井下抽冒現(xiàn)象成因及防控技術(shù)探討解析

1、井下抽冒現(xiàn)象成因及防控技術(shù)探討來(lái)源：    日期：2010-07-08  井下抽冒現(xiàn)象成因及防控技術(shù)探討    新羅區(qū)煤管局 邱春暉摘要：文章對(duì)井工開(kāi)采煤礦中常見(jiàn)的抽冒現(xiàn)象進(jìn)行分析，指出了抽冒現(xiàn)象發(fā)生的要素，提出了抽冒現(xiàn)象防控技術(shù)措施，對(duì)今后抽冒現(xiàn)象防治工作提出合理化建議。關(guān)鍵詞：抽冒 成因分析 防控技術(shù) 1引言抽冒是指圍巖及煤炭受到爆破或采動(dòng)后垮落的高度超過(guò)正常范圍的現(xiàn)象，也是井下煤礦開(kāi)采中常見(jiàn)的破壞性現(xiàn)象。抽冒現(xiàn)象典型的特征是：a、垮冒的高度超過(guò)預(yù)期，破壞性大；b、按常規(guī)支護(hù)辦法很

2、難控制；c、具有一定的偶發(fā)性，因此容易造成事故。從近年來(lái)礦井發(fā)生的事故調(diào)查分析，其造成的惡性事故近年來(lái)也屢見(jiàn)不鮮（如2005年8月7日廣東省大興煤礦透水事故），故有必要對(duì)抽冒現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)地研究、分析。2抽冒現(xiàn)象可能導(dǎo)致的事故分析抽冒現(xiàn)象可能導(dǎo)致的事故主要有：21、大面積或持續(xù)垮冒可能導(dǎo)致作業(yè)迎頭與老空區(qū)貫通導(dǎo)致水災(zāi)事故，此類(lèi)現(xiàn)象最為常見(jiàn)，如2005年廣東省大興煤礦透水事故（死亡121人），2001年云南省南丹錫礦發(fā)生的透水事故（死亡81人），均屬此類(lèi)。下面以福建煤電公司坑柄煤礦1998年5月27日透水未遂事故來(lái)說(shuō)明抽冒現(xiàn)象的危害性。如下圖所示，該采面開(kāi)采+290+330區(qū)段2#煤層，在+330

3、上風(fēng)巷失修未探明積水情況的情況下，從+290西2#底運(yùn)巷開(kāi)上山，10余米后因遇斷層無(wú)法再往上打上山，此時(shí)即開(kāi)始出現(xiàn)非正?？迕凹础俺槊啊爆F(xiàn)象，煤炭源源不斷地從斷層口流出（上山坡度約260），在出了近800噸左右的煤炭后開(kāi)成一巨大采空區(qū)，并與+330上風(fēng)巷積水貫通導(dǎo)致透水事故，幸好因下出口離作業(yè)點(diǎn)僅10米左右人員撤退及時(shí)未釀成人員傷亡。         22、導(dǎo)致瓦斯等有毒有害氣體濃度突然增高，該現(xiàn)象與上述導(dǎo)致的透水事故相類(lèi)似，也是連續(xù)、大面積垮冒與采空區(qū)貫通，導(dǎo)致采空區(qū)有毒有害氣體大量逸出，在通風(fēng)不良的情況

4、下，容易釀成事故。23、造成生產(chǎn)布局被迫調(diào)整，影響生產(chǎn)接替，提高開(kāi)采成本。因抽冒造成的破壞性巨大，往往不容易控制，且會(huì)形成巨大的冒頂區(qū)域，從安全角度出發(fā)被迫調(diào)整生產(chǎn)布局，下面以某礦十采區(qū)+172東集中巷為例說(shuō)明。         如上圖所示，十采區(qū)石門(mén)沿正穿掘進(jìn)，遇2#煤層后遭遇抽冒，在出了將近200車(chē)矸石后頂板開(kāi)始滲水，考慮到巷道上部出現(xiàn)的垮空區(qū)，決定改變開(kāi)法布局，石門(mén)比計(jì)劃多掘了約30米，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且影響接替。24、造成支護(hù)成本提高，一些小型抽冒現(xiàn)象，雖可以控制，但需支護(hù)成本提高，如上述礦井十采區(qū)+22

5、5上風(fēng)巷發(fā)生的抽冒現(xiàn)象，支護(hù)棚距由米架縮小到0.3米/架，且邊邦過(guò)頂坑木也比正常消耗提高500%以上，可以說(shuō)是費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)錢(qián)，且安全效果極為不佳。25、降低煤回采率。主要指在采面出現(xiàn)的煤炭抽冒現(xiàn)象，尤其在殘采面，當(dāng)煤炭出現(xiàn)抽冒后，煤炭沿上山或小眼自行下溜，不再爆破或用其它方式落煤，即可在底運(yùn)巷裝車(chē)外運(yùn)，這種現(xiàn)象工人形象地稱(chēng)為“遙控煤”，意為想要多少煤炭就可以出多少煤炭。此時(shí)，工作面的情況是：采掘職工，因?yàn)楣?jié)省正常開(kāi)采工序而高興，采掘隊(duì)伍承包者隊(duì)長(zhǎng)，因?yàn)楣?jié)省坑木而高興，甚至個(gè)別管理者因?yàn)槎唐趦?nèi)產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定而高興，因此個(gè)別采掘隊(duì)伍鉆管理漏洞去人為制造抽冒現(xiàn)象。但就是這種情況導(dǎo)致煤炭局部垮空而造成

6、上部煤炭無(wú)法采出而造成煤炭大量丟失，甚至引發(fā)安全上的事故。3抽冒現(xiàn)象的成因分析。31地質(zhì)條件的原因，這是井下最為常見(jiàn)的抽冒現(xiàn)象發(fā)生原因。如福建煤電坑柄煤礦III線(xiàn)附近塊段，其巖性與相鄰塊段在成分上并無(wú)根本性差別，均以砂巖、粉砂巖為主，但在結(jié)構(gòu)上卻變化很多，巖性顯得更為松散、剛脆、節(jié)理更為發(fā)育，致密性極差，容易導(dǎo)致壓力集中，因此受開(kāi)采動(dòng)破壞后容易發(fā)生垮冒抽冒現(xiàn)象。這一點(diǎn)可以從該塊段不同開(kāi)采水平均可以得到證明。32受上部采空區(qū)的影響。這種現(xiàn)象主要表現(xiàn)在一是上部或上分層煤炭開(kāi)采條件好，大面積采空合理留出煤柱導(dǎo)致壓應(yīng)力集中柱下塊段傳遞；二是上部采空區(qū)長(zhǎng)期大量積水，順著圍巖節(jié)理滲透而形成抽冒。33支護(hù)不

7、及時(shí)。相當(dāng)一部分抽冒現(xiàn)象在其形成初期僅為普通常見(jiàn)的垮冒現(xiàn)象，但因支護(hù)不及時(shí)到位，且處理方法簡(jiǎn)單，如實(shí)行垮冒多少矸石運(yùn)走多少矸石的辦法處理，往往就導(dǎo)致抽冒現(xiàn)象發(fā)生。如某礦九采區(qū)建設(shè)中，底部石門(mén)就因垮冒初期連續(xù)出碴數(shù)百車(chē)，導(dǎo)致抽冒發(fā)生后被迫改變石門(mén)開(kāi)拓方案。34、開(kāi)采方法或工作面布置不妥。341受產(chǎn)量與成本的雙重壓力，對(duì)上風(fēng)巷在還沒(méi)有修通或探明積水情況的條件下進(jìn)行回采，而積水區(qū)下部往往就是抽冒高發(fā)塊段。342殘采工作時(shí)布巷未按照技術(shù)規(guī)程要求開(kāi)采，技術(shù)管理不到位，沒(méi)有對(duì)工作面密切跟蹤。343沒(méi)有合理避開(kāi)可以預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)生抽冒地帶的塊段。35其它方面可能導(dǎo)致的，即難以預(yù)測(cè)的偶然現(xiàn)象，如巖層或煤炭倒轉(zhuǎn)等地質(zhì)

8、條件的突變等情況。4抽冒現(xiàn)象防控技術(shù)探討。為了防止抽冒現(xiàn)象給礦井秤帶來(lái)的危害，本著“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針，結(jié)合井工煤礦開(kāi)采特點(diǎn)，防控抽冒現(xiàn)象應(yīng)從以下方面展開(kāi)：41對(duì)工作面進(jìn)行充分論證。在工作面開(kāi)工前的安全論證時(shí)，務(wù)必要組織采掘、地質(zhì)、測(cè)量各專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，對(duì)工作面能否開(kāi)工進(jìn)行充分論述，針對(duì)煤層圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育的現(xiàn)象，巷道布置時(shí)要做到“三避開(kāi)”，即避開(kāi)壓應(yīng)力集中帶，（如福建煤電坑柄礦區(qū)線(xiàn)附近曾多次發(fā)生抽冒現(xiàn)象，即當(dāng)視為壓應(yīng)力集中帶），巖性破碎帶，采空區(qū)密集塊段，同時(shí)對(duì)礦井歷史開(kāi)采的特點(diǎn)也要作好原始記錄，從人員的配備上也要注意，技術(shù)的傳承延續(xù)，避免因人員的流動(dòng) “斷層”導(dǎo)致對(duì)開(kāi)采區(qū)

9、域不詳細(xì)等現(xiàn)象發(fā)生。42加強(qiáng)工作面的支護(hù)，特別是要有針對(duì)抽冒現(xiàn)象的應(yīng)急措施準(zhǔn)備，即在安全論證的基礎(chǔ)上，對(duì)工作面選擇支護(hù)方式要有一定的超前意識(shí)。按國(guó)家安監(jiān)總局“三推行”中“推行支護(hù)改革”的要求，根據(jù)工作面不同的地質(zhì)特征來(lái)選擇不同的支護(hù)方式顯得尤為重要，其主要內(nèi)容包括：421推行金屬支護(hù)，包括工字鋼金屬支護(hù)及U型鋼可伸縮架支護(hù)；422縮小棚距，在壓應(yīng)力集中塊段棚距縮小至0.5米/架；423加強(qiáng)邊幫過(guò)頂工作及架與架之間的連桿撐木，使架與架之間形成整體；424允許多種支護(hù)方式并存，如易垮易冒段采用砌碹支護(hù)，壓應(yīng)急較大段采用金屬支護(hù)，巖性較碎壓力較大時(shí)采用錨網(wǎng)金屬支護(hù)等。43日常施工管理中預(yù)防抽冒現(xiàn)象的

10、發(fā)生。431推行“壁式正規(guī)回采”，有上風(fēng)巷的采面一定要修通。432探明工作面周邊的開(kāi)采情況，重點(diǎn)是上部的積水情況，防止因積水涌秀而導(dǎo)致抽冒事故；433加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作；434施工中對(duì)抽冒現(xiàn)象發(fā)生的預(yù)兆要引起足夠的重視；435加強(qiáng)工作面局部通風(fēng)及綜合防塵措施，防止瓦斯與煤塵突出。44對(duì)抽冒現(xiàn)象現(xiàn)場(chǎng)的治理技術(shù)。實(shí)踐證明：多數(shù)抽冒現(xiàn)象只要采取正確的防控技術(shù)，其造成的損失都可以控制在合理范圍內(nèi)的，相當(dāng)部分的抽冒現(xiàn)象都是因支護(hù)不及時(shí)或未采取特殊支護(hù)技術(shù)而引起的，特別要強(qiáng)調(diào)的是：抽冒現(xiàn)象越早越制，其控制效果就越好，下面筆者以實(shí)踐中常見(jiàn)的幾種防控技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。4.4.1放小炮超前控頂法。即在可能發(fā)生

11、抽冒現(xiàn)象的地段，采用在巷道迎頭上方巖層內(nèi)預(yù)先打入若干根廢舊鉆桿或廢舊軌道，再鉆眼爆破的控頂技術(shù)，采煤面則在煤巷（上山）四周先掏槽并充填竹笆或鋼絲網(wǎng)控頂。其技術(shù)要點(diǎn)：4.4.1.1小循環(huán)進(jìn)尺，小藥量爆破；4.4.1.2加密支護(hù)，縮小棚距；4.4.1.3技術(shù)人員，安全人員跟班管理；4.4.1.4培育一支善于治理冒頂技術(shù)的施工隊(duì)伍。4.4.2茅草填充法指在抽冒現(xiàn)象發(fā)生后，圍巖趨于穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行加固支護(hù)時(shí)常用的方法。與其優(yōu)點(diǎn)在于施工簡(jiǎn)便，節(jié)省裝頂坑木，填緊后碎矸不易掉落，利用矸石冒落的膨脹性能防止二次抽冒的發(fā)生，其技術(shù)要點(diǎn)包括：4.4.2.1主體支護(hù)必須用金屬支護(hù)方可確保足夠的強(qiáng)度，用木支護(hù)可能強(qiáng)度不足，

12、用砌碹則可能砼質(zhì)量不過(guò)關(guān)及不易觀(guān)察等缺點(diǎn)；4.4.2.2主體支護(hù)用坑木裝頂至少要裝四層以上，以取得一喧的緩沖效果；4.4.2.3茅草填充時(shí)，因施工人員處于抽冒圍巖下部，因此必須注意觀(guān)察頂板來(lái)壓情況，專(zhuān)人觀(guān)察頂板，看好退路；4.4.2.4安管人員空跟班作業(yè)。4.4.3小斷面分次控頂法。當(dāng)抽冒現(xiàn)象持續(xù)不斷，全斷面無(wú)法一次控頂時(shí)，小斷面分次控頂也是常見(jiàn)的方法，如圖所示，在巷道中部打牢分巷中柱，單邊處理冒頂，一側(cè)處理完畢后再處理另一邦。4.4.4撞楔法。即利用原冒落的支架靠非抽昌區(qū)一側(cè)重新支架，并在新架棚梁頂端用削尖的細(xì)木頭或鋼軌，鋼管用大錘重?fù)?，使之逐漸深入冒頂區(qū)將碎矸石托住不再冒落，之后立即出碴支

13、護(hù)。技術(shù)要點(diǎn)：4.4.4.1新支架必須緊貼老支架，且新支架略低于老支架，兩棚梁高低差留出足夠的楔子空間；4.4.4.2打入的楔子要緊密有序，起到托住碎石的作用；4.4.5繞道施工法指抽冒現(xiàn)象無(wú)法控制后，可沿煤壁或巖壁重開(kāi)切眼，繞過(guò)冒頂區(qū)，這是一種極為被動(dòng)的處理方法。5小結(jié)及建議51抽冒現(xiàn)象盡管在井工煤礦屢見(jiàn)不鮮，但現(xiàn)在較為常見(jiàn)的培訓(xùn)教材甚至均衡生產(chǎn)書(shū)對(duì)此現(xiàn)象較少專(zhuān)題論述，僅以一般的冒頂現(xiàn)象論述，因此應(yīng)將該現(xiàn)象進(jìn)一步分析定義，并補(bǔ)充到職工的安全培訓(xùn)內(nèi)容中。52將抽冒現(xiàn)象到入礦井災(zāi)害與預(yù)防處理計(jì)劃及礦井應(yīng)急處理預(yù)案，并進(jìn)行有針對(duì)性的演練。53加強(qiáng)對(duì)職工的培訓(xùn)如舉專(zhuān)題的培訓(xùn)班，提高職工防控冒頂?shù)募夹g(shù)。54成立礦區(qū)兼職的應(yīng)急小分隊(duì)