採煤工作面發生冒頂的原因及預防措施

2021-08-15 05:53:01 字數 3732 閱讀 2487

試探有沒有冒頂危險的方法主要有:(1)木楔法。在裂縫中打入小木楔,過一段時間,如果發現木楔鬆動或夾不住了,說明裂縫在擴大,有冒落的危險。

(2)敲幫問頂法。用鋼釺或手鎬敲擊頂板,聲音清脆響亮的,表明頂板完好;發出「空空」或「嗡嗡」聲的,表頂板岩層已離層,應把脫離的岩塊挑下來;(3)震動法。

2.區域性冒頂的原因與防治

區域性冒頂的原因有兩類:一類是已破碎了的直接頂板,失去有效的支護而區域性冒落;另一類是老頂下沉迫使直接頂破壞支護系統而造成的區域性冒落。

從發生地點來看,區域性冒頂大致分為煤幫附近區域性冒頂、上下出口區域性冒頂、放頂線附近區域性冒頂、地質構造破壞帶區域性冒頂。現分述如下:

1)煤幫附近的區域性冒頂

由於採動或放炮震動影響,在直接頂中「鍋底石」游離岩塊式的鑲嵌頂板或破碎頂板,因支護不及時而造成區域性冒頂;當用炮採時,因炮眼角度或裝藥量不適當,可能在放炮時崩倒支柱造成區域性冒頂;當老頂來壓時,煤質因鬆軟而片幫,擴大無支護空間,也可能導致區域性冒頂。

目前主要防治措施是:(1)採用能及時支護懸露頂板的支架,如正懸臂支架,橫板連鎖棚子,正倒懸臂支架及貼幫點柱等;(2)嚴禁工人在無支護空頂區操作。

2)上下出口的區域性冒頂

上下兩出口位於採場與巷道交接處,控頂範圍比較大,在掘進巷道時如果巷道支護的初撐力很小,直接頂板就易下沉、鬆動和破碎。有效防止區域性冒頂措施如下:(1)支架必須有足夠的強度,不僅能支承鬆動易冒的直接頂,還能支承住老頂來壓時的部分壓力;(2)支護系統必須能始終控制區域性冒頂,且具有一定穩定性,防止老頂來壓時推倒支架。

實踐證明,十字交接頂樑和「四對八梁」支護,效果好。

3)放頂線附近的區域性冒頂

採煤工作面放頂線上的支柱受壓是不均勻的。當人工回拆承壓大的支柱時,往往柱子一倒頂板就冒落,這種情況在分段回柱回拆最後一根時,尤其容易發生。

防止放頂線附近區域性冒頂的主要措施是:(1)如果是金屬支柱工作面,可用木支柱作替柱,最後用絞車回木柱;(2)為了防止金屬網上大塊游離岩塊在回柱時滾下來,推倒採面支架發生區域性冒頂,應在此範圍加強支護。

4)地質破壞帶附近的區域性冒頂

採煤工作面如果遇到垂直工作面或斜交於工作面的斷層,在頂板活動過程中,斷層附近破斷岩塊可能順斷層面下滑,推倒支架,造成區域性冒頂。另外褶曲軸部或頂板岩層破碎帶等部位易冒頂。防止這類事故措施如下:

應在斷層兩側加設木垛加強支護,並迎著岩塊可能滑下的方向支設戧棚或戧柱。加強褶曲軸部斷層破碎帶的支護。

3.區域性冒頂事故的處理

1)當冒頂範圍不大時,可採用掏梁窩探大扳梁或支懸臂梁的方法處理。首先要觀察頂板動態,加強冒頂區上下部位支架,防止冒頂範圍擴大,再掏梁窩、探大板和掛梁。棚梁頂上的空隙要剎嚴或架小木垛接頂,然後再清除煤浮矸,打好貼幫柱,支好棚梁。

2)工作面區域性冒頂範圍沿傾斜超過10m時,應從冒頂區上下兩頭向中間處理,在檢查認定冒頂地帶的頂板已經穩定的基礎上,再加固頂板區上方支架,並準備好材料,清理好人員的安全退路,設專人監視頂板。

3)金屬網假頂下的冒頂,如果是小冒頂,可扒出碎矸、鋪上頂網,重新架棚後即可安全通過;如果冒頂區沿傾斜超過5m,則必須將支架改為一樑三柱,梁的一端探入煤壁再鋪網剎頂,或垂直工作面架雙腿套棚用撞楔法通過;如果冒頂範圍較大,亦可避開冒頂區沿煤壁重新掘開切眼採煤。

(二)採場大面積冒頂原因分析與防治

1.採場大面積冒頂的預兆

採煤工作面隨回柱放頂工作進行,直接頂逐漸垮落,如果直接頂垮落後未能充滿採空區,則堅硬的老頂要發生週期來壓。

1)頂板的預兆

頂板連續發出斷裂聲,這是由於直接頂和老頂發生離層,或頂板切斷而發出的聲音。有時採空區內頂板發出響悶雷的聲音,這是老頂和上方岩層產生離層或斷裂的聲音。

2)煤幫的預兆

由於冒頂前壓力增大,煤壁受壓後,煤質變軟變酥,片幫增多。使用電鑽打眼時省力。

3)支架的預兆

使用木支架,支架大量的被壓彎或折斷,並發出響聲。使用金屬支柱時,耳朵貼在柱體上,可聽見支柱受壓後發出的聲音,支柱「破頂、鑽底」。

4)含瓦斯煤層,瓦斯湧出量突然增加;有淋水的頂板、淋水增加。

2.採場大面積冒頂的原因分析

按頂板垮落型別可把採場大冒頂分為壓垮型、推垮型、漏垮型三種。

壓垮型冒頂事故是由於堅硬直接頂或老頂運動時,垂直於頂板方向的作用力,壓斷或壓彎工作阻力不夠、可縮量不足的支架,或使支柱壓入抗壓強度低的底板,造成大面積切頂垮面事故。

在採場中容易發生大面積冒頂的地點是:

1)開切眼附近。在這個區域頂板上部硬岩層老頂兩邊都受煤柱支承不容易下沉,這就給下部軟岩層直接頂的下沉離層創造了有利條件。

2)地質破壞帶(斷層、褶曲)附近。在這些地點頂板下部直接頂岩層破斷後易形成大塊岩體並下滑。

3)老巷附近。由於老巷頂板破壞,直接頂易破斷。

4)傾角大的地段。這些地段由於重力作用而岩石傾斜下滑力大。

5)頂板岩層含水地段。這些地段摩擦係數降低,阻力大為減少。

6)區域性冒頂區附近也有可能導致大冒頂。

近幾年來,在採場大面積冒頂事故中,「復合頂板」下推垮型事故比較多,**也較大。

漏垮型冒頂的原因如下:由於煤層傾角較大,直接頂又異常破碎,採場支護系統中如果某個地點失效發生區域性漏頂,破碎頂板就有可能從這個地點開始沿工作面往上全部漏空,造成支架失穩,導致漏垮型事故發生。

3.採場大面積冒頂的預防措施

總結現行有效的經驗歸納出幾條預防採場大面積冒頂的基本措施:

1)提高單體支柱的初撐力和剛度

小煤礦使用的木支柱和摩擦金屬支柱初撐力小,剛度差,易導致煤層復合頂板離層,又使採場支架不穩定,所以有條件的礦要推廣使用單體液壓支柱。

2)提高支架的穩定性

煤層傾角大或在工作面仰斜推進時,為防止頂板沿傾斜方面滑動推倒支架,應採用斜撐、抬棚、木垛等特種支架來增加支架的穩定性。在摩擦金屬支柱和金屬鉸接頂樑採面中,用拉鉤式聯結器把每排支柱從工作面上端頭至下端頭連線起來,形成穩定的「整體支架」。

3)嚴格控制採高

開採厚煤層第一分層要控制採高,使直接頂冒落後破碎膨脹能達到原來採高。這種措施目的在於堵住冒落大塊岩石的滑動。

4)採面從開切眼初採時不要反向開採

有的礦為了提高採出率,在初採時向相反方向採幾排煤柱,如果是復合頂板,開切眼處頂板暴露日久已離層斷裂,當在反向推進範圍內初次放頂時,很容易在原開切眼處誘發推垮型冒頂事故。

5)掘進上下順槽時不得破壞復合頂板

挑頂掘進上下順槽,就破壞了復合頂板的完整性,易造成推垮冒頂事故。

6)對於堅硬難冒頂板可以採用頂板注水和強制放頂等措施。

7)加強礦井生產地質工作,加強礦壓的**預報。

4.大冒頂事故的處理方法

大冒頂發生後,採取的方法基本上有兩種:一種是恢復工作面的方法;另一種是開補巷繞過冒頂區方法。

1)恢復工作面的方法處理冒頂

(1)從工作面冒頂處的兩頭,由外向內,先用雙腿套棚維護好頂板,保持後路暢通無阻。棚梁上用板皮剎緊背嚴,防止頂板繼續錯動、垮落。梁上如有空頂,要用小木垛插緊背實。

(2)邊清理工作面邊支護,把塌落的矸石清理並倒入採空區,每清理0.5m工作面,支一架棚子管理頂板。若頂板壓力大,可在冒頂區兩頭用木垛維護頂板。

(3)遇到大塊矸石不易破碎時,應採用電鑽(如有壓風,最好是用風鑽)打眼放小炮的辦法破碎岩石。

(4)如頂板冒落的矸石很破碎,一次整修巷道不易通過時,可先沿工作面煤幫運輸機道整修一條小巷,修通小巷,使風流貫通,運輸機開動後,再從冒頂區的兩頭向中間依次放矸支棚。

2)開繞補巷過冒頂

(1)冒頂區在工作面的機頭側時,可以沿工作面煤幫錯過一段,留3m~5m煤柱,由進風巷向工作面斜打一條補巷和採煤工作面相通,就可正常生產出煤。

(2)冒頂區在工作面的中部時,可以平行於工作面留3m~5m煤柱,重新開一條開切眼。新開切眼的支架,可根據頂板情況而定。

(3)冒頂區在工作面的機尾時,處理的方法與處理機頭側冒頂完全相同。

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