安全管理論文工作面老頂初次垮落機理的探討

1、此資料由網(wǎng)絡收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負責傳遞知識。安全管理論文工作面老頂初次垮落機理的探討 摘要：文章對閘河煤田具有特殊性的5煤層頂初次垮落機理進行了分析、探討并制定了頂板管理的對策措施。 關鍵詞：老頂垮落；機理；探討與對策 1問題的提出 5煤層是淮北礦區(qū)閘河煤田中南部礦井的主采煤層之一，據(jù)技術資料統(tǒng)計，5對礦井已回采了130余個5煤層工作面，其老頂初次垮落步距都在1222m之間，80以上集中在1418m，屬于較破碎、易垮落的頂板。但是，近幾年來隨著礦井開采深和火成巖侵蝕的影響，南部兩對礦井相繼出現(xiàn)了幾5煤層工作面老頂初次垮落步距大幅增大到3848m的情況，特別

2、是3510工作面老頂初次垮落險些釀成重大頂板事故的使我們警醒！向我們提出了對這種具有特殊性的老頂初次垮落機理進行探討、認識、搞好頂板安全技術管理的問題。 （1）工作面概況：3510工作面位于351采區(qū)中部二區(qū)段，上限標高-283.6 m，下限標高-344.8m，位于其上的4煤層因火成巖侵蝕嚴重而不可采，大面積侵入的4煤火成巖床構(gòu)成了工作面上分層老頂。工作面傾斜長壁布置，放炮落煤，煤厚為2.03.4m平均厚2.8m，采高2.3m，傾角8°12°，煤層賦存狀況較穩(wěn)定。工作面走向長390m，傾斜長157m，支護采用dz25-25/100單體液壓支柱，hdja-1000金屬鉸接頂梁

3、，支柱穿直徑300mm塑鋼柱鞋，棚距600mm，設計支護密度1.67根/m2，支護強度為490kn/m2，三四排管理，放頂步距為1.0m，采空區(qū)處理采用完全垮落法。 （2）垮落經(jīng)過。2003年11月8日夜班，3510工作面已回采放頂46m。外觀看，采空區(qū)距放頂線10m以外垮落、充填比較充分（上端頭附近20m垮落不充分），放頂線10m內(nèi)懸頂達1500m2。當班放炮后正在攉煤、掛梁，在沒有感覺到礦壓異常的情況下，工作面突然來壓，采空區(qū)頂板瞬間大面積切斷垮落，頂板垮落擠壓出的采空區(qū)暴風把腰巷距回采線10m處的一道簡易反向風門沖垮，將距上出口20m處面向老塘取料的工人朱某仰面沖倒（事后分析朱某恰好在出

4、風口位置），暴風刮起的煤矸微粒嵌入朱某面部淺表面，造成發(fā)毛細血管破裂。突然顯現(xiàn)的沖擊地壓還造成工作面1/3的單體液壓支柱三用閥被壓壞漏液、10多根單體液壓支柱被壓折斷、鉸接頂梁被壓成扁鐵狀，后兩排支柱普遍鉆底500900mm。 由于事發(fā)前對老頂垮落的困難和危害有所預見，管理上始終保持了高度的警惕，初次放頂安全技術措施執(zhí)行嚴格，支柱初撐力基本都保持在8090kn以上，放頂線全承載切頂支柱、單排挑棚齊全正規(guī)，才沒有引發(fā)壓（推）垮工作面，造成更大的事故及損失。 2對老頂初次垮落機理的探討分析 2.1老頂?shù)慕缍?根據(jù)工作面地質(zhì)資料，有一種觀點：把煤層上覆的1.01.5m厚泥巖及4.75.2m厚的中細粒

5、砂巖共同劃分為直接頂，依據(jù)是砂巖之上有一層0.10.5m天然焦形成的弱面。筆者不同意這種劃分，而認為：4.75.2m厚的中細粒砂巖頂板應屬于老頂?shù)囊徊糠?，一是其厚?gt;1.52.0m；二是巖性堅硬，在采空區(qū)懸頂長度大大超過2.0m而不跨落。所以，3510工作面的老頂應該由2部分構(gòu)成：一部分為4.75.2m厚的中細粒砂巖及上覆的天然焦，另一部分為7.411.2m的淺綠色閃長巖。 2.2垮落帶與裂隙帶的確定 由于直接頂厚度僅1.01.5m，遠不足采高的23倍，而2部分老頂?shù)姆謱雍穸榷荚?m以上，屬于厚層難冒頂板，需要懸露相當大的面積后才會垮落。因此層位、巖性不同決定了其在斷裂、旋轉(zhuǎn)、下沉、垮落

6、觸矸的順序，程度不同，顯而易見：下分層老頂先于上分層老頂斷裂、垮落；相對而言，下分層老頂處于垮落帶，上分層老頂處于裂隙帶。 2.3老頂垮落機理的探討分析 通過對3510工作面初次放頂全過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)處理，分析，發(fā)現(xiàn)其老頂垮落分為4個階段如表1，并具有以下機理： 表1工作面壓力顯現(xiàn)統(tǒng)計表 見表 (1)回采2m后，泥頁巖直接頂開始冒落，當放頂67m時，直接頂自上而下全部垮落，老塘充填高度1.52.0m。直接頂上部巖體沒有斷裂、下沉的跡象（810m后開始緩慢彎曲下沉）。 （2）回采1416m時，下分層砂巖頂板開始有較明顯下沉并伴有斷裂聲響，但沒有發(fā)生垮落；工作面后2排支柱有礦壓顯現(xiàn)，支柱工作阻力81

7、2mpa，頂?shù)装逡平?0100mm/m，回采17峒之后恢復正常。分析認為：這次來壓是下分層老頂?shù)某醮蝸韷?，是下分層老頂雙支點巖梁跨度達到一定跨距時，產(chǎn)生的斷裂、下沉，這時下分層砂巖頂板與上分層老頂開始離合，上分層老頂仍然完好，在采空區(qū)上方呈雙支點巖梁狀態(tài)，沒有產(chǎn)生位移和形變，對工作面不構(gòu)成任何壓力。 （3）當回采到3033m時，下分層老頂在距放頂線10m外開始切斷，垮落，10m范圍內(nèi)頂板下沉加劇，全工作面礦壓顯現(xiàn)非常明顯，支柱工作阻力從煤壁到放頂線達1420mpa，頂?shù)装逡平?20200mm/m不等。分析認為：這次垮落是下分層老頂?shù)某醮慰迓?，同時也是上分層老頂彎曲、斷裂下沉，把自身及上覆巖

8、體的重量疊加傳遞給下分層老頂巖體的結(jié)果。這時上分層老頂仍然沒有垮落（下部天然焦可能垮落），而是彎曲、下沉觸矸而形成砌體梁，在距放頂線10m范圍內(nèi)下沉巖體的部分壓力造成了支架工作阻力和頂?shù)装逡平康脑龃蟆?（4）當回采到46m時，出現(xiàn)了在沒有顯示征兆的情況下頂板瞬間大面積切斷垮落，支柱工作阻力驟增到2540mpa，頂?shù)装逡平吭龃蟮?00400mm/m的情況，大面積切斷垮落的頂板和驟增的沖擊地壓還造成了支柱三用閥、單體液壓支柱、鉸接頂梁折損，人員、通風設施被采空區(qū)擠出的暴風沖倒、損傷。分析認為：這次垮落才能視為老頂雙支點巖梁跨距達到了受力極限狀態(tài)，因放炮震動或某一次斷裂時，垮落的巖體一部分觸矸得

9、到支撐形成新的力平衡，而距放頂線約10m范圍內(nèi)的巖體的全部壓力通過下分層老頂懸露巖梁全部傳遞給了工作面支架和煤壁。 3頂板管理的對策措施 （1）回采前，有關部門要掌握完整、準確的工作面頂板數(shù)據(jù)資料，以利于在技術、完全管理上制定、采取針對性措施。有條件的礦井可以考慮回采前通過高位巷道打鉆注水，軟化頂板，以利于回采時老頂垮落。 （2）回采中，有條件的礦井對厚層難冒項板應該采取鉆眼爆破或強制放頂措施，促進老頂垮落。 （3）支護上必須堅持“初撐力第一，支、護、穩(wěn)并重”的原則，適當增大支護密度，保證支柱有足夠的初撐力，支架有足夠的支護強度。同時必須保持齊全正規(guī)的全承載切頂支柱和單排挑棚，防止老頂落壓（推）垮工作面。 （4）現(xiàn)場管理中要正確判斷、區(qū)分各分層老頂初次來壓、垮落的情況，切不可因混淆不清而發(fā)生管理失誤，要特別重視回采30m之后到老頂初次完