煤礦回采工作面頂板危險分析及控制技術(shù)研究

1、 煤礦回采工作面頂板危險分析及控制技術(shù)研究 摘要：隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)也在不停地提高自身的經(jīng)濟效益和社會效益，但是在煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦事故在井下經(jīng)常會出現(xiàn)，主要有突水、瓦斯、頂板、粉塵等事故，然而，這些事故中最為經(jīng)常發(fā)生的是頂板事故，占到整個煤礦事故的百分之六七十左右。頂板事故經(jīng)常會由小區(qū)域內(nèi)的巖塊掉落，發(fā)展到整個工作面會出現(xiàn)大范圍的冒頂?shù)?，正是由于這類事故具有多發(fā)性，并且煤礦工人極易忽略這類事故，所以這類事故已經(jīng)引起了煤礦企業(yè)地領(lǐng)導(dǎo)的高度重視和關(guān)注。本文對煤礦采煤工作面頂板事故的形成過程和頂板事故的原因作了分析,并提出了不同的防治措施和日常安全管理工作的重點。關(guān)鍵詞：采煤工作

2、面；頂板事故；防治措施；事故；安全管理1 引言根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計，在煤礦企業(yè)所發(fā)生的事故中，有百分之六七十的煤礦事故是頂板安全事故，而其中百分之七八十的頂板安全事故都是在采煤工作面中所發(fā)生的。礦井回采工作面頂板事故發(fā)生的原因,一是對采礦工作面的頂?shù)装迩闆r及其活動規(guī)律了解不清; 二是缺乏針對性防治措施。實踐證明,頂板事故的發(fā)生基本上是有規(guī)律的,只要能用正確的理論和手段實現(xiàn)對頂?shù)装宓谋O(jiān)測,掌握其活動規(guī)律,把頂板管理建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上,頂板事故是可以預(yù)防的。那么對于這么頻發(fā)的頂板事故，我們該如何進行治理和防治呢?這就涉及到煤礦頂板管理，管理方式是否科學(xué)、合理、有效對安全、高效生產(chǎn)起著關(guān)鍵性的作用，因此

3、，加強頂板管理是降低采煤工作面頂板安全事故發(fā)生率的一項重要措施。下面就煤礦采煤工作面頂板事故發(fā)生的原因和防治措施談?wù)勛约旱挠^點。2 煤礦采煤工作面頂板事故的類型及原因2.1 采煤工作面頂板安全事故類型采煤工作面頂板安全事故類型主要有以下幾種類型：第一，推垮型冒頂事故，這種類型的頂板事故在煤礦生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)，特別是在工作面開采的初期，這也是煤礦企業(yè)防治頂板事故的重點。第二，壓垮型冒頂事故，這類頂板事故發(fā)生的原因主要是由于老頂初次來壓或周期來壓導(dǎo)致的，這類事故發(fā)生的相對來說較少，但是其破壞性相當(dāng)嚴重。第三，漏垮型冒頂事故，這類事故主要發(fā)生在破碎頂板中，必須要采取有效的頂板控制技術(shù)，防治這類

4、頂板事故。第四，沖垮型冒頂事故，這類事故主要是發(fā)生在堅硬巖層中，在采空區(qū)懸頂較大，如有巨石塊掉下，將會沿傾斜滑向煤壁，將支架及特殊支架沖到，造成頂板事故。第五，局部巖塊冒頂事故，主要是發(fā)生局部巖塊冒頂，這類事故極易傷人，并且沒有任何的預(yù)兆，所以這類事故是頂板事故防治的重點，同時也是防治過程中的一個難點 1。2.2 煤礦采煤工作面頂板事故原因2.2.1 采煤工作面地質(zhì)條件的影響在煤礦采煤工作面作業(yè)中，作業(yè)地點會遇到一些有制約性的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、節(jié)理等，這時頂板安全維護起來極其困難，并且極有可能出現(xiàn)坍塌，斷層的節(jié)理裂隙也極為發(fā)育、構(gòu)造面縱橫交錯，在節(jié)理面內(nèi)常常伴有泥質(zhì)夾帶，造成圍巖破碎、穩(wěn)定性差

5、，嚴重阻礙煤礦采煤工作面頂板支護的維護和管理；其次是破碎巖體，這也會給頂板安全帶來一定的隱患和限制，在煤礦采煤工作面作業(yè)過程中，都會引起巖體的微觀結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致巖體發(fā)生變化，一旦層面上的滑移超過極限時，整個巖體就會解體崩潰，并且這種現(xiàn)象的發(fā)生常常是沒有任何預(yù)兆性的冒落2。2.2.2 采煤工作面采煤方法的影響在進行回采作業(yè)時，頂板安全事故還受回采工序的影響，回采工序不同會引起頂板安全事故發(fā)生類型的不同，如采煤機割煤后和爆破落煤后必須要進行及時支護，如果出現(xiàn)支護滯后，那么推移輸送機機頭、機尾及替換支護時工作面兩端處，回柱放頂時都會出現(xiàn)冒頂安全事故。2.2.3 管理上的原因直接頂或老頂來壓時,由于支

6、護密度不夠, 支護可縮量小, 頂板沉降不均衡造成支架斷裂、垮塌。違章作業(yè),不堅持敲幫問頂、空頂作業(yè)等均會導(dǎo)致冒頂3。3 頂板事故的預(yù)防措施3.1 及時支護.不空頂作業(yè)對采煤工作面,空頂距要符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定,移溜后支柱要及時架設(shè)。打好臨時支柱、托棚或戧柱。工作面的上、下安全出口及上下順槽的超前支護要及時,回臨時柱要先支后回。發(fā)現(xiàn)支架有斷梁壞柱要及時更換并運出。頂、幫要背嚴、背實,對漏頂、片幫地段更應(yīng)加強支護4。3.2 合理裝藥、放炮放炮地點附近的支架要加強支護。炮眼的布置方式深度、角度、位置合理,裝藥量適當(dāng)。一次放炮數(shù)量和炮眼長度符合設(shè)計和作業(yè)規(guī)程要求,只有這樣,放炮才不至于崩壞工作面設(shè)備和支架

7、引起冒頂事故5。3.3 措施得力.嚴格執(zhí)行制訂安全措施要抓住重點,切實可行,并能根據(jù)現(xiàn)場情況變化及時修訂、補充措施。特別是頂板管理,措施部分要行之有效,既要有經(jīng)驗理論數(shù)據(jù),又要有科學(xué)依據(jù),達到既經(jīng)濟又合理的目的。遇到工作面來壓或地質(zhì)變化時,及時采取相應(yīng)的加強措施并迅速落實 6。3.4 正規(guī)循環(huán)作業(yè)堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)是預(yù)防冒頂?shù)囊豁椫匾胧Ｈ绻ぷ髅嫱七M(掘進)速度緩慢,頂板裸露時間長,壓力容易集中,支架受力大且不均勻,當(dāng)頂板壓力超過支架支撐力時,就會發(fā)生變形、下陷或壓死,支撐作用迅速下降,造成片幫、冒頂事故。堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè),頂板裸露時間短,頂板壓力小,支架不易變形、損壞,可以有效地控制頂板事

8、故發(fā)生 7。3.5 落實規(guī)章制度為實現(xiàn)安全生產(chǎn),要建立健全各項規(guī)章制度,對違犯制度人員認真組織分析,減少或杜絕頂板事故發(fā)生。具體制度如下:3.5.1 交接班制度所有工種現(xiàn)場交接班,特別是本班遺留工程中注意事項及不安全因素一定要向下一班交代清楚。3.5.2 驗收制度每班由隊長對當(dāng)班工程質(zhì)量、安全狀況及落實安全措施情況進行驗收、評估。對存在問題提出解決方法并限期整改 8。3.5.3 敲幫問頂制度工作前和工作中堅持敲幫問頂,對地質(zhì)變化地點及壓力集中區(qū)次數(shù)要增多,一旦發(fā)現(xiàn)不安全因素立即處理。3.5.4 頂板情況分析制度定期或不定期召開頂板情況分析會,總結(jié)推廣管理好頂板經(jīng)驗,指出存在的不足地方及采取的預(yù)

9、防措施。3.5.5 其它方面制度如:崗位責(zé)任制度,梁柱檢查制度,事故分析制度等等。3.6 掌握頂板活動規(guī)律.采取針對性措施大力開展頂板觀察工作,掌握頂板活動規(guī)律,做好頂板來壓預(yù)報。從一些頂板事故經(jīng)驗中以及實際現(xiàn)場觀察,絕大部分頂板事故發(fā)生之前是有明顯預(yù)兆的。9事實上,組織開展礦壓監(jiān)測管理工作,掌握片幫冒頂預(yù)兆的規(guī)律,進行頂板活動的預(yù)測預(yù)報,超前采取有效的預(yù)防措施,進行加強支護,以達到減少冒機事故和避免人身傷亡事故,并能減少因事故造成的損失。3.7 加強安全教育,提高業(yè)務(wù)素質(zhì)牢固樹立“安全第一”思想,充分認識到加強頂板管理的重要性和必要性。搞好安全教育和技術(shù)培訓(xùn)工作,所有管理和施工人員都應(yīng)認真學(xué)

10、習(xí)和掌握頂板壓力形成機理、過程和管理方法等,提高整體隊伍的技術(shù)素質(zhì)。加強安全檢查監(jiān)督力度,及時堵塞漏洞,做到防患于未然。10對剛下井的人員要特別注意加強培訓(xùn)教育,堅持幫帶制度,做好思想工作,提高警惕,逐步學(xué)會分析、判斷和處理頂板事故能力,及時采取緊急應(yīng)變措施,減少頂板事故帶來的損失 11。4 工作面日常安全管理的重點日常頂板管理的重點是正確地確定支護密度、控頂方式,正確安排和組織采煤、控頂?shù)亩〞r關(guān)系,來壓前加強支護質(zhì)量管理,選用好必要的輔助性支護等,達到排除冒頂事故,保證效率的目的 12。4.1 支護密度和控頂方式的選擇根據(jù)工作面頂板巖性、采場周期性來壓明顯程度、來壓強度以及來壓前后頂板的變化

11、情況等,來確定支護密度和控頂方式。4.2 生產(chǎn)過程中采煤與控頂之間的定時關(guān)系周期來壓不明顯的采場,強調(diào)支護、采煤,控頂平行作業(yè),盡可能縮小采煤、回柱放頂操作間的距離,以加快工作面推進度;周期來壓較明顯的采場,在來壓前后采取不同的時、控關(guān)系組織方案,來壓前不宜采煤、放頂同時作業(yè),來壓后應(yīng)當(dāng)采用采煤、放頂保持最小錯距平行作業(yè) 13。4.3 采場來壓前,加強支護質(zhì)量管理保證支柱有足夠的支撐力、防止支柱鉆底、正確采用輔助性支護。采煤工作面頂板日常管理的關(guān)鍵在于提高現(xiàn)場管理、操作水平,支護要適應(yīng)采場來壓及頂?shù)装遄兓闆r,采取正確的輔助性支護措施,充分發(fā)揮控頂效果 14。5 姚橋礦采煤工作面頂板管理實例姚

12、橋礦是一座年產(chǎn)90萬噸的中型礦井。礦井主采煤層為7號煤，平均煤厚為5.5m，采用綜采一次采全高開采，工作面采用液壓支架支護。可采煤層頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)條件較好，易于管理和維護。但局部地段由于巖漿巖的侵入、構(gòu)造影響和風(fēng)氧化的影響，巖石的節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石變得疏松。另外由于煤層采空，必然出現(xiàn)應(yīng)力集中等現(xiàn)象，都可能引起頂板的掉塊、垮落等。姚橋礦首采7111工作面過軟煤區(qū), 在生產(chǎn)組織管理過程中,為確保工作面順利通過該區(qū)段, 采取的措施如下:（1） 加強設(shè)備檢修管理, 減少設(shè)備事故率, 提高泵站壓力, 增大支架工作阻力, 保證支護質(zhì)量。（2） 根據(jù)工作面片幫大, 偽頂留不柱, 直接頂不易留等頂板特點,

13、把采高由原來的5.5m 降低到4m 左右, 防止片幫。（3）采用淺截深的割煤工藝, 縮小頂板的暴露面積。（4）堅持走正規(guī)循環(huán), 嚴格控制梁端距不超規(guī)定, 快速移架, 使支架前探梁緊貼煤壁, 盡可能縮小梁端距, 縮小空頂面積, 割一架, 拉一架, 追機移架, 減少頂板空頂時間。（5）煤體注漿和板梁勾頂相結(jié)合, 對煤體松軟地段進行注漿。支架不接頂時, 用板梁勾頂?shù)绒k法。姚橋礦也建立了嚴格的頂板管理規(guī)章制度，這寫制度包括：（1）所有工種現(xiàn)場交接班,特別是本班遺留工程中注意事項及不安全因素一定要向下一班交代清楚。（2）每班由隊長對當(dāng)班工程質(zhì)量、安全狀況及落實安全措施情況進行驗收、評估。對存在問題提出解

14、決方法并限期整改 。（3）工作前和工作中堅持敲幫問頂,對地質(zhì)變化地點及壓力集中區(qū)次數(shù)要增多,一旦發(fā)現(xiàn)不安全因素立即處理。（4）定期或不定期召開頂板情況分析會,總結(jié)推廣管理好頂板經(jīng)驗,指出存在的不足地方及采取的預(yù)防措施。（5）其它方面制度，如:崗位責(zé)任制度,梁柱檢查制度,事故分析制度等等。6 結(jié)論綜上所述，根據(jù)現(xiàn)場的資料可以看出，在現(xiàn)場作業(yè)的過程中，對于頂板安全事故的發(fā)生，這并不是雜亂無章的，而是有規(guī)律可循的，我們通過對頂板事故的長期記錄、觀察，并及時地進行總結(jié)，從而可以很清楚地發(fā)現(xiàn)，頂板事故的發(fā)生是有規(guī)律的，并且是可以防治的，與此同時管理人員應(yīng)該要不間斷地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，提高管理水平，這對于防治

15、頂事故的發(fā)生有著非常重要的意義，特別對于實現(xiàn)“雙高”的煤礦企業(yè)，這一點體現(xiàn)的最為明顯，同時也是尤為重要，另外，這樣對煤礦企業(yè)的相關(guān)管理人員就提出了更高的要求，必須要做好頂板安全管理工作，對頂板必須要保證定期進行必要的維護檢查，從而可以科學(xué)合理設(shè)計為基礎(chǔ)，把質(zhì)量和效益放在第一位，通過科學(xué)的預(yù)測方式，對地質(zhì)構(gòu)造合理監(jiān)測，對人員合理安排，對設(shè)備合理利用，從而防止頂板事故的發(fā)生。參考文獻：1 徐永圻. 采礦學(xué)m徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996：6-10.2 汪理全，徐金海，屠世浩等.礦業(yè)工程概論 m徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004：20-36.3 段緒華. 煤礦頂板事故防治新技術(shù)m.北京：中國礦業(yè)

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