六煤礦頂板事故預防知識

2022-09-21 10:18:03 字數 3066 閱讀 6143

第一節頂板災害基礎知識

頂板事故佔事故總起數和死亡總人數的71%。最主要的是煤礦在安全管理上缺乏一定的力度,同時在安全培訓上有一定的欠缺,因而導致管理人員及工人的素質上存在不足。

下面就煤礦頂板事故及維修事故方面的防治講一講。

一、煤層的頂底板

煤層的頂底板是指煤系中位於煤層上下一定距離的岩層,按照沉積順序,在下常情況下,位於煤層之下,先於煤層生成的岩層是底板;位於煤層之上,在煤層形成之後的岩層叫頂板。由於沉積物質和沉積環境的差異,頂底板岩層性和厚度各不相同,在開採過程中破碎,冒落的情況也就不同,了解這些岩層的岩性特徵、厚度、層理及節理發育程度,強度及含水性等,對確定頂板管理和巷道支護方式均有重要意義。

根據頂底板岩層相對煤層的位置和垮落效能,強度等特徵的不同,從上至下頂板劃分為基本頂(老頂)、直接頂、偽頂三個部分;底板分為偽底、直接底及老底三個部分。不過,對於某個特定的煤層來說,其頂底板的這六個組成部分不一定發育俱全。可能缺失某乙個或幾個組成部分的岩層。

(一)煤層的頂板

1、偽頂:是緊貼煤層之上的,極易隨煤炭的採出而同時垮落的較薄岩層,厚度一般為0.3m~0.5m,多由頁岩,炭質頁岩等組成。

2、直接頂:是直接位於偽頂或煤層(如無偽頂)之上岩層,常隨著回撤支架而垮落,厚度一般在1m~2m,多由泥岩、而岩、粉砂岩等較易垮落的岩石組成。

3、基本頂:又叫老頂,是位於直按頂之上或直接位於煤層這上(此時無直接頂和偽頂)的厚而堅硬的岩層。常在採空區上方懸露一段時間,直到達到相當面積之後才能垮落一次,通常由砂岩、礫岩、石灰岩等堅硬岩石的組成。

(二)煤層底板

1、偽底:直接位於煤層之下的薄層軟弱岩層,多為炭質頁岩或泥岩,厚度一般為0.2m~0.3m.

2、直接底:直接位於煤層之下硬度較低的岩層,厚度一般由幾十厘公尺到1公尺左右,通常由泥岩、頁岩或粘土巖。若直接底為粘土巖,則遇水後易膨脹,可能造成巷道底鼓與支架插底現象,輕者影響巷道運輸與工作面支護,重者可使巷道遭愛嚴重破壞。

3、老底:指位於直接底之下,比較堅硬的岩層,多為砂層,石灰岩等。

第二節破碎頂板災害的防治

一、破碎頂板的主要特點

破碎頂板指的是岩層的強度低、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。

破碎頂板容易發生避部漏垮型冒頂現象。漏垮型冒頂也是主要頂板災害之一。所以防治破碎頂板漏垮型冒頂是採煤工作面頂板管理的重要內容之一。

二、破碎頂板的主要型別

破碎頂板根據其岩性的不同可分為五種型別:

1、構造破碎型

構造破碎型即受複雜地質構造影響,如節理裂隙發育、斷層及褶皺、沖刷帶、陷落柱附近等。

2、復合鬆軟型

復合鬆軟型即頂板由鬆軟的頁岩、泥質頁岩及砂頁岩等組成。

3、離層型

離層型即頂板由下軟上硬的薄層頁岩、砂頁岩、砂岩組成,層間粘結力很低或有煤線。

4、包裹體鋃嵌型

包裹體鋃嵌型即堅硬岩塊的鍋底狀包裹體鋃嵌在沉積岩層內。

5、採動影響型

採動影響型即受到採掘活動影響,頂板已經發生離層、下沉和破碎。

第三節複合型頂板災害的防治

一、複合型頂板的概念

煤層的頂板由厚度為0.5m~0.2m的下部軟岩及上部硬岩組成,且它們之間有煤線或薄層軟弱岩層,此時稱為複合型頂板。

煤層頂板的下部軟岩一般是泥岩、頁岩和砂而岩等,它可能是一層或多層不同岩性的岩層組成,也可能層理比較發育。上部硬岩一般是中粒砂岩、細粒砂岩和火成岩等。

推垮型冒頂是由平行於岩層層面的頂板壓力推倒工作面支架而導致的冒頂。推垮型冒頂也是主要頂板災害之一。由於複合型頂板的結構和岩性,容易發生離層,所以複合型頂板條件經常是發生推垮型冒頂事故,損失是慘重的。

二、複合型頂板大面積冒落的機理及特點

1、冒頂機理

複合型頂板必須具備以下五個條件,才會發生大面積冒頂事故。

(1)離層

由於支柱的初撐力小,剛度差(底軟、支柱打在浮煤上,或「鞋」、「帽」等初壓縮),在頂板下位軟岩自重作用下支柱下縮或下沉,而頂板上位硬岩未下沉或下沉緩慢,也就是軟硬岩層下沉不同步,從而導致軟硬岩層離層。

(2)斷裂

在原生裂隙、構造裂和採動裂隙作用下,在頂板下位軟岩中形成乙個六面體。此六面體與上面硬岩層脫離,四周或是已與原岩層斷開,或是以採空區為鄰,下面由單體支柱支撐,如果周圍沒有約束,此六面體連同支撐它的單體支架梁將是個不穩定的結構。

(3)去路

當六面體周圍(一般是採空區側或沿傾斜下側)出現乙個自由空間(例如冒空),使六面體有了去路,而且六面體向去路方向又有一定的傾角進,在自重作用下,此去路變得更暢通。

(4)推力

當六面體有向下推的趨勢時,岩層斷裂面將產生阻止其下推的摩擦阻力,當六面體的推力大於阻力時,才會發生推垮型冒頂。

(5)誘發

工作面誘發條件很多,例如放炮、調整支架、回柱放頂等工序以及岩層自身運動,都會或大或小地引起周圍岩層產生震動,使六面體與斷裂面的摩擦阻力變小,可能有導致六面體下推力大於總阻力。

2、冒頂特點:

(1)冒頂分沒有預兆和有預兆兩種。在大多數情況下,當六面體形成時下推力與總阻力處於臨界平衡狀態。在某種因素的誘發下會發生無預兆的突然的推垮型冒頂,推垮發生時速度快,來勢猛,人力無法抗拒。

如果離層六面體的下推力還小於總阻力,則在某些因素的反覆誘導下,阻力越來越小,六面體開始運動,阻力變得更小,運動速度愈來愈快,產生支柱下斜,靠煤壁及採空區處掉矸等預兆,接著發生推垮型冒頂,在這種情況下往往來得及撤出工作人員。

(2)冒頂在時間上是隨機的。在復合頂板條件下,什麼時候具備上述五個條件,這些條件哪個先形成、哪個後形成都是隨機的。採煤過程中各工序都可能成為誘發條件,所以冒頂在任何工序都可能發生。

(3)冒頂前工作面壓力小。由於在冒頂前工作面頂板壓力小,支架僅支撐頂板下位軟岩層,所以支架沒有變形、損壞,磨擦支柱無明顯下縮,單體液壓支柱無明顯溢流。

(4)冒頂時工作面支柱被推倒。冒頂時由於頂板向下或向採空區滑移,帶動其下的支柱改變支撐方向向下傾倒。所以冒頂後支柱沒有被壓斷而只是傾倒伏地,多數是沿煤層傾斜方向向下傾倒,也有的向採空區傾倒。

(5)冒頂後上部硬岩層大面積懸露不冒,個別情況是冒落幾塊矸石。

(6)多數情況下,冒頂前工作面直接頂已沿煤壁斷裂開。

(7)冒頂多發生在開切眼附近。因為開切眼支護時間長,下位軟岩層出現早期離層、下沉,而上位硬岩層受周圍煤柱支撐不易下沉,所以,開切眼附近發生複合型頂板推垮型冒頂的情況比較多。

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