厚层坚硬顶板冒顶的预防及处理.docVIP

精品论文 参考文献 厚层坚硬顶板冒顶的预防及处理 孟兵 （国投新集能源股份公司） 摘要：介绍了厚层坚硬顶板冒顶事故类型、事故案例分析以及事故的预测、预报和处理方法。 关键词：厚层坚硬顶板冒顶 预防 处理 1 概述 位于煤层上面的岩层叫煤层顶板。根据顶板的坚硬程度和距煤层的远近，可将煤层顶板分为伪顶、直接顶和基本顶三种。从顶板管理角度分析可将顶板分为：易垮落的松软顶板、中等垮顶板、难垮落的坚硬顶板、极难垮落的坚硬顶板和塑性弯曲顶板等五类顶板。 顶板事故是指在地下采掘过程中，因为顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损害和生产中止等事故，是煤矿生产的主要灾害之一。 当煤层顶板是整体厚层硬岩（如砂岩，砂砾岩，砾岩等，其分层厚度大于5-6m）时，它们要悬露几千平方米，甚至十几万平方米才冒落，这样大面积的顶板在极短的时间内冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把已采空区的空气瞬时挤出，形成巨大的暴风，破坏力极强。 2 厚层坚硬顶板冒顶的机理 关于厚层坚硬顶板冒顶的机理，其一顶板大面积悬露后，因弯曲应力超过其强度导致顶板岩层断裂，并大面积垮落，其二，顶板大面积悬露后，采空区周边煤柱上方岩层内的剪应力超过其极限强度导致顶板岩层大面积冒落。 这类事故的特点是冒顶面积大、来势凶猛、后果严重。事故原因是直接顶和基本顶大面积运动造成的。由直接顶运动所造成的垮面事故，按其作用力性质和顶板运动时的始动方向又可分为以下两类：①推垮型事故，②压垮型事故；由基本顶运动所造成的垮面事故，按其作用力性质和顶板运动始动方向不同又可分为以下两类：①冲击推垮型（即砸垮型）事故。②压垮型事故。归纳上述顶板事故，大致情况如下图 3 厚层坚硬顶板冒顶事故分析 某矿煤层顶板为块状、厚层坚硬、裂隙不发育的中砂岩，平均厚3.05m。工作面回采工艺：长壁工作面，人工打眼，分段爆破落煤，人工攉煤，40型刮板输送机转载到顺槽刮板输送机。顶板支护为金属摩擦支柱、金属绞接顶梁齐梁直线柱正悬梁方式，三、四排管理，最大控顶距4m、最小控顶距3m。采空区顶板管理采用自然垮落法结合人工强制放顶。工作面两个安全出口采用带帽点柱超前加强支护20m，设计每班一个循环。采区开采煤层厚度为1.8～2.2m，基本无伪顶，直接顶与底板均为砂岩。在开采中遇小层较多，节理裂隙较发育，还发现部分无炭柱，地质构造较复杂。 事故当天零点至八点班，采煤队共22名职工负责工作面生产作业。召开班前会后，职工从23时30分陆续入井到达各自作业岗位。其中有1名跟班队长、1名分队长，此二人流动作业，工作面人员对上班余煤进行清理并移机头，之后由于刮板输送机故障，检修进行了两个多小时，约凌晨3时将机械故障排除，开始进行打眼爆破等回采作业。当第二茬炮的落煤快出完时，约凌晨4时30分，工作面中部顶板突然发生垮落，造成大面积压垮型冒顶事故。造成12人死亡、3人受伤特大事故。 事故原因分析： 3.1 工作面煤层顶板为块状、厚层坚硬顶板，采空区大面积悬顶，在继续推进中缺乏对顶板压力变化情况的掌握，前方煤体顶板中有一原生裂隙，断裂的直接顶将变薄的工作面煤壁压垮，瞬间摧毁工作面支护，是造成这起大面积冒顶事故的直接原因。 3.2 对形成三角形顶板、顶板较硬不易垮落的情况实施强制放顶效果不好，也没有发现顶板变厚的情况，没有进一步采取针对性措施，现场管理水平低，是造成事故的重要原因。 3.3 应用壁式采煤法，没有先进的矿压监测手段，顶板管理技术力量和技术水平不高，未能预见复杂生产条件下可能出现的意外情况，也是造成这起事故的一个原因。 3.4 总的来说，导致这起事故的直接原因，一是由于直接顶厚度增大，顶板不易垮落，致使空顶面积增大；二是在工作面前方有一条与其平行的原生裂隙，顶板在煤壁前方已经断开。随着工作面推进，空顶面积加大，距裂隙越近而顶板的受力及支撑状态越加不稳，当推近至裂隙一定距离时，顶板稳定状态完全被打破，造成压垮型冒落。 4 厚层坚硬直接顶和基本顶顶板冒顶的主要预兆 4.1 顶板断裂声响的频率和音响增大 4.2 煤帮有明显的受压与片帮现象 4.3 底板出现底鼓或沿煤柱附近的底板发生裂隙。 4.4 巷道（上，下平巷）超前压力较明显 4.5 工作面中支柱载荷和顶板下沉速度明显增大 4.6 有时采空区顶板发生裂缝或淋水加大，向顶板中打的钻孔原先流清水后变为流白糊状的液体，这是断裂岩