回採工作面頂板事故原因分析及控制措施

2021-08-17 08:43:17 字數 2525 閱讀 2919

頂板事故是影響回採工作面生產的一大隱患,正確區分各種頂板事故,採取有效控制措施,對回採工作面安全生產有著重要的意義。通過對回採工作面頂板事故發生原因的分析,理論聯絡實際地提出了防止頂板事故發生的具體控制措施。

回採工作面是煤礦井下生產的第一線,提高工作面的單產是提高礦井原煤產量和降低原煤成本的關鍵。但是,在回採工作面推進過程中,經常有突然湧水、火災、瓦斯、煤塵**和大面積冒頂等災害的侵擾。其中,頂板事故則是影響工作面生產的一大隱患。

由於各種頂板事故的原因是不盡相同的,它們的顯現形式也有差異。因此,正確區分各種頂板事故,掌握相應的措施,對回採工作面安全生產以及提高礦井原煤產量都有著重要的意義。

1區域性冒頂事故的原因及其預防措施

在回採工作面推進過程中區域性冒頂事故時有發生,這類事故發生在破碎頂板的條件下(如頁岩、煤頂、再生頂板等)。根據回採工作面的回採工藝過程和事故產生的原因不同,這類事故又可分為:採煤過程中發生的區域性冒頂事故和回柱過程中發生的區域性冒頂事故。

1 .1事故原因分析

採煤過程中發生的區域性冒頂事故,主要原因是由於採煤過程中破碎頂板沒有得到及時支護,頂板大面積出露和頂板懸露的時間過長,而導致直接頂受壓變形,遭到破壞,或者,雖然對破碎頂板進行了及時支護,但由於支柱支設質量不好而造成了直接頂區域性冒頂。回柱過程中發生的區域性冒頂事故,主要原因是因回柱操作方式不合理,先回承壓柱,引起周圍破碎頂板冒落,導致大塊研石推倒支柱,使鄰近破碎頂板失去支護而造成的。

1 .2預防措施

(1)在摸清頂板性質的基礎上,認真做好破碎頂板情況的**預報工作。採煤過程中要強化安全防範意識,認真觀察頂板變形情況,發現問題及時處理,不留後患。

(2)合理選擇工作面推進方向和回採工藝方式。為了防止頂板出露後因下沉量加大,破碎加劇,而導致頂板冒落,回採工作面要盡量垂直裂隙推進。在回採工藝方式上,如果採用炮採,應當採取小範圍放小煤「開視窗,的方式,防止頂板大面積出露;如果是機採應選擇單滾筒採煤機,儘量減少無立柱空間的寬度,減少頂板出露面積。

(3)採取合理的支護方式。在回採工作面推進過程中,實踐經驗證明在破碎頂板條件下,支護時,首先必須支護好剛裸露的頂板。因此,對採煤後出露的頂板要及時支護,在支護方法上,應盡量垂直裂隙掛樑,並且,合理的支護密度應保證與裂隙間距相適應。

(4)加強支柱的支設質量。當支柱支設的質量較差時,由於頂板受力不均勻,造成個別區域應力集中,破壞了頂板完整性。或支設支柱時,支柱的初撐力不足,使頂板在暴露初期產生了過大的離層或者過早的斷裂,破壞了頂板自身的完整性,造成區域性冒頂。

因此,在支設支柱時,不能將支柱支在浮煤上,必須找真頂和實底支設支架,保證支架的整體工作特性。另外,要盡量增大支柱的初撐力,目前一般認為初撐力為工作阻力的50%比較適宜。

(5)採取正確的回柱方法。採取正確的回柱方法是防止頂板冒落的重要環節。在回採過程中,必須嚴格執行工作面的操作規程,採取正確的回柱方法,以確保支柱承載均勻,防止頂板壓力向區域性支柱集中,使支柱承載不均勻,造成區域性頂板破碎給回柱工作帶來困難。

2直接頂運動造成的切頂垮面事故原因及其控制措施

2 .1事故發生的條件

(1)煤層條件。頂板垮面事故大多數發生在煤層厚度超過1 .5 m,煤層傾角大於20o的單一煤層,或煤層下分層開採時。

在這種情況下,煤層頂板有足夠的運動空間,頂板在自重的作用下沿傾斜方向會產生較大的下滑力。此時,在下滑力的牽引下,頂板容易出現裂隙而加劇破碎。

(2)開採技術條件。在老頂來壓之前,由於這個階段頂板下沉量小,支架上的壓力較小,直接頂容易離層,造成支架穩定性降低,且容易被推倒,或由於採空區冒落波及採場推倒支柱;在採煤、放頂過程中引起工作面發生區域性冒頂事故,使頂板失去下部岩層對它的依託和上部岩層對它的牽制作用;工作面支護不合理,支柱初撐力低,輔助結構壓縮量大,支柱鑽底,造成頂板離層,以及由於支護方式不當,支柱反力方向不對,穩定性低,造成了回採工作面支架沒有阻止頂板沿傾斜下滑的能力。

2 .2控制措施

(1)必須加強回採工作面日常頂板管理工作,防止回採工作面區域性冒頂事故的發生。

(2)做好頂板情況的**預報工作。首先,加強對頂板的下滑可能性進行**,**煤頂板是否存在下滑的煤層條件;頂板在傾斜方向上是否被切斷而失去上部的牽制作用;是否存在有允許頂板下滑的空間。其次,根據煤壁片幫、頂板下沉量及支柱載荷有明顯變化等現象,對頂板可能下滑的地點和時間進行判斷,及時進行控制和管理。

(3)進行正確的支護控制設計。頂板沿傾斜方向的下滑力一般可由下式估算:

t=q sin x= mllr sin x

式中m—下滑的直接頂厚度,m;

l—回採工作面控頂距,m;

l—頂板沿傾斜方向可能下滑的範圍,m;

x—煤層傾角,o;

r—直接頂容重,t/ m3

根據上式估算的下滑力大小,確定增加傾斜抬棚的數量,以提高對抗頂板下滑的能力,提高支柱的初撐力,保證足夠的支護阻力,防止直接頂離層;另外,也可沿切頂線,架設叢柱或排柱,控制頂板下沉。實踐證明,在條件允許的情況下,採用單體液壓支柱或金屬摩擦支柱加傾斜抬棚控制頂板,效果顯著。

(4)注意支架支護的效果。回採工作面支架支護,必須與礦壓顯現情況相適應,支護時,支柱必須有一定的迎山角。

總之,對於回採工作面頂板事故應採取綜合性的預防措施,同時,還要根據煤層的具體地質條件,特別是煤層頂板條件,選擇合理有效的技術措施,才能很好地防止頂板事故的發生,取得良好的技術經濟效果。

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