推垮型煤礦頂板管理論文

1、推垮型煤礦頂板管理論文 1煤礦頂板管理研究的現(xiàn)狀 我國(guó)在煤礦的開采過程中,總結(jié)出了一套比較完善的礦山壓力控制理論,由最初的定性分析發(fā)展到了定量計(jì)算頂板應(yīng)力和頂板下沉量。回采工作面頂板控制設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括:選擇采場(chǎng)支護(hù)形式、選擇采空區(qū)頂板的處理辦法、決定控頂距離、選擇支護(hù)形式、制定工作面日常頂板管理方案等。這些頂板管理的方法在實(shí)踐中得到了充分的驗(yàn)證,并且從實(shí)踐中得到了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。目前對(duì)頂板事故的控制與預(yù)防,主要研究需控巖層的范圍。采場(chǎng)需控制的巖層范圍是指上覆巖層中運(yùn)動(dòng)對(duì)采場(chǎng)產(chǎn)生明顯影響的那部分巖層,包括直接頂與老頂。從礦壓控制的要求出發(fā),直接頂是指在采空區(qū)已經(jīng)冒落,在工作面推進(jìn)方向上失去了

2、傳遞力聯(lián)系的那部分巖層;老頂則是由運(yùn)動(dòng)對(duì)采場(chǎng)產(chǎn)生明顯影響的巖梁組成,每一巖梁由同時(shí)運(yùn)動(dòng)或近乎同時(shí)運(yùn)動(dòng)的一層或數(shù)層巖層組成,盡管巖梁會(huì)發(fā)生斷裂,但其在工作面推進(jìn)方向上始終能保持傳遞力的聯(lián)系(包括規(guī)則垮落)。確定采場(chǎng)需要控制的巖層范圍是頂板控制設(shè)計(jì)的首要問題,其中包括各部分巖層的厚度和運(yùn)動(dòng)步距的確定。國(guó)內(nèi)外特別是我國(guó)在圍巖控制技術(shù)的研究方面取得了一系列卓有成效的研究成果,如支護(hù)形式的選擇、支架選型設(shè)計(jì)、高檔普采工作面圍巖關(guān)系、支護(hù)設(shè)計(jì)、特殊支護(hù)、支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等。原西德學(xué)者g1everling通過數(shù)值模擬計(jì)算,得到了原巖應(yīng)力與開采深度之間的關(guān)系;原西德埃森采礦研究中心還對(duì)深部開采在采場(chǎng)周圍

3、及底板巖層中的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。專門針對(duì)煤礦深井高地壓堅(jiān)硬頂板工作面圍巖特性及其支護(hù)方法方面進(jìn)行的系統(tǒng)研究較少,但有些專家學(xué)者也對(duì)深井開采的圍巖控制做了研究,如杜計(jì)平和蘇景春教授等對(duì)煤礦深井開采的礦壓顯現(xiàn)及其控制的研究,蔣金泉教授對(duì)采場(chǎng)圍巖應(yīng)力與運(yùn)動(dòng)做了較全面的研究,付國(guó)彬和姜志方等對(duì)深井巷道礦壓的研究,潘立友和鐘亞平對(duì)礦井沖擊地壓的研究,靳鐘銘和徐林生對(duì)煤礦堅(jiān)硬頂板控制的研究以及陳炎光和錢鳴高對(duì)圍巖控制的研究等等。有教授和學(xué)者已對(duì)礦山井下圍巖力學(xué)模型的建立和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬做了大量的工作。如繆協(xié)興和錢銘高所建立的采場(chǎng)圍巖整體結(jié)構(gòu)與砌體梁力學(xué)模型,曹勝根做的采場(chǎng)圍巖整體力學(xué)模型,魏

4、錦平和靳鐘銘做的關(guān)于堅(jiān)硬頂板控制的數(shù)值模擬,吳洪詞建立的采場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)模型及其算法,曲華和張殿振做的關(guān)于深井難采煤層上行開采的數(shù)值模擬。這些模型和算法的建立為工作面采場(chǎng)圍巖特性的研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 2煤礦頂板推垮型事故原因 1）采煤方法落后。 煤礦在開采過程中，沒有使用壁式等正規(guī)采煤方法。仍采用一些傳統(tǒng)的、原始的采煤方法。導(dǎo)致支護(hù)、頂板管理困難。 2）工作面管理技術(shù)差。 采煤工作面必須根據(jù)實(shí)際情況，編制設(shè)計(jì)方案、規(guī)程措施，對(duì)工作面支護(hù)參數(shù)、作業(yè)循環(huán)、勞動(dòng)組織作嚴(yán)格細(xì)致的要求安排。但由于現(xiàn)場(chǎng)管理不到位，一些煤礦的作業(yè)人員任意改變支護(hù)參數(shù)、不嚴(yán)格執(zhí)行操作程序，出現(xiàn)采煤、運(yùn)輸脫節(jié)、人員組織管理渙散

5、等現(xiàn)象。給采煤工作面的生產(chǎn)，留下了極大的安全隱患。 3）工人操作不熟練。 地方煤礦的工人，大部分來自農(nóng)村，且文化程度低，很多還是文盲。他們大多數(shù)是過去的挖煤工、背煤工，他們沒有經(jīng)過系統(tǒng)的、嚴(yán)格的從業(yè)培訓(xùn)，流動(dòng)性大。對(duì)井下單體液壓支柱、刮板運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備非常陌生。對(duì)井下支護(hù)、回柱、打眼放炮等作業(yè)操作程序一知半解，熟練程度不夠、隨意性很大，在很大程度上導(dǎo)致違章作業(yè)現(xiàn)象的發(fā)生。 4）支護(hù)材料質(zhì)量不高，支護(hù)強(qiáng)度不夠。 地方煤礦原來一直使用傳統(tǒng)的木支護(hù)。由于木料的各項(xiàng)指標(biāo)不一致，在支撐力、使用壽命、支柱回柱方面會(huì)帶來很大的問題，給井巷支護(hù)、采煤工作的生產(chǎn)留下大量的隱患?，F(xiàn)在，大部分煤礦的采煤工作面已經(jīng)使用

6、了單體液壓支柱支護(hù)，但在主井、運(yùn)輸、回風(fēng)等巷道，仍采用木支護(hù)。 5）工人在處理冒頂區(qū)、巷修的過程中，不嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的作業(yè)規(guī)程和操作程序，不設(shè)專人觀山等，導(dǎo)致事故的發(fā)生。 6）專業(yè)技術(shù)人員不足。 煤礦必須配備采煤、通風(fēng)、機(jī)電、地質(zhì)等專業(yè)技術(shù)人員。但是由于客觀原因，全國(guó)煤炭專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)重不足，地方煤礦更不能配備足夠的專業(yè)技術(shù)人員。導(dǎo)致煤礦出現(xiàn)了無序開采、無針對(duì)性和可操作性的措施、工程質(zhì)量不合格、工作面管理混亂等現(xiàn)象，給地方煤礦的安全生產(chǎn)管理，帶來了很大的困難。專業(yè)技術(shù)人才的大量不足，將是影響地方煤礦健康發(fā)展的一個(gè)主要問題。 7）煤礦業(yè)主認(rèn)識(shí)不足。 一些煤礦負(fù)責(zé)人認(rèn)為，煤炭生產(chǎn)是高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，出事故

7、是必然的。一年出一兩起頂板事故，死一兩個(gè)人也是正常的現(xiàn)象。這種思想，導(dǎo)致在日常的管理中，對(duì)一些常見的隱患，不會(huì)引起高度重視，也不會(huì)立即采取措施消除隱患。最后導(dǎo)致事故的發(fā)生。而且，事故發(fā)生后，也不會(huì)及時(shí)吸取教訓(xùn)。形成事故一次又一次發(fā)生的現(xiàn)象，有的煤礦幾乎年年發(fā)生頂板事故。 8）三違行為導(dǎo)致事故發(fā)生。 通過分析,其實(shí)大部分煤礦事故都是三違引發(fā)的。煤礦業(yè)主為了獲得最大的效益，違章指揮。井下工人由于無安全意識(shí)，或?yàn)榱藞D方便、省事，不進(jìn)行敲邦問頂、冒險(xiǎn)蠻干、到采空區(qū)偷采煤柱、在更換支護(hù)設(shè)備、處理冒頂區(qū)、巷修的時(shí)候違章作業(yè)、違反勞動(dòng)紀(jì)律，釀成事故。 3煤礦頂板推垮型事故防治 3.1合理布置回采工作面，認(rèn)真

8、編制作業(yè)規(guī)程 工程技術(shù)人員應(yīng)積極探索適合本礦地質(zhì)條件和有利于頂板管理的工程設(shè)計(jì)方案，編制作業(yè)規(guī)程應(yīng)從多方面考慮，盡可能周全。對(duì)于回采厚煤層、中厚煤層或頂板松軟、破碎的薄煤層時(shí)，其回采運(yùn)輸巷道應(yīng)布置在煤層底板巖石中，這樣掘進(jìn)巷道時(shí)施工條件好，在源頭上減少了頂板事故發(fā)生的可能性。此外，應(yīng)合理選擇采煤方法，對(duì)頂板松軟、不穩(wěn)定、斷層、裂隙較發(fā)育的煤層可選用下行式斜坡采煤法；對(duì)頂板較穩(wěn)定的煤層可選用走向長(zhǎng)壁式回采方法。 3.2嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程審批、學(xué)習(xí)制度 作業(yè)規(guī)程是煤礦指導(dǎo)生產(chǎn)、保證生產(chǎn)安全的綱領(lǐng)性文件。因此，要求采掘作業(yè)規(guī)程編制之前都要事先進(jìn)行水患論證，編制時(shí)依據(jù)地質(zhì)資料與礦壓觀測(cè)資料，包括頂板來壓

9、規(guī)律進(jìn)行切合實(shí)際的編寫。礦長(zhǎng)、總工程師應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，制定四不批制度，即地質(zhì)構(gòu)造不清不審批；頂板管理措施不具體不審批；規(guī)程編寫不認(rèn)真，措施沒有針對(duì)性不審批。三大規(guī)程出臺(tái)后必須組織干部和職工認(rèn)真學(xué)習(xí)，讓大家領(lǐng)會(huì)和掌握，同時(shí)通過考核合格后才能上崗作業(yè)。 3.3加強(qiáng)工程技術(shù)管理，嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān) 小煤礦頂板事故絕大多數(shù)是由于現(xiàn)場(chǎng)管理不嚴(yán)或采掘工作面工程質(zhì)量低劣造成的。采掘工程質(zhì)量是頂板管理的基礎(chǔ)，從抓好現(xiàn)場(chǎng)管理入手，提高工程質(zhì)量是防止頂板事故的一條極其重要的措施。因此，要求工程技術(shù)管理人員經(jīng)常深入井下作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢查指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理解決，遇地質(zhì)構(gòu)造變化等意外情況，應(yīng)編制補(bǔ)充安全技術(shù)措施并組織全體施工人員

10、學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)后方可繼續(xù)施工。日常工作中由安全員對(duì)采掘工作面支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除。工程驗(yàn)收小組月末組織驗(yàn)收時(shí)應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，堅(jiān)決做到工程質(zhì)量不合格不驗(yàn)收。 3.4密切關(guān)注回采工作面頂板動(dòng)態(tài)，掌握初次與周期來壓規(guī)律 回采工作面初次來壓和周期來壓容易造成冒頂事故，特別是對(duì)于斷層、裂隙發(fā)育的頂板，一旦采面某個(gè)地點(diǎn)的支架失效，就有可能發(fā)生局部漏冒，破碎頂板從這點(diǎn)開始沿工作面往上全部漏空，造成大片支架失去平衡，導(dǎo)致漏垮工作面。因此，必須認(rèn)真搞好初次放頂和周期來壓期間的頂板管理，預(yù)防大型惡性頂板事故發(fā)生。日常工作中要摸索和掌握來壓步距，在來壓之前采取加強(qiáng)支護(hù)的措施，如加木垛、從柱等，確保安全無事

11、故。 3.5加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查監(jiān)督，及時(shí)消除安全隱患 3.5.1強(qiáng)化事故多發(fā)地點(diǎn)的頂板管理 局部冒頂實(shí)質(zhì)是控頂區(qū)內(nèi)已破碎的直接頂失去有效支護(hù)而造成的，采掘工作面較容易發(fā)生冒頂事故的位置：一是地質(zhì)構(gòu)造破壞附近；二是采面靠近煤壁處或順槽掘進(jìn)迎頭；三是巷道、順槽交叉口及回采工作面上下出口處；四是采面放頂線附近。這四個(gè)位置是頂板事故多發(fā)區(qū)域，因此也是頂板管理的重點(diǎn)部位。下面針對(duì)這四個(gè)區(qū)段產(chǎn)生冒頂?shù)脑蚺c特點(diǎn)，結(jié)合我縣煤礦實(shí)際情況，提出七條防范措施。 嚴(yán)格控制控頂距，工作面隨采隨支，遇頂板破碎時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行超前支護(hù)。 嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，危石必須挑下，無法挑下時(shí)應(yīng)采取臨時(shí)支護(hù)措施，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。 架設(shè)支架要有足夠的初撐力，順槽上的支架要有3-5度的迎山角，支架的頂部與兩側(cè)應(yīng)用木板背緊背害牢，嚴(yán)防片幫。 布置炮眼時(shí)，應(yīng)使最小抵杭線處在相鄰兩柱之間，裝藥量要適度、合理，盡量采用小范圍放炮方式。 巷道、順槽交叉口架設(shè)抬棚支護(hù)，工作面上下出口的支護(hù)必須加密，必要時(shí)增設(shè)特殊支架。 每班末進(jìn)行一次安全檢查，發(fā)現(xiàn)支架霉?fàn)€、歪斜