頂板事故防治講義.ppt

頂板事故防治 許廠煤礦安培中心 頂板事故是煤礦五大災(zāi)害之一 其中冒頂事故發(fā)生頻繁 危害十分嚴(yán)重 頂板管理是煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理的主要內(nèi)容之一 頂板管理的好壞對于促進(jìn)煤礦生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和保證職工生命安全具有十分重要的意義 在井下頂板事故中 采煤工作面冒頂事故最多 約占冒頂事故總數(shù)的70 以上 其次是掘進(jìn)工作面 為了保護(hù)礦工的身心健康 做到安全生產(chǎn) 我們要積極采取措 加強(qiáng)頂板管理 防治頂板事故 二 頂板相關(guān)知識 頂板可分為偽頂 直接頂 基本頂偽頂 是指直接緊貼煤層上面 厚度在0 5m以下的一層松軟巖層 隨采隨垮 其巖性一般為粘土頁巖和層狀砂頁巖 直接頂 是指位于偽頂之上的巖層 無偽頂時(shí)直接緊貼煤層 通常由泥巖 頁巖 粉砂巖等比較容易跨落的巖層組成 但均具有一定的穩(wěn)定性 所以當(dāng)工作面煤層被采落時(shí) 直接頂不會立即跨落 多數(shù)直接頂在回柱放頂時(shí)會跨落 有的則需要人工強(qiáng)制放頂 直接頂是采掘工作面的支護(hù)對象 如果支護(hù)得不好 就會造成冒頂事故 圖1 1煤層的總厚度及有益厚度 煤層厚度 基本頂 是指位于直接頂之上 有一定厚度的堅(jiān)硬巖層 以前也稱為老頂 它也有可能緊貼煤層之上 基本頂在采空區(qū)上方懸露到一定面積后才能跨落 一般只發(fā)生緩慢下沉 如果工作面支護(hù)不好 往往會造成大面積冒頂事故 從頂板管理的角度 可以把頂板分為易垮落的松軟頂板 中等跨落性頂板 難垮落的堅(jiān)硬頂板 極難垮落的堅(jiān)硬頂板和可塑性彎曲的頂板等5種類型 針對以上不同情況 可采取不同支護(hù)和采空區(qū)處理方法 老頂 直接頂 煤層 采礦開挖空洞 頂板巖石下沉變形 破壞 產(chǎn)生事故 概述 采煤作業(yè)時(shí)的頂板管理方式 頂板事故的產(chǎn)生 原巖應(yīng)力重新分布 掘進(jìn)過程支護(hù)不及時(shí) 支架強(qiáng)度不足 頂板事故 三 頂板事故預(yù)兆 1 響聲 巖層下沉斷裂 頂板壓力急劇加大時(shí) 木支架就會發(fā)生劈裂聲 緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象 金屬支柱的活柱急劇下縮 也發(fā)生很大聲響 有時(shí)也能聽到采空區(qū)頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲 2 掉碴 頂板嚴(yán)重破裂時(shí) 折梁斷柱增加 隨著出現(xiàn)頂板掉碴現(xiàn)象 掉碴越多 說明頂板壓力越大 在人工頂板下 掉下的碎矸石和煤碴更多 工人叫 煤雨 這就是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)信號 3 片幫 冒頂前煤壁所受的壓力增加 變得松軟 片幫煤比平時(shí)增多 4 裂縫 頂板的裂縫一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙 一種是由于采空區(qū)頂板下沉引起的采動裂隙 如果裂縫加深加寬 說明頂板繼續(xù)惡化 人們常常在裂縫中插上木楔子 觀察它是不是松動或掉下來 判斷裂縫擴(kuò)大了沒有 作出預(yù)報(bào) 5 脫層 頂板快要冒落的時(shí)候 往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象 檢查脫層要用問頂?shù)姆椒?如果聲音清楚 表明頂板完好 頂板發(fā)出 空空 的響聲 說明上下巖層之間已經(jīng)脫離 6 漏頂 破碎的偽頂或直接頂 在大面積冒頂之前 有時(shí)因?yàn)楸稠敳粐?yán)或支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象 漏頂如不及時(shí)處理 會使棚頂托空 支架松動 頂板巖石繼續(xù)冒落 就會造成沒有聲響的大冒頂 礦山壓力控制 避免頂板事故 保證采礦作業(yè)安全 二影響礦山壓力顯現(xiàn)的基本因素 斷層與褶曲 擠壓與破碎帶 節(jié)理 裂隙 煤層傾角 開采深度 上部煤層殘留煤柱 工作面推進(jìn)速度 采高與控頂距 第二節(jié)頂板事故的致因及防治 一采場頂板事故的致因及防治 一 頂板事故分類 按冒頂范圍可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類 局部冒頂是指范圍不大 有時(shí)僅在3 5支架范圍內(nèi) 傷亡人數(shù)不多 1 2人 的冒頂 常發(fā)生在靠近煤壁附近 采場兩端以及放頂線附近 實(shí)際煤礦生產(chǎn)中 局部冒頂事故的次數(shù)遠(yuǎn)多于大型冒頂事故 約占采場冒頂事故的70 總的危害比較大 大型冒頂是指范圍較大 傷亡人數(shù)較多 每次死亡3人以上 的冒頂 二 局部冒頂事故的致因及防治 1 靠煤壁附近的局部冒頂 局部冒頂?shù)脑蛞话阌腥N 一是直接頂被密集裂隙切割 形成了游離巖塊 二是采高過大 在老頂來壓期間 煤壁片幫 擴(kuò)大了無支護(hù)空間 三是放頂煤開采 頂煤破碎 煤層的直接頂中 常存在多組相交裂隙時(shí) 這些相交的裂隙容易將直接頂分割成游離巖塊 極易發(fā)生脫落 在采煤機(jī)采煤或爆破落煤后 如果支護(hù)不及時(shí) 這類游離巖塊可能突然冒落砸人 造成局部冒頂事故 靠煤壁附近的局部冒頂事故的預(yù)防 單體支柱工作面 采用能及時(shí)支護(hù)懸露頂板的支架 如正懸臂交錯頂梁支架 正倒懸臂錯梁直線柱支架等 提高支柱的初撐力 在金屬網(wǎng)下 可以采用長鋼梁對棚邁步支架 盡量使工作面與煤層的主要節(jié)理方向垂直或斜交 避免煤層片幫 煤層一旦片幫 應(yīng)掏梁窩超前支護(hù) 防止冒頂 正倒懸臂錯梁直線柱支架布置 正懸臂交錯頂量支架 綜采工作面支架設(shè)計(jì)上 采用長側(cè)護(hù)板 整體頂梁 內(nèi)伸縮式前梁 增大支架向煤壁方向的水平推力 提高支架的初撐力 工藝操作上 采煤機(jī)過后 及時(shí)伸出伸縮梁 及時(shí)擦頂帶壓移架 頂梁的俯視角不超過7 當(dāng)碎頂范圍較大時(shí) 比如過斷層破碎帶等 則應(yīng)對破碎直接頂注入樹脂類粘結(jié)劑使其固化 以防止冒頂 2 采場兩端的局部冒頂 1 單體支柱工作面原因 兩端機(jī)頭機(jī)尾處 暴露的空間大 支承壓力集中 巷道提前掘進(jìn) 引發(fā)了巷道周邊的變形與破壞 經(jīng)常要進(jìn)行機(jī)頭機(jī)尾的移置工作 拆除老支柱支設(shè)新支柱時(shí) 碎頂可能進(jìn)一步松動冒落 隨著回采工作面的推進(jìn) 要拆掉原巷道支架的一個(gè)棚腿 換用抬棚支承棚梁 在這一拆一支之間 碎頂也可能冒落 預(yù)防 在機(jī)頭機(jī)尾處各應(yīng)用四對一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù) 即四對八梁支護(hù) 每對抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移 或在機(jī)頭機(jī)尾處采用雙楔鉸接頂梁支護(hù) 在工作面巷道相連處 宜用一對抬棚邁步前移 托住原巷道支架的棚梁 此外 在采場兩端還可以采用十字鉸接頂梁支護(hù)系統(tǒng)以防漏冒 在超前工作面10米以內(nèi) 巷道支架應(yīng)加雙中心柱 超前工作面10 20米 巷道支架應(yīng)加單中心柱以預(yù)防冒頂 2 綜采工作面如果工作面兩端沒有應(yīng)用端頭支架 則在工作面與巷道相連處 需用一對邁步抬棚 此外 超前工作面20米內(nèi)的巷道支架也應(yīng)以中心柱加強(qiáng) 4 地質(zhì)破壞帶附近的局部冒頂 地質(zhì)破壞帶及附近的頂板裂隙發(fā)育 破碎 斷層面間多充以粉狀或泥狀物 斷層面都比較尖滑 使上 下盤之間的巖石無粘結(jié)力 尤其是斷層面成為導(dǎo)水裂隙時(shí) 更是彼此分離 單體支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的斷層時(shí) 在頂板活動過程中 斷層附近破斷巖塊可能順斷層面下滑 從而推倒工作面支架 造成局部冒頂 為預(yù)防這類頂板事故 應(yīng)在斷層兩側(cè)加設(shè)木垛加強(qiáng)維護(hù) 并迎著巖塊可能滑下的方向支設(shè)戧棚或戧柱 對于有些綜采工作面 高檔普采和普采工作面 回采過程中 煤壁的前方頂板和煤層特別破碎 為保證正常割煤 不漏矸子 可采用全楔式木錨桿 當(dāng)斷層處的頂板特別破碎 用錨桿錨固的效果不佳時(shí) 可采用注入法 將較多的樹脂注入大量的煤巖裂隙中 進(jìn)行預(yù)加固 三 大型冒頂事故的致因及防治 1 老頂來壓時(shí)的壓垮型冒頂 發(fā)生的條件 直接頂比較薄 其厚度小于煤層采高的2 3倍 冒落后不能充填滿采空區(qū) 直接頂上面老頂分層厚度小于5 6m 初次來壓步距為20 30m 或更大一些 工作面中 當(dāng)支柱的初撐力較低時(shí) 老頂斷裂在煤壁之內(nèi) 當(dāng)工作面推進(jìn)到老頂斷裂線附近時(shí) 頂板出現(xiàn)臺階下沉 這時(shí)老頂巖塊的重量全部由采場支架承擔(dān) 致因 垮落帶老頂巖塊壓壞采場支架 預(yù)防措施 采場支架的支撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的重量 采場支架的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層 采場支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求 遇到平行工作面的斷層時(shí) 1 如果工作面支護(hù)是單體支柱 當(dāng)斷