淺談急傾斜煤層單體支護工作面頂板事故與預(yù)防

1、論急傾斜煤層摩擦式金屬支拄支護工作面頂板事故預(yù)防文李春印(雙礦集團技工學(xué)校 摘要:本文從介紹急傾斜采煤工作面的頂板事故類型開始,敘述了急傾斜煤層礦壓顯現(xiàn)特征,其目的是為了減少急傾斜工作面的頂板事故的發(fā)生,通過對頂板事故原因的詳細解析,得出了預(yù)防措施,進而提出了加強采場工程質(zhì)量的管理,嚴把質(zhì)量關(guān)的重要性。關(guān)鍵詞:頂板事故;礦壓顯現(xiàn);支護管理;急傾斜。急傾斜煤層傾角為大于45度的煤層,由于傾角較大,因此采煤工作面頂板管理活動,開采工藝、工作面礦壓顯現(xiàn)等方面都具獨有的特征。1 急傾斜采煤工作面的頂板事故類型有四種:1.1漏垮型冒頂事故:發(fā)生事故的工作面的頂板巖層比較松散,破碎或由膠結(jié)性較差的再生頂板

2、,偽頂?shù)冉M成。由于煤層傾角較大,若不能及時有效的控制頂板,如采場中某處發(fā)生局部漏頂或掉渣,則在頂板上部抽空后,就會因支護失穩(wěn)而發(fā)生冒頂事故。1.2壓垮型冒頂:這類頂板事故大多發(fā)生在采煤工作面老頂初次來壓或周期來壓期間,約占冒頂事故的7%左右,次數(shù)雖然不多,但造成的損失是非常嚴重的,其特征是來壓前頂板穩(wěn)定,來壓時采煤工作面煤壁片幫加劇,頂板沿煤壁斷裂,呈臺階狀急劇下降,采空區(qū)懸頂?shù)粼?支護活柱急劇下縮,支護折斷或失穩(wěn),最終釀成事故。1.3推垮型冒頂事故:推垮型工作面頂板事故通常發(fā)生在復(fù)合型趨勢直接頂條件下的采煤工作面,在頂板事故中占較大的比率,事故的發(fā)生多由采煤工序誘導(dǎo)所致,如放炮、放頂、造成煤

3、壁附近的頂板下沉、破碎,煤壁處煤體壓酥片幫,造成頂板沿傾斜方向滑動,發(fā)生推垮型事故。1.4沖垮型冒頂事故:大多數(shù)發(fā)生在頂板較堅硬的急傾斜煤層采煤工作面。由于采空區(qū)懸頂較大或四柱放頂時,放下或冒下的大塊頂板巖石傾斜方向向下運動,沖倒采面支護面釀成事故。2 急傾斜煤層采面礦壓顯現(xiàn)特征急傾斜采煤工作面回柱放頂后,垮落下來的矸石會沿煤層頂板滾動下滑至工作面下部采空區(qū)。煤層傾角較大,矸石滾動下滑越明顯,采煤工作面下部采空區(qū)充填得越充分,該處對直接頂?shù)闹瘟ψ饔昧蜁?。而采區(qū)上部、因垮落矸石滾動下滑,形成大面積自由空間,該區(qū)域煤壁片幫、頂板下沉的現(xiàn)象將會變得更加明顯.因此要求采區(qū)支護具有更高的穩(wěn)定性和

4、承載能力。矸石對采面頂板的支撐力由下而上逐漸變小,中部偏大,從而導(dǎo)致急傾斜煤層采煤工作面沿傾斜方向:工作面支護的承載狀況的不均性。3 分析頂板事故的原因從發(fā)生事故的采煤工作面頂板管理狀況來看,支柱的初撐力與工作阻力偏低,控頂距過大的是頂板事故的直接原因3.1支柱初撐力過低通過對采煤工作面的礦壓觀測統(tǒng)計結(jié)果表明,單體液壓支柱采煤工作面的實測初撐力在4580KN之間的占75%以上,遠遠達不到單體液壓支柱設(shè)計初撐力(90KN的標準究其原因,主要是支護系統(tǒng)的剛度不夠,注液時間短,工人操作不規(guī)范,支柱支在活煤或矸石上,煤層底板比較松軟,支柱鉆底嚴重等原因?qū)τ诓捎媒饘倌Σ林еёo的采煤工作面,其初撐力更低

5、,據(jù)統(tǒng)計,大多數(shù)采用金屬摩擦支柱支護的采煤工作面支護的初撐力達不到15KN。初撐力過低,極易導(dǎo)致直接頂離層、釀成冒頂事故。3.2支柱工作阻力達不到設(shè)計要求根據(jù)開采急傾斜煤層的單體液壓支柱采煤工作面的礦壓觀測結(jié)果,支柱工作阻力在150KN 以下的占70%左右,大于200KN的不足30%,可以看出,開采大傾斜煤層的單體支柱采煤工作面支護,大多處于較低工作阻力狀態(tài)。對于急傾斜煤層采煤工作面的部分單體,液壓支柱實際工作特性及工作狀態(tài),做了系統(tǒng)的分析,看得出一個單體液壓支柱的實際工作特性,它不僅與支柱的設(shè)計工作特性曲線存在著較大的差異,同時不同的支柱之間也存在很大的差別,導(dǎo)致整個采場各單體支柱之間所呈現(xiàn)

6、的工作阻力的不均勻性,液壓支柱的初撐力對其工作阻力有著直接的影響,初撐力大干90KN,其工作阻力均能達到額定的工作阻力,而初撐力小于50KN 的基本上都處于微增阻的工作狀態(tài)。3.3控頂距過大或頂板未得到及時支護采煤工作面控頂距離過大或頂板未得到及時支護,可導(dǎo)致頂板撓曲、下沉和直接頂過早離層,從而造成頂板破碎,直至冒頂。4、預(yù)防措施安全開采急傾斜煤層的工作面要解決兩個關(guān)鍵:要加強采場工程質(zhì)量管理,嚴格按照采場支護設(shè)計與工藝要求進行生產(chǎn);是要解決頂板管理方面的各種重大的技術(shù)難題;如解決因礦山壓力顯現(xiàn)特征的變化,使采場頂板管理適應(yīng)的問題支柱防倒、防滑等問題。4.1開采技術(shù)措施正確認識所采煤層的頂?shù)装?/p>

7、物理力學(xué)性質(zhì)和頂板來壓規(guī)律,是預(yù)防急傾斜煤層采煤工作面頂板事故的關(guān)鍵,開采急傾斜煤層的單體支柱工作面,要保證所采用的支護在支架一圍巖系統(tǒng)中充分發(fā)揮其作用,必須針對所采煤層開采地質(zhì)條件,來合理設(shè)計采場支護體系,是預(yù)防頂板事故的可靠手段。礦壓觀測結(jié)果表明,隨煤層傾角的增大,支柱載荷變小,因此直接頂?shù)姆€(wěn)定性主要靠自承能力來維持。對破碎松軟的直接頂,由于其自承能力較差,下滑趨勢明顯,所以在急傾斜煤層采煤工作面中,除要求采場支柱應(yīng)有足夠的支護體系安全可靠,又要急時地加強局部地段的支護工作,以便有效地防止漏垮型頂板事故的發(fā)生,最終實現(xiàn)保證采面整體穩(wěn)定性和安全狀況。對復(fù)合型頂板,要堅持“支護”并重的作法,盡

8、可能避免直接頂過是上的離層、抽頂。為有效的防止推垮型事故的發(fā)生,提高支柱的初撐力和增強采場支架的穩(wěn)定性尤為重要,應(yīng)視底板硬度情況,作出不小于1OOmm的柱窩;支設(shè)金屬摩擦支柱必須使用5T 的液壓升柱器,保證支柱的初撐力達到3T 以上;采用單體液壓支柱的工作面,不僅要確保足夠的注液時間,而且還必須進行二次注液。同時要使支柱有35度的迎山角;支柱支設(shè)好后,應(yīng)沿底板自下而上在支柱根部打上撐子使支柱之間形成相互聯(lián)系的支撐結(jié)構(gòu),增強采場支架的整體穩(wěn)定性,實現(xiàn)有效地防止支柱下滑。對于頂板較堅硬,穩(wěn)定性較好,來壓強度大的采煤工作面則要以“支”為著眼點,保證支柱具有足夠的初撐力與工作阻力,使采場支護具有足夠的

9、穩(wěn)定性,整體性和良好的增阻性能,使支柱工作阻力得以正常發(fā)揮,以提高采場的支護強度,防止壓垮、沖垮型頂板事故的發(fā)生。對底板松軟,單體比壓小于14wpa采煤工作面,必須穿柱鞋,以有效的提高采場支柱的支撐能力。對復(fù)合型頂板,要堅持“支護”并重的作法,盡可能避免直接頂過是上的離層、抽頂。為有效的防止推垮型事故的發(fā)生,提高支柱的初撐力和增強采場支架的穩(wěn)定性尤為重要,應(yīng)視底板硬度情況,作出不小于1OOmm的柱窩;支設(shè)金屬摩擦支柱必須使用5T 的液壓升柱器,保證支柱的初撐力達到3T 以上;采用單體液壓支柱的工作面,不僅要確保足夠的注液時間,而且還必須進行二次注液。同時要使支柱有35度的迎山角;支柱支設(shè)好后,

10、應(yīng)沿底板自下而上在支柱根部打上撐子使支柱之間形成相互聯(lián)系的支撐結(jié)構(gòu),增強采場支架的整體穩(wěn)定性,實現(xiàn)有效地防止支柱下滑。4.2加強采場工程質(zhì)量的管理,嚴把質(zhì)量關(guān)。要認真搞好采面支護質(zhì)量監(jiān)測與采場頂板安全狀況評估工作,按采場支護設(shè)計與工藝要求進行施工,不使用不合格的支柱和支護材料,以確保采場工程質(zhì)量符合設(shè)計要求。要保證合理的控頂距,實際生產(chǎn)經(jīng)驗表明,控頂距過大和過小都不利于采場頂板管理,一般情況下,控頂距以4-5排為宜,頂?shù)装迤扑闀r,控頂距相應(yīng)小些。4.3加強特殊支護與做好回柱放頂工作初次放頂,初次來壓,周期來壓及采煤工作面過斷層破碎帶期間,要加強特殊支護,打好叢柱、錢柱、錢棚與密集支柱,增加木垛個數(shù),并認真抓好急傾斜或大傾角煤層采煤工:作面的初次放頂與采場收尾時的