頂板由偽頂、直接頂和老頂構成。偽頂是指緊貼在煤層之上,極易垮落的薄岩層;直接頂是位於偽頂或煤層(無偽頂時)之上,一般由一層或幾層厚度不定的泥岩、頁岩、粉砂岩等比較容易垮落的岩層所組成,直接頂按穩定性可分為:不穩定頂板,中等穩定頂板,穩定頂板,堅硬頂板;老頂又叫基本頂,一般指位於直接頂之上(有時也直接位於煤層之上)厚而堅硬的岩層。

頂板分為堅硬難冒頂板、破碎頂板和複合型頂板。堅硬難冒頂板是指直接頂岩層比較完整、堅硬(固),回柱後不能立即垮落的頂板。一般為砂岩、礫岩和石灰岩。

破碎頂板指的岩層的強度低、節理裂隙十分發育、整體性差,自穩能力低,並在工作面控頂區範圍內維護困難的頂板。

2、頂板常見支護方式

頂板常見支護方式有單體支柱支護、液壓支架支護、錨桿支護。

單體支柱支護主要是指採用木支架,摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱支護。

液壓支架是在摩擦式金屬支柱和單體液壓支柱等基礎上發展起來的採煤工作面機械化支護裝置。

錨桿支護主要是指用木錨桿、竹錨桿、金屬錨桿、樹脂錨桿、快硬水泥錨桿結合錨網進行支護的一種支護方式。

一、 常見冒頂事故的預兆

(一)區域性冒頂的預兆

(1)工作面遇有小地質構造,由於構造破壞了岩層的完整性,容易發生區域性冒頂。

(2)頂板裂隙張開、裂隙增多,敲幫問頂時,聲音不正常。

(3)頂板裂隙內卡有活矸,存在掉碴、掉矸現象,掉大塊前往往先落小塊矸石。

(4)煤層與頂板接觸面上,極薄的矸石片不斷脫落。這說明劈理(即頂板節理、裂隙和摩擦滑動面)張開,有冒頂的可能。

(5)淋頭水分離頂板劈理,常由於支護不及時面冒頂。

(二)大型冒頂的預兆

1、頂板的預兆

(1)頂板的連續發生斷裂聲。這是由於直接頂與老頂發生離層,或頂板切斷而發生的聲響。有時採空區頂板發生像悶雷一樣的聲音,這是老頂板和上方岩層產生離層或斷裂的聲音。

(2)掉碴。頂板岩層破碎下落,一般由少變多,由稀變密,這是發生冒頂的危險訊號。

(3)頂板裂縫增加或裂隙張開。頂板的裂隙,一種是地質構造產生的自然裂隙,一種是由於頂板下沉產生的彩動裂隙。人們常常在裂縫中插上木楔子,看它是否鬆動或掉下來,觀察裂縫是否擴大,以便做出預報。

煤壁頂板有裂痕,冒頂之前茬口新;插上木楔觀動向,不斷監控要留神

(4)脫層。頂板快要冒落的時候,往往出現脫層現象。檢查是否脫層可用「問頂」的方法,如果聲音清脆,表明頂板完好;如果頂板發生「空空」的響聲,說明上下岩層之間已經脫離。

2、煤壁的預兆

由於冒頂前壓力增加,煤壁受壓後,煤質變軟,片幫增多,使用電鑽打眼時,鑽眼省力,用採煤機割煤時負荷減少。

3、支架的預兆

使用木支架時,支架大量折斷、壓劈並發生聲音。

4、工作面其他預兆

含有瓦斯的煤層,冒頂前瓦斯湧出量突然增大,有淋水的頂板,淋水量增加。

三、頂板事故的防治措施

1、老頂來壓時的壓垮型冒頂預防

壓垮型冒頂是指因工作面支護強度不足和頂板來壓引起支架大量壓壞而造成的冒頂事故。預防方法如下:

(1)採煤工作面支架的初撐力應能平衡垮落帶直接頂及老岩層的重量。

(2)採煤工作面的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層。

(3)採煤工作面支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。

2、破碎頂板大面積漏垮型冒頂預防

由於煤層傾角大,直接頂又異常破碎,工作面支護不及時,在某個區域性地點發生冒漏,破碎頂板就可能從這個地方開始沿工作面往上全部漏空,造成支架失穩,導致漏垮型工作面冒頂。預防漏垮型冒頂的措施有:

(1)先用合適的支柱,使工作面支護系統有足夠的支撐力和可縮量。

(2)頂板必須背嚴背實

(3)嚴禁放炮、移溜等工序弄倒支架,防止出現區域性冒頂。

3、採煤工作面區域性冒頂事故預防

區域性冒頂多發生在工作面上下端頭、煤壁區、放頂區等地點,許多垮面事故是由區域性冒頂發展而成的,一般預防措施如下:

(1)預防彩煤工作面冒頂的一般措施。

①支護方式需和頂板岩性相適應,不同岩性的頂板要採用不同的支護方式。

②採煤後要及時支護。一般要採用超前掛金屬探梁或打臨時支柱的辦法及時支護,防止區域性冒頂。

③工作面上下出口要有特種支架。一般要在上下出口範圍內加設抬棚或木垛等,加強支護。

④防止放炮崩倒棚子,一是炮眼的布置必須合理,裝藥量要適當。二是支護質量必須合格,要牢固有勁,不能打在浮煤浮矸上,三是留出炮道。如果放炮崩倒柱子,必須及時架設,不充許空頂。

⑤堅持執行必要的制度。例如,敲幫問頂制度、驗收支架制度、崗位責任制、頂板分析制度和交**制度等。應嚴格遵守作業規程和操作規程,嚴禁違章作業。

(2)預防鑲嵌形頂板區域性冒頂的措施。

①從地質方面要盡量可能查明是否有鑲嵌形(俗稱鍋頂)頂板結構,以便在制定作業規程和操作規程,以及選擇支架型式時,制定出針對性的措施和作出有針對性的設計。

②選擇支架型式時,必須選定能及時支護,超前支護的支架型式。

③明確規定支護操作人員必須首先安置探板、掛樑,不得在無支護區工作,其它人員,如攉煤工等均不得在無支護區工作。

(3)預防脆性支架突然折斷造成區域性冒頂的措施。

①木頂樑(大板梁)必須平行木紋理加工。

②帶有疤痕的木板梁絕對禁止使用。

(4)預防區域性空頂(空洞)冒落衝擊造成區域性冒頂的措施。

①從支護方法上採取措施防止漏頂空頂。對頂板區域性破碎處,採取超前支護的方法,將頂板扦嚴背實,防止漏頂。如掏梁窩的辦法。

②對漏頂採取封堵措施。對漏頂,不能任意擴大,形成大面積、大高度的空洞。可用撞楔法和用泡沫封堵材料進行封堵。

③對已形成的空洞應採取預防冒落衝擊的措施。在單體支柱的工作面,空洞下的特殊支架必須是木垛。

(5)預防採煤工作面過斷層時冒頂的措施。

①過斷層前,應先摸清工作面與斷層走向的交角,交角越小,工作面越危險,冒頂的可能性越大。斷層落差小的可直接採過去,落差較大的要採用挑頂臥底,工作面要加強支護。

②在斷層破碎地點,要垂直斷層面打帶帽頂柱,柱根要支在硬底上,在斷層兩側都要打木垛。

③挑頂過斷層時要丟底煤,支柱要穿木鞋,防止下沉臥底,過斷層時要丟底煤,為防止頂煤落下造成空頂,留頂煤處要剎嚴剎緊。

4、掘進工作面冒頂的防治

(1)掘進頭冒頂事故的防治措施:

①堅持敲幫問頂。上班進入掘進工作面後,在打眼放炮前後均應敲幫問頂。

②檢查工作地點支架架設質量。發現不合格支架,必須先處理後施工。

③嚴格控制巷道掘進迎頭的空頂面積。當迎頭掘進中空頂面積超出規定的要求,或頂幫比較破碎時應及時設支架棚子支護裸露的頂板。背頂封幫要嚴實,切忌虛設。

④加強對巷道迎頭附近圍岩穩定狀況的觀察。如果頂板鬆軟,或巷道接近斷層時,應採用前探梁支護頂板,並縮小棚距。

⑤掘進工作面放炮崩倒的棚子應由外向裡逐架扶正背牢。

⑥厚煤層中下分層順槽掘進時,事先要探明頂板冒落矸石的壓實情況,掘進中要及時對前方老巷、構造等情況及時觀察,並及時制定有效控制措施。

⑦在大傾角煤層中掘進順槽時,如果是破頂掘進,則要隨時隨刻注意支架封頂情況,出現空頂要及時打木垛封頂。如果發現上幫破頂處支架受力、變形較大,應及時加大斜撐或抬棚,提高支架的側向承載能力。

(2)掘進巷道冒頂事故防治措施:

①可能的情況下巷道應布置在穩定的岩體中,並盡量避免採動的影響。

②巷道支架應有足夠的支護強度以抗衡圍岩的壓力。

③巷道支架所能承受的變形量,應與巷道使用期間圍岩可能的變形量相適應。

④盡可能做到支架與圍岩共同承載。支架選型時,盡可能採用有初撐力的支架;特別注意頂與幫的背嚴背實問題,杜絕支架與圍岩間的空頂與空幫現象。

⑤凡因支護失效而空頂的地點,重新支護時應先護頂,再施工。

⑥巷道替換支架時,必須先支新支架,再拆老支架。

⑦在易發生推垮型冒頂的巷道中要提高巷道支架的穩定性,可以在巷道的支架之間用拉撐件連線固定,增加架棚的穩定性,以防推倒。傾斜巷道中支架被推倒的可能性更大,其支架間拉撐件的強度、密度要適當加大。

(3)掘進巷道交叉點處冒頂事故防治措施:

①開岔口應避開原來巷道冒頂的範圍:

②必須在開口抬棚支設穩定後再拆除原巷道棚腿,不得過早拆除,切忌先拆棚後支架棚。

③注意選用抬棚材料的質量與規格,保證抬棚有足夠的強度。

④當開口處圍岩尖角被壓壞時,就及時採取加強抬棚穩定性的措施。

(4)掘進巷道過斷層等構造變化帶時的安全措施。

①加強巷道掘進地段的地質調查工作,特殊地段,應當有相應的針對性措施,否則不能開工。

②巷道在破碎帶中掘進,應做到一次成巷,盡可能縮短圍岩暴露時間。

③施工中嚴格執行操作規程、交**和安全檢查制度。

④掘進工作面臨近斷層或穿斷層帶時,巷道支護應盡量採用砌璇或u型鋼可縮性支架支護,棚距要縮小。

⑤減少放炮裝藥量,除低因放炮對斷層附近破碎頂板的震動。

⑥減少空頂距離,及時支設臨時支架,永久支架要跟上,滯後距離不得大於2-4m。

⑦巷道支架背板要嚴實,一方面提高支架對圍岩的支護能力,另一方面要防止掘進中漏頂或漏幫。

⑧當斷層帶處頂板特別鬆軟、破碎時,要採用超前探梁支護的辦法管理端麵不穩定頂板,即用長5m左右的釺杆沿支架頂樑的周邊把斷層破碎帶處頂板裂隙圈起來。

⑨在掘進迎頭挖柱窩時,要先架好探板式撞楔,然後人在撞楔下工作。

⑩在頂板岩性突變地段,要及時打點柱支護突變帶頂板。對傘簷狀危害巖要及明敲掉,敲不下時,要在傘簷下打上撐柱,並在其下加密柱棚,可加打抬板棚。

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