煤矿顶板事故及其防治

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年1月3期   作者:卢鑫
[导读] 本文针对顶板的局部冒顶事故,支护突然失效局部冒顶事故

         摘要:本文针对顶板的局部冒顶事故,支护突然失效局部冒顶事故,空顶冒落冲击局部冒顶事故,工作面上下端头局部冒顶,大型冒顶事故等产生的原因和有效的防治措施进行了论述。
         键词   顶板     事故         防治
         顶板事故与水、火、瓦斯、煤尘并列,被称为煤矿五大灾害。一直是影响安全生产的主要因素。
         据统计,在上世纪90年代以前,因顶板事故死亡人数占总死亡人数的45%以上,目前,虽然随支护技术的进步有所降低,但仍占25%左右,给国家财产和人民生命安全带来极大威胁。所以必须重视顶板灾害事故,采取措施,杜绝隐患,实现安全生产。
局部冒顶事故的防治
            一、镶嵌型顶板局部冒顶事故的防治:
1. 结构:锅底石、鱼背石,局部煤顶
2. 产生原因:落煤后,无支护,在无支护区冒险作业,没有前兆
3. 措施:
         调查;选及时支护架型;不许在无支护区工作; 敲帮问顶; 严格架设质量、插严背实,补换支柱 
二、支护突然失效局部冒顶事故的防治:
1. 产生原因: 支架内伤
2. 措施(1)支架无损(2)合理设计结构,使弯距较小
三、空顶冒落冲击局部冒顶事故的防治:
1. 局部空顶(空洞)的形成:
(1)局部漏顶没填实——糊顶,不充填空间加大
(2)顶板冒落抽空——α>30°顶碎,网上冒落抽空
(3)上分层大块矸石参差冒落——最初稳定,下层开采翻滚
(4)上分层支架回收不净——留有空间,下层开采易冒
(5)上分层冒落不充分——采空区四周形成(初采、上下端头)
(6)分层顶板离层——下沉量加大,离层空间,再冒,形成冲
2. 防治冒顶措施:
(1)防止漏顶空顶:
                     超前支护——掏梁窝,提前挂梁,插严背实(图一)
                     超前锚杆——顶碎时(图二)
(2)封堵漏顶:打桩楔;泡沫封堵材料(图三)
(3)处理空洞:
                    调查上分层位置、大小、标示
                    空洞较小时——点柱+木垛接顶(先加固空间周边支架)
                    空洞较大时——3m以下打高柱支柱(先加固空间周边支架),
                    在其下架设木垛(最后回收),
                    空洞再大则绕行开采

掏梁窝超前支护( 图一 )          超前锚杆( 图二  )          打桩楔处理冒顶(图三)

3. 空顶处回柱放顶措施:
(1)加大控顶距——上下周边各5m不回,留安全空间(图四)
(2)对空洞区周围充填——超过边界1.5~2.0m(图五)
(3)空顶区“拉大网”回柱——严禁人员进老塘

加大控顶距 (图四)                                        矸石局部充填 (图五)                  

四、工作面上下端头局部冒顶:
1. 端头矿压显现特点:
(1)上下顺槽已产生较大变形和破坏——时间1-2年,1000mm
(2)上下顺槽支护基本无初撑力,促使离层下沉
(3)支承压力产生叠加,加剧对围岩破坏作用
(4)面积大,煤岩体承载能力低,支架控顶负担重
(5)端头移溜改柱,支架多工作在初撑阶段,阻力低,稳定性差,顶板下沉量大。
2. 端头冒顶类型:
(1)推垮型冒顶——掘巷破坏、离层、漏顶、有空间
(2)端头大面积悬顶压跨型——顶硬、悬露、突冒
(3)移留时压垮——回撤机头机尾支架,支撑力降低、突冒

                               

3. 防止端头冒顶措施:
(1)十字顶梁支护
(2)端头回梁八柱支护(倒移)
(3)提高支护强度为正常时的1.6倍(增支柱密度、特殊支架)
(4)局部锚杆一端头支架混合支护
5)选用端头支架
五、大型冒顶事故的防治
            一、复合型顶板条件下的冒顶事故
1. 复合顶板岩性与结构:
下软上硬层状岩层
2. 矿压特点:平时顶板压力小,支架承载不大;离层后,形成不稳定结构,有横向移动倾向; 支护失稳,推垮。 坚硬顶板放顶后,悬顶,断裂,冲击推垮。
3. 防治措施:
(1)合理布置工作面:
严禁爬山开采;严禁下顺槽与工作面锐角相交——阶梯形布置
2)减少对顶板破坏:
不得挑顶掘进;
切眼锚杆加固(锚杆+液柱)
3)安全控制:
提高初撑力;
初次放顶时,沿倾斜分段布置锚杆;
降低初步阶段采高,充填、炮崩;(调整采高有一定限度)
复合顶薄时,挑顶开采;增大控顶距。
(1)调研顶分层冒落状况,危险区标注;
(2)预防处理:煤壁深孔爆破(第一分层);
(3)金属网假顶控制:
          1)尽可能延长分层开采间隔时间;
          2)适当降低第二分层工作面初采高度;
3)适当加大控顶距——特殊情况下
;         4)及时处理网兜——放矸,托板;
           5)上分层开采不扯网,及时补网。
3.巷道冒顶的原因、预兆及防治
巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉口。
⑴ 巷道发生冒顶的原因主要有:
① 巷道开掘后没有得到及时支护;
② 巷道顶板围岩压力大,支护失效。
⑵ 巷道发生冒顶预兆主要有:
① 顶板发出响声。顶板压力急剧加大时,顶板岩层下沉,断裂发出响声;另外,由于支架上压力增大,支架及刹杆压弯断裂发出响声;
② 掉渣、漏顶。冒顶前,破碎的伪顶或直接顶有时会因背板不严和支架不牢出现漏顶,掉渣;
③ 顶板有裂缝;
④ 顶板出现离层;

⑤ 淋水量增加。
⑶ 巷道冒顶事故主要预防措施有:
① 加强地质及水文地质工作,根据地质资料、水文资料,科学设计巷道支护,制定相应施工方法及作业规程;
② 掘进巷道时,严禁空顶作业;
③ 尽量一次成巷,缩短围岩暴露时间;
④ 施工时,设专人观察顶板;认真执行敲帮问顶制度,及时处理隐患;
⑤ 经常检查巷道支护情况,加强维护,发现有变形或折损的支架,应及时加固修复;
⑥ 维修巷道时,必须保证在发生冒顶时有人员撤退的出口。独头巷道维护时,必须由外向里逐架进行。撤掉支架前,应加固工作地点支架。






                                                                                                                                       
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