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如何加強(qiáng)煤礦井下頂板的管理

發(fā)布時(shí)間:2024-11-29 查看人數(shù):80

如何加強(qiáng)煤礦井下頂板的管理

如何加強(qiáng)煤礦井下頂板的管理

一、前言

頂板事故在煤礦生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生,冒落的形式各種各樣,冒落的原因也錯(cuò)綜復(fù)雜。冒頂?shù)牡男纬墒怯蓛?nèi)因和外因兩方面的因素構(gòu)成的。內(nèi)因是煤層頂?shù)装宓牡刭|(zhì)條件,其中頂?shù)装鍘r層的組合結(jié)構(gòu)是決定冒頂?shù)年P(guān)鍵因素,外因是人為的不合理的頂板管理和生產(chǎn)技術(shù)因素。因此,通過(guò)分析內(nèi)因和外因?qū)е马敯迕奥涞脑?,采取相?yīng)措施,減少冒頂事故的發(fā)生。

二、常見(jiàn)冒頂事故的預(yù)兆

(一)局部冒頂?shù)念A(yù)兆

1、工作面遇有小地質(zhì)構(gòu)造,由于構(gòu)造破壞了巖層的完整性,容易發(fā)生局部冒頂。

2、頂板裂隙張開(kāi)、裂隙增多,敲幫問(wèn)頂時(shí),聲音不正常。

3、頂板裂隙內(nèi)卡有活矸,并有掉碴、掉矸現(xiàn)象,掉大塊前往往先落小塊矸石。

4、煤層與頂板接觸面上,極薄的矸石不斷脫落。這說(shuō)明劈理(即頂板的節(jié)理、裂隙和摩擦滑動(dòng)面)張開(kāi),有冒頂?shù)目赡堋?/p>

5、淋頭水分離頂板劈理,常由于支護(hù)不及時(shí)而冒頂。

(二)大型冒頂?shù)念A(yù)兆

1、頂板的預(yù)兆

(1)頂板連續(xù)發(fā)生斷裂聲。這是由于直接頂和老頂發(fā)生離層,或頂板斷裂而發(fā)生的聲響。有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)生像悶雷一樣的聲音,有人叫“板炮”,這是老頂和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音。

(2)掉碴。頂板巖層破碎下落,一般由少變多,由稀變密。在人工假頂下,掉下的碎矸石和煤碴更多(俗稱“煤雨”),這是發(fā)生冒頂?shù)奈kU(xiǎn)信號(hào)。

(3)頂板裂隙增加或裂隙張開(kāi)。頂板的裂隙,一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙,一種是由于頂板下沉產(chǎn)生的采動(dòng)裂隙。有經(jīng)驗(yàn)的老工人說(shuō):“流水的裂縫有危險(xiǎn),因?yàn)樗?;縫里有煤泥、水銹的不危險(xiǎn),因?yàn)樗抢峡p;茬口新的有危險(xiǎn),因?yàn)樗切律摹?。人們常常在裂縫中插上楔子,看它是否松動(dòng)或掉下來(lái),觀察裂縫是否擴(kuò)大,以便做出預(yù)報(bào)。

(4)脫層。頂板快要冒落的時(shí)候,往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。檢查是否脫層可用“問(wèn)頂”的方法,如果聲音清脆,表明頂板完好;如果頂板發(fā)出“空空”的響聲,說(shuō)明上下巖層已經(jīng)脫離。

2、煤壁的預(yù)兆

由于冒頂前壓力增加,煤壁受壓后,煤質(zhì)變軟,片幫增多,使用電鉆打眼時(shí),鉆眼省力,用采煤機(jī)割煤時(shí)負(fù)荷減少。

3、支架的預(yù)兆

使用木支架時(shí),支架大量折斷、壓劈并發(fā)出聲音;使用金屬摩擦支柱時(shí),活柱急劇下縮發(fā)出強(qiáng)烈的金屬摩擦聲,大量柱鎖變形、柱體被壓壞;使用單體液壓支柱時(shí),大量支柱的安全閥自動(dòng)放液,損壞的支柱比平時(shí)大量增加。

底板松軟或底板留有底夾石,丟底煤時(shí),支柱會(huì)大量壓入底板。

4、工作面其它預(yù)兆

含有瓦斯的煤層,冒頂前瓦斯涌出量突然增大。有淋水的頂板,淋水量增加。

三、頂板事故的原因

在采礦生產(chǎn)活動(dòng)中,頂板事故是最常見(jiàn)的事故,引發(fā)頂板事故的原因有:

1、采礦方法不合理和頂板管理不善。采礦方法不合理,采掘順序、鑿巖爆破、支架放頂?shù)茸鳂I(yè)不妥當(dāng),是導(dǎo)致這類事故發(fā)生的重要原因。

2、缺乏有效支護(hù)。支護(hù)方式不當(dāng)、不及時(shí)支護(hù)或缺少支架、支架的初撐力與頂板壓力不相適應(yīng),是造成此類事故的另一重要原因。

3、檢查不周和疏忽大意。在頂板事故中,很多事故都是由于事先缺乏認(rèn)真、全面的檢查,疏忽大意,沒(méi)有認(rèn)真執(zhí)行“敲幫問(wèn)頂”制度等原因造成的。

4、地質(zhì)條件不好。斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造形成破碎帶,或者由于節(jié)理、層理發(fā)育,破壞了頂板的穩(wěn)定性,容易發(fā)生頂板事故。

5、地壓活動(dòng)。地壓活動(dòng)也是頂板事故的一個(gè)重要原因。

6、其它原因。不遵守操作規(guī)程、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不及時(shí)處理。工作面作業(yè)循環(huán)不正規(guī)、爆破崩倒支架等,都容易引起頂板事故。

四、頂板事故的防治措施

1、掘進(jìn)工作面冒頂?shù)姆乐?/p>

(1)掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè),作業(yè)規(guī)程中必須制定使用金屬前探梁的措施。在爆破前必須加固靠近工作面10米范圍內(nèi)的支護(hù),爆破中破壞的支架必須及時(shí)修復(fù),必須檢查幫頂,并由外向里逐架進(jìn)行,爆破后嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度,必須進(jìn)行前探支護(hù)后方可進(jìn)入工作面作業(yè)。在松軟的的煤、巖層或地質(zhì)破碎帶、斷層、等掘進(jìn)巷道時(shí)必須采取前探支護(hù)或其它措施。

(2)根據(jù)掘進(jìn)頭性質(zhì),選擇巷道支護(hù)方式,嚴(yán)格控制空頂距。當(dāng)掘進(jìn)頭遇到斷層褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶,或?qū)永砹严栋l(fā)育的巖層時(shí),棚子應(yīng)緊靠掘進(jìn)頭并縮小棚距,必要時(shí)還要打重柱以抗突然來(lái)壓。

(3)巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖的壓力。巷道支架所能承受的變形量,應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng),盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí),盡可能采用有初承力的支架,特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問(wèn)題,杜絕支架與圍巖間的空頂、空幫現(xiàn)象。凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn),重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂,再施工。巷道替換支架時(shí),必須先支新支架,再拆老支架。

(4)在易發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐?,要提高巷道支架的穩(wěn)定性,可以在巷道的支架間用拉撐件連接固定,增加架棚的穩(wěn)定性,以防推到。傾斜巷道中支架被推倒的可能性更大,其支架間拉撐件的強(qiáng)度、密度要適當(dāng)加大。

(5)掘進(jìn)巷道交岔點(diǎn)施工前,開(kāi)岔口應(yīng)避開(kāi)原來(lái)冒頂?shù)姆秶?,必須在開(kāi)口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿,不得過(guò)早拆除,切忌先拆棚后支架棚。當(dāng)開(kāi)口處圍巖尖角被壓壞時(shí),就及時(shí)加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格,保證抬棚有足夠的強(qiáng)度。

(6)錨桿巷道掘進(jìn)時(shí),嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度,打眼前應(yīng)將頂上的險(xiǎn)矸活石清理后,方可作業(yè);錨網(wǎng)巷道掘進(jìn)時(shí),必須嚴(yán)格執(zhí)行前探梁制度,嚴(yán)禁空頂作業(yè),錨桿的長(zhǎng)度、空頂距、錨固力、錨索間距等質(zhì)量要求都必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定;遇斷層及構(gòu)造、頂板破碎時(shí),要及時(shí)改變支護(hù),予以加固;錨噴巷道初噴要緊跟工作面,嚴(yán)禁空頂作業(yè),空頂距要符合作業(yè)規(guī)程的要求;采用錨噴支護(hù)的巷道必須采用光面爆破,噴漿用的砂子、石子,必須經(jīng)過(guò)篩選,符合規(guī)程要求。臨時(shí)支護(hù)及時(shí)并緊跟迎頭。

(7)有水患威脅的巷道掘進(jìn)必須堅(jiān)持“有疑必探、先探后掘”的探放水原則。正常情況,磧頭每班打眼深度不小于5米;有異常現(xiàn)象(或已知前方有采空廢區(qū))時(shí),必須先進(jìn)行探放水工程設(shè)計(jì),制定探放水措施,規(guī)定好掘放安全距離;磧頭每班打探鉆眼深度平巷不低于20米,上山掘進(jìn)時(shí)不低于40米;發(fā)現(xiàn)透水預(yù)兆時(shí),必須立即停止作業(yè),撤出人員,并報(bào)告礦領(lǐng)導(dǎo)處理。

(8)掘進(jìn)工作面臨時(shí)停工時(shí),巷道支架必須架設(shè)到掌子面,保持正常通風(fēng),并隨時(shí)對(duì)巷道支護(hù)變化情況進(jìn)行檢查。臨時(shí)封閉時(shí),必須對(duì)巷道支護(hù)進(jìn)行加固。恢復(fù)開(kāi)工時(shí),必須嚴(yán)格執(zhí)行開(kāi)工檢查制度,并根據(jù)支護(hù)變化情況采取相應(yīng)的措施。

2、井巷維修的頂板管理

(1)礦井在進(jìn)行巷道維修前必須制定施工安全措施,確定臨時(shí)支護(hù)方式,特別對(duì)片幫加強(qiáng)管理。在井巷維修前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)頂板鑒定,確定施工方法,采取針對(duì)性措施并向維修人員貫徹,施工中明確頂板監(jiān)護(hù)人員。維修巷道要執(zhí)行“先外后里、先支后撤、先上后下、先近后遠(yuǎn)、先頂板后幫”的原則。

(2)加強(qiáng)巷道巡回檢查工作,及時(shí)除掉脫皮、危石、懸矸,對(duì)嚴(yán)重失修地段必須及時(shí)采取專門(mén)措施維護(hù)。加強(qiáng)巷道的修復(fù),努力降低巷道的失修率。

(3)擴(kuò)大斷面和維修井巷時(shí),必須保證有(在發(fā)生冒頂堵塞井巷時(shí))能撤出人員的安全出口。獨(dú)頭巷道必須由外向里逐架進(jìn)行,嚴(yán)禁維修人員進(jìn)入維修地點(diǎn)里側(cè);嚴(yán)禁前后兩處同時(shí)維修;嚴(yán)禁前掘后修。傾斜巷道維修要由上向下進(jìn)行。巷道對(duì)頭維修時(shí),兩處都必須有安全出口,距離小于20米時(shí)停止一處作業(yè)。發(fā)生冒頂時(shí)必須木垛接頂。更換巷道支護(hù)時(shí),必須先加固臨近支護(hù),拆除和架設(shè)支架應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,在一架未完工之前,不得中止工作,嚴(yán)禁留尾巴工程。

(4)生產(chǎn)采區(qū)的巷道有連續(xù)3架失效支架或有冒頂危險(xiǎn)時(shí),必須立即處理,否則應(yīng)停止生產(chǎn)。必須加強(qiáng)獨(dú)頭井巷維修和掘進(jìn)工作面的維護(hù),如出現(xiàn)斷梁折柱、歪斜、彎曲、片幫、幫頂桿脫落、低矮等情況,必須停止作業(yè),防止發(fā)生頂板冒落傷人、堵人事故。

(5) 巷道冒頂處理時(shí)應(yīng)由外向里逐架進(jìn)行,支護(hù)要牢固,要有專人觀察頂板。傾斜巷道處理冒頂時(shí),處理人員要有護(hù)身柱或護(hù)身板。

3、采煤工作面的頂板管理

(1)采煤工作面必須按作業(yè)規(guī)程的規(guī)定及時(shí)支護(hù),嚴(yán)禁空頂作業(yè)。所有支護(hù)必須架設(shè)牢固,并有防倒柱措施。嚴(yán)禁在浮煤或浮矸上架設(shè)支架。嚴(yán)禁在控頂區(qū)域內(nèi)提前摘柱。碰到或損壞、失效的支柱,必須立即恢復(fù)或更換。移動(dòng)輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾需要拆除附近的支架時(shí),必須先架好臨時(shí)支架。回采工作面兩端必須使用端頭支架或增加其它形式的支護(hù),上下順槽距工作面出口20米范圍內(nèi),必須加抬雙邊棚支護(hù)(拱形支架抬中棚支護(hù))。

采煤工作面遇頂?shù)装逅绍浕蚱扑?、過(guò)斷層、過(guò)老空、過(guò)煤柱或冒頂區(qū)以及托偽頂開(kāi)采時(shí),必須制定安全措施。

(2)采煤工作面必須經(jīng)常存有一定數(shù)量的備用支護(hù)材料。使用摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱的工作面,必須備有坑木,其數(shù)量、規(guī)格、存放地點(diǎn)和管理方法必須在作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。嚴(yán)禁使用破損的坑木、損壞的金屬頂梁、失效的摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱。

在同一采煤工作面中,不得使用不同類型和不同性能的支柱。在地質(zhì)條件復(fù)雜的采煤工作面中,不得不使用不同類型的支柱時(shí),必須制定安全措施。對(duì)摩擦式金屬支柱、金屬頂梁和單體液壓支柱,在采煤工作面回采結(jié)束后或使用時(shí)間超過(guò)8個(gè)月后,必須進(jìn)行檢修。檢修好的支柱,還必須進(jìn)行壓力實(shí)驗(yàn),合格后方可使用。

(3)采煤工作面必須及時(shí)回柱放頂或充填,控頂距超過(guò)作業(yè)規(guī)程時(shí),禁止采煤。用垮落法控制頂板,切頂線必須懸掛擋矸簾,回柱后頂板不垮落、懸頂距離超過(guò)作業(yè)規(guī)程的規(guī)定時(shí),必須停止采煤,采取人工強(qiáng)制放頂或其它措施進(jìn)行處理。

采煤工作面采用密集支柱切頂時(shí),必須打戧柱和叢柱或加木垛等特殊支護(hù),兩段密集支柱之間必須留有寬0.5米以上的出口,出口間的距離和新密集支柱超前的距離,必須在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。采煤工作面采用無(wú)密集支柱切頂時(shí),必須有防止工作面冒頂和矸石竄入工作面的措施。

(4)減少工作面控頂面積,加快工作面推進(jìn)速度。生產(chǎn)實(shí)踐表明,回采工作面空間越大,支柱荷載和頂板下沉量增加越明顯。隨著頂板下沉量增加,頂板逐漸出現(xiàn)裂隙、剝落以致冒頂。工作面推進(jìn)速度對(duì)頂板下沉量和冒頂影響也很大,尤其對(duì)松軟頂板影響更大。由于工作面進(jìn)度慢,頂板下沉量大,木支架折損多,金屬支架上的壓力大,容易造成冒頂。而加快工作面推進(jìn)速度,情況則相反。

減少工作面控頂面積的主要措施有:合理安排回采工藝,縮小空頂距,選用適宜的采煤設(shè)備,減少無(wú)支柱空間、煤壁片幫,及時(shí)處理懸伸頂板等。

加快工作面推進(jìn)速度的主要措施有:及時(shí)支護(hù),必要的超前支護(hù),合理安排工序和勞動(dòng)組織,實(shí)行正規(guī)循環(huán)作業(yè),合理裝藥放炮減少崩柱等。

五、結(jié)束語(yǔ)

安全第一是煤礦生產(chǎn)的一項(xiàng)基本方針,搞好頂板管理是貫徹執(zhí)行這一方針的重要環(huán)節(jié)。煤礦各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和全體職工必須正確處理生產(chǎn)與安全的關(guān)系,堅(jiān)持安全生產(chǎn)。

煤礦企業(yè)要加強(qiáng)采掘工作面現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)質(zhì)量,及時(shí)消除隱患。掘進(jìn)工作面要按照《作業(yè)規(guī)程》要求落實(shí)好前探支護(hù)措施,采掘工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查,發(fā)現(xiàn)事故隱患要盯住不放,及時(shí)采取措施處理,確保消除在萌芽狀態(tài)。

參考文獻(xiàn):

1 李志成 方伯成:《煤礦地下開(kāi)采》 云南大學(xué)出版社2009版

2 黎大明 粟才全:《煤礦工人崗位安全技術(shù)培訓(xùn)教材》 湖南人民出版社2006版

3 《煤炭安全規(guī)程》

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