第六章_煤礦頂板災(zāi)害防治.ppt

第六章煤礦頂板災(zāi)害防治目錄 第一節(jié)基本理論概述第二節(jié)回采工作面頂板的日常管理第三節(jié)回采工作面頂板災(zāi)害防治技術(shù)第四節(jié)巷道頂板災(zāi)害的防治第五節(jié)頂板事故處理復(fù)習(xí)題問(wèn)題思考 第一節(jié)基本理論概述主要內(nèi)容 一 項(xiàng)板事故的形式和特點(diǎn)二 影響頂板事故的主要因素三 支護(hù)原理 一 項(xiàng)板事故的形式和特點(diǎn)井下回采工作面和巷道由于其支護(hù)要求 方式和支護(hù)空間的差異 其冒頂?shù)谋憩F(xiàn)形式通常不同 一 回采工作面頂板事故局部冒頂事故工作面局部冒頂事故多發(fā)生在單體支護(hù)工作面 尤其是在木棚及金屬摩擦式鉸接頂梁支護(hù)工作面 2 大冒頂事故回采工作面的大冒頂事故也叫采場(chǎng)大面積切頂 落大頂 垮面 第一節(jié)基本理論概述 1 由直接頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故就其作用力的始動(dòng)方向可分為以下兩大類(lèi) 1 推垮型事故 包括走向推進(jìn)工作面常發(fā)生的傾向推垮型事故 如圖6 1 1a b所示 及傾斜推進(jìn)工作面容易發(fā)生的向采空區(qū)方向推垮型事故 如圖6 1 1c d所示 圖6 1 1直接頂運(yùn)動(dòng)引起的推垮型事故a 頂板沿傾斜方向推垮前 b 頂板頂板沿傾斜方向推垮后 c 頂板向采空區(qū)方向推垮前 d 頂板向采空區(qū)方向推垮后 2 壓垮型事故 包括向煤壁方向壓垮 如圖6 1 2a b所示 及向采空區(qū)方向壓垮型事故 如圖6 1 2c d所示 圖6 1 2直接頂運(yùn)動(dòng)引起的壓垮型事故a 頂板向煤壁方向壓垮前 b 頂板向煤壁方向壓垮后 c 頂板向采空區(qū)方向壓垮前 d 頂板向采空區(qū)方向壓垮后 2 由老頂運(yùn)動(dòng)所造成的垮面事故就其作用力的性質(zhì)和始動(dòng)力的性質(zhì)和始動(dòng)方向不同也可分為以下兩種類(lèi)型 1 沖擊推垮型 即砸垮型 事故圖6 1 3所示 圖6 1 3老頂運(yùn)動(dòng)引起的沖擊推垮 砸垮 型事故a 煤壁片塌和頂板下切 b 老頂把直接頂推垮 2 壓垮型事故 事故過(guò)程如圖6 1 4所示 圖6 1 4老頂運(yùn)動(dòng)引起的壓垮型事故a 靠近采空區(qū)支柱先壓斷 b 支柱全部壓斷而垮面 應(yīng)該指出的是 整體液壓支架一般由于其初撐力及其工作阻力比較高 可縮量大 發(fā)生大冒頂?shù)臋C(jī)率較小 歸納上述各類(lèi)頂板事故 大致情況如圖6 1 5所示 圖6 1 5采場(chǎng)頂板事故分類(lèi) 3 大冒頂事故發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)圖6 1 6老頂初次來(lái)壓前狀況這是由于老頂巖梁在初次來(lái)壓前其兩端由煤壁等高支撐 頂板下沉很小 如圖6 1 6所示 圖6 1 6老頂初次來(lái)壓前狀況 二 巷道頂板事故巷道的變形和破壞形式是多種多樣的 巷道中常見(jiàn)的頂板事故按照圍巖破壞部位可分為 巷道頂部冒頂?shù)繇?巷道壁片幫以及巷道頂 幫三面大冒落三種類(lèi)型 按照圍巖結(jié)構(gòu)及冒落特征又可分為 鑲嵌型圍巖墜矸事故 離層型圍巖片幫冒頂事故 松散破碎圍巖塌漏抽冒事故以及軟巖膨脹變形毀巷事故等幾種形式另外 巷道中的冒頂還會(huì)由于斜巷跑車(chē)沖倒支架 車(chē)輛掉道和車(chē)上的物料突出車(chē)外引起支護(hù)受損以及支護(hù)方式選擇不當(dāng)或質(zhì)量不合格而不能承受礦山壓力等因素引起 二 影響頂板事故的主要因素 一 影響回采工作面頂板事故的因素1 自然因素 1 煤層傾角 煤層傾角對(duì)回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響是很大的 對(duì)于緩傾斜煤層來(lái)講 老頂來(lái)壓步距較短 來(lái)壓較易控制 特別是急傾斜特厚煤層水平分層開(kāi)采 在頂板為堅(jiān)硬巖層時(shí) 來(lái)壓時(shí)頂板大面積冒落往往形成強(qiáng)烈的沖擊地壓現(xiàn)象 2 回采工作面的圍巖組成 回采工作面的圍巖 一般是指直接頂 老頂以及直接底的巖層 老頂?shù)氖Х€(wěn) 來(lái)壓強(qiáng)度以及老頂和直接頂?shù)南鄬?duì)位置關(guān)系不僅對(duì)直接頂?shù)姆€(wěn)定性有直接影響 而且對(duì)確定支護(hù)強(qiáng)度 支架具備的可縮量以及選擇采空區(qū)處理方法等 都起著決定性作用 3 地質(zhì)構(gòu)造 4 開(kāi)采深度 5 煤層厚度 中厚及厚煤層要比薄煤層發(fā)生頂板事故的機(jī)率大 其主要原因 一是厚煤層分層開(kāi)采的下分層在假頂條件下 工作面剛開(kāi)始推進(jìn)時(shí)頂板膠結(jié)不好 容易首先發(fā)生局部冒頂 二是采出空間大 不利于老頂形成自穩(wěn)結(jié)構(gòu) 2 開(kāi)采技術(shù)開(kāi)采技術(shù)對(duì)回采工作面頂板管理的影響是多方面的 不僅與支護(hù)方式有關(guān) 還受到回采工藝及其參數(shù) 采高 控頂距 循環(huán)進(jìn)度等 采空區(qū)處理方式 是否分層開(kāi)采等開(kāi)采技術(shù)因素的影響 另外 不同的回采工序?qū)敯逑鲁亮康挠绊懸彩遣煌?在一定地質(zhì)條件下 采高與控頂距是影響上覆巖層破壞狀況的最重要因素之一 因此 隨采高與控頂距的增大 在支承壓力的作用下 工作面煤壁也越不穩(wěn)定 易于片幫 二 影響巷道頂板事故的因素1 自然因素 1 巖石性質(zhì)及其構(gòu)造特征 2 開(kāi)采深度 采深大時(shí) 由于上覆巖層重量大 形成的支承壓力較大 3 煤層傾角 煤層傾角不同往往使巷道破壞形式有差別 4 地質(zhì)構(gòu)造因素 5 水的影響 6 時(shí)間因素的影響2 開(kāi)采技術(shù)因素影響巷道頂板事故的開(kāi)采技術(shù)因素主要包括 l 巷道與開(kāi)采工作的關(guān)系 如巷道是處于一側(cè)采動(dòng)還是兩側(cè)采動(dòng)的條件下 是受初次采動(dòng)還是受多次采功影響 2 巷道的保護(hù)方法 如巷道是依靠留煤柱保護(hù)還是在巷旁用專(zhuān)門(mén)的剛性充填帶保護(hù) 3 巷道本身采用的支架類(lèi)型和支護(hù)方式 三 支護(hù)原理 1 回采工作面支護(hù)原理根據(jù)礦山壓力的理論 整個(gè)回采工作面上覆巖層中 裂隙帶老頂巖層能夠形成一種 大結(jié)構(gòu) 如圖6 1 7所示 圖6 1 7回采工作面裂隙帶巖梁 大結(jié)構(gòu) 煤壁支撐影響區(qū) a b B 離層區(qū) b c C 重新壓實(shí)區(qū) c d 冒落帶 裂隙帶 彎曲下沉帶 a 支撐影響角 2 巷道支護(hù)原理圖如圖6 1 8所示 圖6 1 8支架與圍巖相互作用關(guān)系圖 1 圍巖松動(dòng)破壞前的承載和變形曲線(xiàn) 2 圍巖松動(dòng)破壞后的承載和變形曲線(xiàn) 3 支架承載變形曲線(xiàn) 巖層應(yīng)力線(xiàn) 第二節(jié)回采工作面頂板的日常管理主要內(nèi)容 一 回采工作面頂板情況和來(lái)壓的預(yù)測(cè)二 回采工作面頂板管理的技術(shù)要求三 回采工作面頂板管理的制度要求 一 回采工作面頂板情況和來(lái)壓的預(yù)測(cè) 一 破碎情況的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作 1 構(gòu)造破碎的推斷 2 支承壓力影響分析 3 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)頂板情況 二 老頂來(lái)壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)1 在生產(chǎn)中反映老頂動(dòng)態(tài)情況的主要現(xiàn)象有 1 頂板下沉速度的變化 老頂在兩次強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)之間 特別是臨近再次運(yùn)動(dòng)前夕 將有一個(gè)十分沉靜的階段 在這一階段的頂板下沉速度小而穩(wěn)定 采煤過(guò)程如此 放頂過(guò)程中可以更明顯的看到 2 支柱的承載情況 支柱受力是頂板運(yùn)動(dòng)的結(jié)果 3 直接頂中強(qiáng)度較高 支承壓力破壞不嚴(yán)重的都分 在上覆巖層相對(duì)靜止時(shí)期 可能頂板放不下來(lái)而出現(xiàn)懸頂現(xiàn)象 4 板炮 鐵柱子 放炮 頂板高速沉縮時(shí)發(fā)出雷鳴般的聲響 是老頂活動(dòng)的標(biāo)志 頂板愈堅(jiān)硬 這一現(xiàn)象愈明顯 2 預(yù)示來(lái)壓的支承壓力顯現(xiàn)主要有 1 頂板的撓曲程度 2 煤壁片幫 3 支柱鉆底 二 回采工作面頂板管理的技術(shù)要求 在做好工作而頂板活動(dòng)和來(lái)壓預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上 搞好日常頂板管理需要抓住如下幾方面關(guān)鍵的工作 1 單體支護(hù)密度在確定了必要的支護(hù)強(qiáng)度PT后 支護(hù)密度n即可由下式求出 即 式中RT為支柱在工作面實(shí)際能夠達(dá)列的平均承載能力 可由下式求得 即 式中KZ 支柱增阻系數(shù) KB一支柱承載不均勻系數(shù) RB一支柱的終工作阻力 6 2 1 6 2 2 2 單體支護(hù)控頂方式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論上的分析研究 其原則可大致歸納如下 1 周期來(lái)壓不明顯的采場(chǎng) 特別是在直接頂松軟或者是采底分層的情況下 應(yīng)當(dāng)盡可能的縮小控頂距和放頂步距 2 周期來(lái)壓明顯 強(qiáng)度較大的采場(chǎng) 單體支護(hù)工作面一般應(yīng)適當(dāng)加大控頂步距 3 采煤 控頂之間的時(shí) 控關(guān)系組織其中 1 對(duì)于周期來(lái)壓不明顯的采場(chǎng) 特別是直接頂本身巖性強(qiáng)度不高 頂板穩(wěn)定性差的情況下 單體支護(hù)工作面應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)跟隨機(jī)后架設(shè)臨時(shí)支柱 采煤 控頂平行作業(yè) 盡可能縮小采煤 回柱放頂操作間的距離 以增加工作面推進(jìn)速度 2 對(duì)于周期來(lái)壓明顯 來(lái)壓較大 頂板穩(wěn)定性好的采場(chǎng) 應(yīng)當(dāng)在來(lái)壓前后采取不同的時(shí) 控組織方案 4 單體支護(hù)工作面輔助性控頂支護(hù) 特種支護(hù) 的選用1 周期壓力不明顯 特別是直接頂板強(qiáng)度不高 采空區(qū)無(wú)懸頂 或懸頂很小 的情況下 只要基本支柱的承載能力滿(mǎn)足要求 一般無(wú)需增設(shè)輔助性支護(hù) 2 對(duì)于周期來(lái)壓明顯的采場(chǎng) 應(yīng)當(dāng)在來(lái)壓前夕增設(shè)特種支護(hù)加強(qiáng)頂板管理 直接頂強(qiáng)度高 有較大跨度的懸頂 應(yīng)在靠放頂排打斜撐戧柱棚 5 來(lái)壓前頂板的管理單體支護(hù)工作面 要求 1 保證支柱有足夠的初撐力 架設(shè)時(shí)打緊水平楔 2 防止支柱鉆底 對(duì)于支承壓力大 來(lái)壓步距大 底板強(qiáng)度低的采場(chǎng) 應(yīng)在來(lái)壓前讓支柱穿上 硬鞋 防止來(lái)壓時(shí)支柱鉆入底板 否則支護(hù)密度再大 操作質(zhì)量再好 也起不到作用 3 提前打好戧柱 木垛等特種支護(hù) 起到雙保險(xiǎn)的作用 4 在接近來(lái)壓時(shí)刻要盡可能避免在采場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行采煤和放頂工作 三 回采工作面頂板管理的制度要求 首先 要嚴(yán)格執(zhí)行 煤礦安全規(guī)程 的有關(guān)要求 1 采煤工作面必須按照作業(yè)規(guī)程的規(guī)定及時(shí)支護(hù) 嚴(yán)禁空頂作業(yè) 所有支架都必須架設(shè)牢固 并有防倒柱措施 2 嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度 在開(kāi)工前 班 組 長(zhǎng)和安全檢查工必須對(duì)工作面安全情況進(jìn)行全面檢查 確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)時(shí) 方準(zhǔn)工人進(jìn)入工作面 3 采煤工作面必須及時(shí)放頂或充填 控頂距離超過(guò)作業(yè)規(guī)程規(guī)定時(shí)禁止采煤 4 用垮落法控制頂板時(shí) 回柱放頂?shù)姆椒ê桶踩胧?放頂 爆破 機(jī)械落煤等工序平行作業(yè)的安全距離 以及放頂區(qū)內(nèi)支架 木柱 木垛的回收方法 都必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定 5 開(kāi)采近距離煤層 上一煤層采用刀柱法 條帶法或帶狀充填法控制頂板 下一煤層采用垮落法控制頂板時(shí) 必須制定控制頂板的安全措施 報(bào)礦務(wù)局 公司 礦總工程師批準(zhǔn) 6 采煤工作面的傘檐不得超過(guò)作業(yè)規(guī)程的規(guī)定 不得任意丟失頂煤和底煤 7 采煤工作面必須經(jīng)常存有一定數(shù)星的備用支護(hù)材料 8 采用人工假頂分層垮落法開(kāi)采的采煤工幾作面 人工假頂必須鋪沒(méi)好 搭接嚴(yán)密 9 采用傾斜分層垮落法回采時(shí) 下一分層的采煤工作必須在上一分層頂板垮落的穩(wěn)定區(qū)域下面進(jìn)行 10 采用綜合機(jī)械化采煤時(shí) 必須遵守下列規(guī)定 必須根據(jù)礦井各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié) 煤層地質(zhì)條件 煤層厚度 煤層傾角 瓦斯涌出量 自燃發(fā)火傾向和礦山壓力等因素 編制設(shè)計(jì) 包括設(shè)備選型 選點(diǎn) 運(yùn)送 安裝和拆除液壓支架時(shí) 必須有安全措施 明確規(guī)定運(yùn)送方式 安裝質(zhì)量 拆裝工藝和控制頂板的措施 工作面煤壁 刮板輸送機(jī)和支架都必須保持直線(xiàn) 支架間的煤 矸必須清理于凈 液壓支架必須接頂 采煤機(jī)采煤時(shí)必須及時(shí)移架 嚴(yán)格控制采高 嚴(yán)禁采高大于支架的最大支護(hù)高度 當(dāng)煤層變薄時(shí) 采高不得小于支架的最小支護(hù)高度 當(dāng)采高超過(guò)3m或片幫嚴(yán)重時(shí) 液壓支架必須有護(hù)幫板 防止片幫傷人 工作面兩端必須使用端頭支架或增沒(méi)其他形式的支護(hù) 工作面轉(zhuǎn)載機(jī)安有破碎機(jī)時(shí) 必須有安全防護(hù)裝置 處理倒架 歪架 壓架以及更換支架和拆修頂梁 支柱 座箱等大型部件時(shí) 必須有安全措施 另外 對(duì)于容易發(fā)生冒頂事故的單體支護(hù)工作面 還應(yīng)該注意如下的問(wèn)題 1 工作面端頭支護(hù)形式 材料 規(guī)格必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定 總的要求應(yīng)該是加強(qiáng)支護(hù)且有長(zhǎng)梁抬棚 抬棚梁的長(zhǎng)度應(yīng)能保證在移動(dòng)輸送機(jī)頭尾且替換支柱時(shí)不松動(dòng)頂板 一般長(zhǎng)度應(yīng)為最大控頂距加循環(huán)進(jìn)度 通常為2 4md的 型鋼梁或工字鋼梁 2 工作面支架 煤壁 刮板輸送機(jī)都要保持直線(xiàn) 拉線(xiàn)檢查誤差不大于土0 lm 支架排柱距符合 規(guī)程 要求 誤差不大于士0 lm 支架必須堅(jiān)固完好 迎山有力 不準(zhǔn)有缺梁缺柱或折損彎曲和松動(dòng)空頂?shù)?等勁柱 3 應(yīng)提倡和推廣交錯(cuò)支設(shè)方式 交錯(cuò)長(zhǎng)度應(yīng)為0 6m 齊頭梁不利于對(duì)頂板的有效支護(hù) 因此應(yīng)避免齊頭梁 如果作業(yè)規(guī)程規(guī)定交錯(cuò)布置 則應(yīng)杜絕齊頭梁現(xiàn)象 4 回柱放頂應(yīng)有明確規(guī)定和安全措施 密集支柱 安全出口及分段放頂?shù)拈_(kāi)口和合攏位置的選擇 以及分段放頂之間的距離都應(yīng)明確規(guī)定 5 整個(gè)回柱工作必須在有經(jīng)驗(yàn)的老工人指揮下進(jìn)行 并且要清理好安全退路 一旦頂板發(fā)生險(xiǎn)情 能立即撤離險(xiǎn)區(qū) 采空區(qū)要每隔一段距離留有信號(hào)柱子 6 采煤機(jī)割煤時(shí)應(yīng)追機(jī)支設(shè)臨時(shí)貼幫點(diǎn)柱 割煤 移輸送機(jī)和支設(shè)正式支架的距離在規(guī)程中應(yīng)有明確規(guī)定 一般應(yīng)不小于15m 不大于20m 第三節(jié)回采工作面頂板災(zāi)害防治技術(shù)主要內(nèi)容 一 局部冒頂事故預(yù)防措施 一 局部冒頂事故預(yù)防措施應(yīng)該采取以下幾方面防范措施 1 防止應(yīng)力集中和放頂不實(shí)2 合理選擇工作面推進(jìn)方向3 采取正確的支護(hù)方法4 堅(jiān)持工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)5 減少頂板暴露面積和縮短頂板暴露時(shí)間1 單體支柱采煤工作面 1 及時(shí)掛梁或探板 及時(shí)打柱 頂板用小板或笆棍插嚴(yán) 如果煤壁松軟 煤壁一律背好 2 掛梁 探板和支柱必須保證質(zhì)量 其操作程序和要求為 向煤壁掏梁窩 寬度為200 300mm 高度為300mm 深度以能夠掛一塊鐵梁為準(zhǔn) 將鐵梁伸入已構(gòu)好的梁窩內(nèi) 插上扁銷(xiāo)并打緊 在掛好兩塊鐵梁后 刨兩梁間的頂煤 夠一塊小板寬度時(shí)即插上一塊小板 逐步背嚴(yán)背實(shí) 并墊好梁頭和柱頂 若鐵梁上方頂板已經(jīng)掉空 需用木料填實(shí) 并及時(shí)打好貼幫柱 將煤壁全部用小板背嚴(yán)實(shí) 3 減少放炮對(duì)頂板的震動(dòng)破壞或崩倒棚子 2 液壓支架采煤工作面 1 根據(jù)煤層軟硬程度 采高超過(guò)2 5 2 8m時(shí) 應(yīng)選用帶護(hù)幫裝置的架型 以免煤壁垮落傷人或引起掉矸冒頂 采煤機(jī)割到時(shí) 放回護(hù)幫板 采煤機(jī)在護(hù)幫裝置下通過(guò) 2 采用帶壓移架法 3 當(dāng)工作面頂板在割煤后很快就要冒落 且冒落面積較大時(shí) 可在相鄰支架間超前架設(shè)一梁兩柱或一梁三柱的垂直于煤壁方向的支架 在該支架下面再架設(shè)1 2架臨時(shí)平行于煤壁方向的支架 4 對(duì)于破碎易掉矸頂板 可以在頂梁上鋪設(shè)金屬 塑料 網(wǎng) 網(wǎng)與網(wǎng)之間的搭接長(zhǎng)度應(yīng)為200mm 每隔100mm連一扣 特別注意新網(wǎng)片應(yīng)放在舊網(wǎng)片的下面 二 大冒頂?shù)姆乐未胧? 大冒項(xiàng)的原因雖然冒頂事故的根本原因是工作面周?chē)V山壓力活動(dòng)造成的結(jié)果 但反映出來(lái)發(fā)生冒頂?shù)脑騽t是多種多樣 綜合有以下幾個(gè)萬(wàn)面 1 初次放頂 2 未掌周期來(lái)壓規(guī)律 3 過(guò)舊巷安全技術(shù)措施不利 4 工作面工程質(zhì)量低劣 支架規(guī)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不符臺(tái)要求 5 頂板管理不善 6 作業(yè)規(guī)程編制不認(rèn)真 執(zhí)行不嚴(yán)肅 7 地質(zhì)構(gòu)造 2 預(yù)防大冒項(xiàng)的措施 1 必須加強(qiáng)礦井生產(chǎn)的地質(zhì)工作 對(duì)每個(gè)采區(qū) 每個(gè)回采工作面的頂?shù)装鍘r性 組成和物理力學(xué)性質(zhì) 2 認(rèn)真編制采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面作業(yè)規(guī)程 3 大力開(kāi)展頂板觀察工作 掌握頂板活動(dòng)規(guī)律 進(jìn)行頂板來(lái)壓預(yù)報(bào) 4 重視初次放頂 加強(qiáng)有效的安全措施 5 加強(qiáng)工作面支護(hù)和管理 三 特殊頂板條件下預(yù)防冒頂事故的技術(shù)要求1 回采工作面過(guò)斷層 褶曲等地質(zhì)構(gòu)造帶1 回采工作面過(guò)斷層 1 過(guò)斷層的方法 采煤工作面過(guò)斷層時(shí) 先把斷層落差 范圍 與走向的交角弄清楚 然后制定過(guò)斷層的方法 對(duì)于傾斜斷層 可提前調(diào)整改變工作面方向 圖6 3 2遇斷層打搶柱1 加強(qiáng)木垛 2 加密支柱 3 迎山搶柱 4 支撐木 2 過(guò)斷層常用的支架方式 如圖6 3 2所示 圖6 3 2遇斷層打搶柱1 加強(qiáng)木垛 2 加密支柱 3 迎山搶柱 4 支撐木 工作面遇大斷層 采高在2 5 3m左右時(shí) 如圖6 3 3及圖6 3 4所示 2 回采工作面過(guò)褶曲回采工作面過(guò)褶曲時(shí)需事先挑頂或臥底 使底板起伏變化平緩 3 回采工作面過(guò)沖刷帶沖刷帶在采煤工作面破碎范圍較大 使煤層變薄 甚至尖滅 4 回采工作面過(guò)陷落柱 無(wú)炭柱 遇陷落柱的預(yù)兆和斷層很相似 其不同是陷落柱的邊緣多呈凹凸不平的鋸齒狀 有各種不同巖石的混合體 5 遇劈口支護(hù)方法劈口是在地質(zhì)應(yīng)力作用下 使巖層產(chǎn)生裂隙和節(jié)理 這些裂隙和節(jié)理把巖層分割成不同的形狀 即所謂的劈口 劈口的冒落頂兆很不明顯 一般采用敲幫問(wèn)頂方法和眼睛觀察法 劈口比節(jié)理和裂隙開(kāi)的縫要大 使頂板失去了連續(xù)性和完整性 有時(shí)有掉渣現(xiàn)象 2 回采工作面過(guò)老巷采煤工作面過(guò)老巷預(yù)防冒頂?shù)拇胧┩ǔ?1 維護(hù)加固老巷 2 調(diào)整過(guò)老巷方向 3 液壓支架過(guò)老巷 見(jiàn)圖6 3 5 4 老巷在工作面下方 開(kāi)采厚煤層時(shí) 老巷大都在采煤工作面下方 位于老巷處要加打木垛托頂 見(jiàn)圖6 3 6 圖6 3 5液壓支架過(guò)老巷 圖6 3 6厚煤層過(guò)采空區(qū)l一上分層 2一中分層 3一下分層4一采空區(qū) 5一底梁 6一頂梁 1 嚴(yán)禁仰料開(kāi)采 2 掘進(jìn)工作面平巷不能破壞復(fù)合型頂板 3 初采時(shí)不要反向推進(jìn) 在圖6 3 7中工作面應(yīng)由開(kāi)切眼向左邊推采 4 提高支架的穩(wěn)定性 5 提高單體支柱的初撐力和剛度 圖6 3 7工作面初采時(shí)反向推進(jìn) 4 金屬 塑料 網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)姆乐谓饘?塑料 網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)姆乐畏椒ǔ伺c復(fù)合型頂板推垮型冒頂?shù)姆乐畏椒ㄏ嗤酝?按其特點(diǎn)還應(yīng)增加以下措施 l 開(kāi)采第一分層時(shí) 從切眼推采開(kāi)始到初次放頂 由采空區(qū)向頂板打深孔 3 5m 爆破將煤崩出 直接頂崩碎 充填網(wǎng)上冒落空隙 以阻止六面體的去路 2 注意提高鋪網(wǎng)質(zhì)量 3 開(kāi)采第二分層時(shí) 其開(kāi)切眼位置應(yīng)采用內(nèi)錯(cuò)式布置 避免網(wǎng)上碎矸上方存有空隙 4 盡可能延長(zhǎng)第一分層與第二分層的開(kāi)采間隔時(shí)間 5 為了使金屬 塑料 網(wǎng)不出現(xiàn)網(wǎng)兜 在開(kāi)采第一分層時(shí)沿工作面傾斜方向每隔0 6 1 Om鋪設(shè)一根底梁 長(zhǎng)度為1 2 1 6m 底梁可以采用對(duì)接方式 也可以采用搭接方式 5 堅(jiān)硬難冒頂板頂板大面積來(lái)壓主要的危險(xiǎn)是由頂板冒落而形成的沖擊荷載和暴風(fēng) 具體的辦法可有以下幾種 1 合理確定開(kāi)采方式2 做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)頂板大面積來(lái)壓和冒落的預(yù)兆有 1 工作面煤壁片幫或刀柱煤柱炸裂 并伴有明顯的響聲 2 由于煤體內(nèi)支承壓力的作用 煤層中的炮眼變形 打完眼不能裝藥 甚至打眼后連鉆桿都拔不出來(lái) 3 頂板下沉急劇增加 4 頂板有時(shí)出現(xiàn)裂隙與淋水 底板局部也可能底鼓 出現(xiàn)裂隙和出水 斷層處滴水增大 有時(shí)出現(xiàn)鉆孔中流水混有巖粉現(xiàn)象 嚴(yán)重時(shí)頂板可能掉矸 5 如果設(shè)有微震儀觀測(cè) 可發(fā)現(xiàn)記錄中有較多的巖體破裂與滑移的波形出現(xiàn) 也可記錄到小的頂板冒落 3 軟化頂板強(qiáng)制放頂 軟化頂板是指通過(guò)鉆孔向頂板灌注壓力水 軟化和壓裂頂板 1 注壓力水處理堅(jiān)硬難冒頂板可分別采用不同的方法 A 超前工作面頂板高壓注水 如圖6 3 8所示 B 采空區(qū)注水 圖6 3 8頂板注水鉆孔布置方式及其參數(shù)a一四老溝礦8205工作面頂板注水鉆孔的布置方式 b一云崗礦8305工作面頂板注水鉆孔的布置方式 2 強(qiáng)制放頂式中H 放頂高度 米 M一采高 米 KP一爆破后形成巖塊的碎脹系數(shù) 強(qiáng)制放頂方法有以下幾種 A 循環(huán)式 淺孔放頂 B 步距式 深孔放頂 如圖6 3 9所示 C 臺(tái)階式放頂D 超前深孔松動(dòng)爆破 如圖6 3 10所示 E 地面深孔放頂4 預(yù)防暴風(fēng)措施在有大面積來(lái)壓危險(xiǎn)的礦井或區(qū)域 可采取預(yù)防措施 以免對(duì)生產(chǎn)和安全造成危害 進(jìn)行預(yù)防 一般是采用堵和泄的辦法 圖6 3 9 步距式 深孔放頂 圖6 3 10超前深孔松動(dòng)爆破 在工作面未采到以前進(jìn)行爆破 預(yù)先破壞頂板的完整性 鉆孔布置如圖6 3 11所示 圖6 3 11刀柱法的深孔放頂 第四節(jié)巷道頂板災(zāi)害的防治主要內(nèi)容 一 掘進(jìn)工作面頂板管理的制度要求及注意事項(xiàng)二 常見(jiàn)巷道頂板事故的預(yù)防 一 掘進(jìn)工作面頂板管理的制度要求及注意事項(xiàng) 1 掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè) 2 支架間應(yīng)設(shè)牢固的撐木或拉桿 3 更換巷道支護(hù)時(shí) 在拆除原有支護(hù)前 應(yīng)先加固臨近支護(hù) 拆除原有支護(hù)后 必須及時(shí)除掉頂幫活矸和架設(shè)永久支護(hù) 必要時(shí)還應(yīng)采取臨時(shí)支護(hù)措施 4 采用錨桿 錨噴等支護(hù)形式時(shí) 應(yīng)遵守下列規(guī)定 錨桿 錨噴等支護(hù)的端頭與掘進(jìn)工作面的距離 錨桿的形式 規(guī)格 安裝角度 混凝土標(biāo)號(hào) 噴體厚度 掛網(wǎng)所采用金屬網(wǎng)的規(guī)格以及圍巖涌水的處理等 必須在施工組織設(shè)計(jì)或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定 采用鉆爆法掘進(jìn)的巖石巷道 必須采用光而爆破 打錨桿眼前 必須首先敲幫問(wèn)頂 將活砰處理掉 在確保安全的條件下 方可作業(yè) 使用錨固劑固定錨桿時(shí) 應(yīng)將孔壁沖洗于凈 砂漿錨桿必須灌滿(mǎn)填實(shí) 軟巖使用錨桿支護(hù)時(shí) 必須全長(zhǎng)錨固 采用人工上料噴射機(jī)噴射混凝土 砂漿時(shí) 必須采用潮料 并使用除塵機(jī)對(duì)上料口 余氣口除塵 作業(yè)人員必須佩戴勞動(dòng)保護(hù)用品 錨桿必須按規(guī)定做拉力試驗(yàn) 煤巷還必須進(jìn)行頂板離層監(jiān)測(cè) 并用記錄牌板顯示 錨桿必須用機(jī)械或力矩扳手?jǐn)Q緊 確保錨桿的托板緊貼巷壁 巖幫的涌水地點(diǎn) 必須處理 處理堵塞的噴射管路時(shí) 噴槍口的前方及其附近嚴(yán)禁有其他人員 5 開(kāi)鑿或延深斜井下山時(shí) 必須在斜井及下山的上口設(shè)置防止跑車(chē)裝置 以防跑車(chē)沖倒支架造成巷道冒頂 6 由下向上掘進(jìn)250以上的傾斜巷道時(shí) 必須將溜煤 矸 道與人行道分開(kāi) 防止煤 矸 滑落傷人 除上述有關(guān)要求外 由于巷道掘進(jìn)迎頭臨時(shí)支護(hù)存在問(wèn)題以及在交叉點(diǎn)施工以及砌碹支護(hù)時(shí)處理不當(dāng) 常導(dǎo)致事故的發(fā)生 還應(yīng)注意如下一些問(wèn)題 1 堅(jiān)強(qiáng)掘進(jìn)迎頭臨時(shí)支護(hù) 掘進(jìn)工作面施工時(shí)為了防止空頂作業(yè) 永久支護(hù)前必須有臨時(shí)支護(hù)措施 掘進(jìn)工作面的循環(huán)進(jìn)尺必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定 巷道頂部錨桿施工時(shí)應(yīng)由外向里逐個(gè)逐排進(jìn)行 不得在所有的錨桿眼施工完后再安裝錨桿 采用架棚支護(hù)時(shí) 應(yīng)對(duì)巷道迎頭至少10m的架棚進(jìn)行整體加固 2 巷道交岔點(diǎn)支護(hù) 巷道交岔點(diǎn)的位置盡量選在巖性好 地質(zhì)條件穩(wěn)定的地點(diǎn) 在安全技術(shù)措施中對(duì)支護(hù)的技術(shù)參數(shù) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置及監(jiān)測(cè)方法等進(jìn)行規(guī)定 監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)支護(hù)問(wèn)題及時(shí)采取措施進(jìn)行處理 架棚巷道的交岔點(diǎn)采用抬棚支護(hù)時(shí) 要進(jìn)行抬棚設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)抬棚材料專(zhuān)門(mén)加工 抬棚梁和插梁要焊接牙殼 3 砌碹支護(hù)施工 砌碹用的料石材質(zhì)和幾何尺寸必須符合規(guī)程要求并經(jīng)檢驗(yàn)合格 不準(zhǔn)用風(fēng)化石料 拼棚必須有專(zhuān)門(mén)安全措施 工作臺(tái)搭設(shè)的材料和規(guī)格必須符合規(guī)程規(guī)定 做到牢固平穩(wěn) 開(kāi)挖基礎(chǔ) 砌墻 立拱架 支模 混凝土碹支盒子板 鋪拱板 拆拱架等在作業(yè)規(guī)程中要有具體現(xiàn)定 砌墻和扣拱必須做到灰漿飽滿(mǎn) 不準(zhǔn)有干縫瞎縫 不準(zhǔn)出現(xiàn)重縫現(xiàn)象 拱架之間必須有撐桿拉手 拱架要支穩(wěn)支牢 保證巷道中腰線(xiàn)符合規(guī)定 壁后必須做好充填 做好隱蔽工程記錄 充填物不準(zhǔn)用煤炭等易碎易燃物 要用片石 較大空頂空棚要用木垛充填 砌體要保證足夠的養(yǎng)護(hù)期 不準(zhǔn)提前拆拱架 頂板不好時(shí)要有專(zhuān)門(mén)措施 實(shí)行短掘短砌 要明確最大空頂距 并不準(zhǔn)超過(guò)最大空頂距 一 常見(jiàn)巷道頂板事故的原因1 鑲嵌型圍巖墜矸事故原因分析 1 開(kāi)工前或放炮后 在無(wú)支護(hù)空頂區(qū) 敲幫問(wèn)頂和找掉不及時(shí) 不徹底或違章操作 對(duì)隱性鑲嵌型頂板未發(fā)現(xiàn)或未采取有效措施 2 空頂范圍大 空頂距離超過(guò)作業(yè)規(guī)程規(guī)定 3 在炮掘工作面 尤其在大斷面巷道或交叉點(diǎn) 炮眼布置不合理 裝藥量過(guò)大 崩倒或崩歪迎頭支架 4 在機(jī)掘工作面 由于斷面大 進(jìn)度快 空頂面積迅速增大 受采動(dòng)支撐壓力和沖擊地壓等外力影響 2 離層型圍巖片幫冒頂事故原因分析 1 工作面出現(xiàn) 傘檐 離層斷裂向下方自由空間滑移導(dǎo)致劈幫 2 錨噴巷道封閉錨噴不及時(shí)或質(zhì)量不符合要求 3 空頂面積大 無(wú)超前支護(hù) 迎頭支架不及時(shí)或架設(shè)質(zhì)量差 二 常見(jiàn)巷道頂板事故的預(yù)防 3 松散破碎圍巖塌漏抽冒事故原因分析 1 在空頂區(qū) 由于空頂范圍大 破碎圍巖懸露時(shí)間長(zhǎng) 支護(hù)未跟到迎頭 造成迎頭塌漏抽冒 2 在迎頭支護(hù)區(qū) 由于放炮崩倒迎頭支架而塌冒 或支架未插嚴(yán)背實(shí) 造成空頂虛幫 3 在地質(zhì)作用破碎帶 采掘影響破碎區(qū) 巷道穿過(guò)老巷或松軟厚煤層 巷道維修及收尾回撤支架區(qū) 4 在巷道交叉點(diǎn)及貫通點(diǎn) 因巷道支撐壓力集中疊加 抬棚上方直接頂冒落范圍及高度擴(kuò)大 二 常見(jiàn)巷道頂板事故的防治措施1 鑲嵌型圍巖墜矸事故的防治措施2 離層型圍巖片幫冒頂事故的防治措施 1 易風(fēng)化剝落的巷道 應(yīng)在一晝夜內(nèi)封閉錨噴到迎頭 封閉噴漿厚度至少20mm 2 合理確定空頂距離及超前支護(hù)形式 3 合理選擇巷道位置及掘進(jìn)時(shí)間 根據(jù)離層型圍巖特征 采用適應(yīng)的錨桿支護(hù)或金屬拱型可縮性支架 3 松散破碎圍巖塌漏抽冒事故的防治措施此類(lèi)事故隱患比較明顯 同時(shí)也最容易由較小的冒落迅速發(fā)展成大面積高拱冒落 防治措施主要有以下幾種 1 炮掘工作面采用對(duì)圍巖震動(dòng)較小的掏槽方法 控制裝藥量及放炮順序 2 根據(jù)不同情況 采用超前支護(hù) 留中心垛掘進(jìn)法 短段掘砌法 超前導(dǎo)峒法等少暴露破碎圍巖的掘進(jìn)和支護(hù)工藝 縮短圍巖暴露時(shí)間 盡快將永久支護(hù)緊跟到迎頭 3 根據(jù)圍巖性質(zhì) 巷道服務(wù)年限及用途 合理選擇不同的永久性支護(hù)形式 通過(guò)壓力異常區(qū)時(shí) 應(yīng)縮小棚距 加強(qiáng)支架的穩(wěn)固性 4 積極采用圍巖固結(jié)及冒落空間充填新技術(shù) 5 采上分層工作面時(shí) 回凈順槽及開(kāi)切眼支架 鋪滿(mǎn)假頂 放落頂板 堅(jiān)持注水或注漿提高再生頂板質(zhì)量 避免出現(xiàn)網(wǎng)上空洞區(qū) 6 選用大直徑優(yōu)質(zhì)木抬棚或金屬抬棚 嚴(yán)格按抬棚操作規(guī)程架設(shè)及維修 7 維修老巷時(shí) 必須從有安全出口及支架完好的地方開(kāi)始 在斜巷及立眼維修時(shí) 必須架設(shè)安全操作平臺(tái) 加固眼內(nèi)支架 保證行人及煤矸溜放暢通 應(yīng)當(dāng)指出 影響巷道頂板事故的因素是多方面的 因此 巷道頂板事故的防治應(yīng)該采取綜合治理的措施 第五節(jié)頂板事故處理主要內(nèi)容 一 頂板事故處理基本原則二 采煤工作面冒頂事故處理三 巷道冒頂事故處理四 救護(hù)隊(duì)處理冒頂事故的行動(dòng) 1 采煤工作面冒頂?shù)奶幚碓瓌t 1 頂板冒落范圍不大時(shí) 如果遇難人員被大塊矸石壓住 可采用干斤頂 液壓起動(dòng)器等工具把大塊巖石頂起 將人迅速救出 2 頂板沿煤壁冒落 矸石塊度比較破碎 遇難人員又靠近煤壁位置時(shí) 可采用沿煤壁由冒頂區(qū)從外向里掏小硐 架設(shè)梯形棚子維護(hù)頂板 邊支架邊掏硐 把遇難人員救出 4 工作面冒落范圍較小 矸石塊度小 比較破碎 并且繼續(xù)下落 開(kāi)石扒一點(diǎn)漏一點(diǎn) 5 分層開(kāi)采的工作面發(fā)生事故 底板是煤層 遇難人員位置在金屬或荊條假頂下面時(shí) 可沿底板煤層掏小硐 邊支護(hù)邊掏硐 接近遇難者后將其救出 6 工作面冒落范圍很大時(shí) 遇難者的位置在冒落工作面的中間 采用掏小硐和撞楔法處理 時(shí)間長(zhǎng) 不安全 一 頂板事故處理基本原則 7 如果工作面兩頭冒頂 把人堵在中間 采用掏小硐和撞楔法穿不過(guò)去 可采用另開(kāi)巷道的方法 繞過(guò)冒落區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)將遇難人員救出 2 巷道冒頂?shù)奶幚碓瓌t 1 先外后里 先檢查該處前后5m范圍內(nèi)支架的完整情況 有問(wèn)題先處理 必要時(shí)可采取臨時(shí)加固措施 2 先支后拆 換巷道支護(hù)時(shí) 在拆除原有支護(hù)前 應(yīng)先加固臨近支護(hù) 3 先上后下 傾斜巷道維修支架和處理冒頂時(shí)應(yīng)該由上至下進(jìn)行 4 先近后遠(yuǎn) 5 先頂后幫 為了保證操作人員的人身安全 在處理程序上必須注意先維護(hù) 支撐住頂板 再維護(hù)好兩幫 二 采煤工作面冒頂事故處理 采煤工作面冒頂事故的處理要主要有以下4種 一 局部小冒頂?shù)奶幚矸椒? 掏梁窩架棚法如圖6 5 1 1 懸臂梁 2 臨時(shí)金屬支柱 3 插頂木垛A 用懸掛金屬頂梁處理局部冒頂 B 用單腿棚處理局部冒頂圖6 5 1回采工作面局部小冒頂?shù)奶幚?具體方法步驟是 1 在掏梁窩或掛頂梁之前 必須先檢查冒頂?shù)攸c(diǎn)附近的支架情況 2 在冒頂范圍內(nèi)清理出一部分塌矸后 進(jìn)行掏梁窩架單腿棚子或金屬懸臂梁的工作 3 架好單腿棚子或掛好懸臂梁后 棚梁上的空隙要用木料架設(shè)小木垛接到頂 4 小木垛架好后 便可清理浮煤煤矸 打好貼幫柱 防止片幫 2 撞楔法6 5 2撞楔法處理采煤工作面冒頂在頂板冒落矸石塊度較小 而且冒頂區(qū)頂板碎矸繼續(xù)往下流或者一動(dòng)就流的情況下 可采取撞楔法 見(jiàn)圖6 5 2 6 5 2撞楔法處理采煤工作面冒頂 二 大冒頂?shù)奶幚矸椒? 小巷法 1 從采面冒頂?shù)膬深^ 由外往里 先用雙腿套棚維護(hù)好頂板 保護(hù)后路暢通無(wú)阻 梁棚上用板皮剎緊背嚴(yán) 防止頂板繼續(xù)錯(cuò)動(dòng) 垮落 2 邊整工作面 邊支棚子 把垮落的矸石清理并倒入采空區(qū) 每整0 5m支一架板梁棚管理頂板 3 遇到大塊巖石不易破碎 應(yīng)采用電鉆 如有壓風(fēng) 最好是用風(fēng)鉆 打眼放小炮的方法破碎巖石 4 如頂板垮落的矸石很碎 一次整巷不易通過(guò)時(shí) 可先沿煤幫運(yùn)輸機(jī)道整修一條小巷 支架形式可采用人字形掩護(hù)支架 1 補(bǔ)巷 2 冒頂區(qū) 5 若采煤機(jī)在冒頂區(qū)前方 當(dāng)運(yùn)輸機(jī)除矸時(shí) 應(yīng)先將采煤機(jī)吊起 以便矸石能順利通過(guò) 見(jiàn)圖6 5 3 圖6 5 3小巷法處理采煤工作面冒頂 a 先整通小巷道用人字形支護(hù) b 后按原來(lái)采高支護(hù) 2 開(kāi)巷繞道法有三種情況 1 冒頂發(fā)生在工作面機(jī)尾處可以沿工作面煤壁從回風(fēng)巷重開(kāi)一條補(bǔ)巷繞過(guò)冒頂區(qū) 如圖圖6 5 4 l 補(bǔ)巷的支架多數(shù)采用一梁二柱或一梁三柱棚子 2 冒頂區(qū)埋壓的設(shè)備 支架材料的回收方法是 當(dāng)新開(kāi)的補(bǔ)巷緊靠冒頂區(qū) 無(wú)煤柱 時(shí)可直接扒開(kāi)矸石取出 圖6 5 4機(jī)尾冒頂開(kāi)補(bǔ)巷繞過(guò)1 補(bǔ)巷 2 冒頂區(qū) 3 若冒頂區(qū)范圍較大 巖石堵塞巷道 造成采空區(qū)回風(fēng)角瓦斯積存 可用臨時(shí)擋風(fēng)簾或臨時(shí)安裝局扇排除 2 冒頂區(qū)在工作面中部可以平行于工作面留3 5m煤柱重開(kāi)開(kāi)切眼 1 新開(kāi)切眼的掘進(jìn)可采用對(duì)打的方法 以加快掘進(jìn)速度 2 對(duì)壓埋在冒頂區(qū)的設(shè)備和材料 用整通小巷的辦法 分段進(jìn)行回收 3 回收完設(shè)備 支架和材料后 應(yīng)在煤柱上打眼放炮 人工倒采幾個(gè)循環(huán) 最好采透直達(dá)冒頂區(qū) 避免煤柱支撐頂板 給以后回采造成困難 如圖6 5 5 圖6 5 5中部冒頂重掘開(kāi)切眼方法 3 冒頂區(qū)在工作而的機(jī)頭側(cè)處理方法基本與處理機(jī)尾側(cè)冒頂區(qū)相同 圖6 5 6 就是在