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顶板事故防治讲述
第二节 顶板事故的致因及防治
一 采场顶板事故的致因及防治
(一)顶板事故分类
按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。
局部冒顶是指范围不大,有时仅在3~5支架范围内,伤亡人数不多(1~2人)的冒顶,常发生在靠近煤壁附近、采场两端以及放顶线附近。实际煤矿生产中,局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故,约占采场冒顶事故的70%,总的危害比较大。
大型冒顶是指范围较大,伤亡人数较多(每次死亡3人以上)的冒顶。
(二)局部冒顶事故的致因及防治
1.靠煤壁附近的局部冒顶
局部冒顶的原因一般有三种:
一是直接顶被密集裂隙切割,形成了游离岩块;
二是采高过大,在老顶来压期间,煤壁片帮,扩大了无支护空间;
三是放顶煤开采,顶煤破碎。
煤层的直接顶中,常存在多组相交裂隙时,这些相交的裂隙容易将直接顶分割成游离岩块,极易发生脱落,在采煤机采煤或爆破落煤后,如果支护不及时,这类游离岩块可能突然冒落砸人,造成局部冒顶事故。
靠煤壁附近的局部冒顶事故的预防
(1)单体支柱工作面:
采用能及时支护悬露顶板的支架,如正悬臂交错顶梁支架,正倒悬臂错梁直线柱支架等,提高支柱的初撑力。在金属网下,可以采用长钢梁对棚迈步支架。
尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交,避免煤层片帮。煤层一旦片帮,应掏梁窝超前支护,防止冒顶。
正倒悬臂错梁直线柱支架布置
正悬臂交错顶量支架
(2)综采工作面
支架设计上,采用长侧护板,整体顶梁,内伸缩式前梁,增大支架向煤壁方向的水平推力,提高支架的初撑力;
工艺操作上,采煤机过后,及时伸出伸缩梁,及时擦顶带压移架,顶梁的俯视角不超过7°。当碎顶范围较大时(比如过断层破碎带等),则应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂使其固化,以防止冒顶。
2.采场两端的局部冒顶
(1)单体支柱工作面
原因:两端机头机尾处,暴露的空间大; 支承压力集中; 巷道提前掘进; 引发了巷道周边的变形与破坏。经常要进行机头机尾的移置工作,拆除老支柱支设新支柱时,碎顶可能进一步松动冒落。随着回采工作面的推进,要拆掉原巷道支架的一个棚腿,换用抬棚支承棚梁,在这一拆一支之间,碎顶也可能冒落。
预防:在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护(即四对八梁支护),每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移;或在机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护。在工作面巷道相连处,宜用一对抬棚迈步前移,托住原巷道支架的棚梁。此外,在采场两端还可以采用十字铰接顶梁支护系统以防漏冒。
在超前工作面10米以内,巷道支架应加双中心柱,超前工作面10~20米,巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。
(2)综采工作面
如果工作面两端没有应用端头支架,则在工作面与巷道相连处,需用一对迈步抬棚。此外,超前工作面20米内的巷道支架也应以中心柱加强。
3.放顶线附近的局部冒顶
顶板中游离岩块旋转推倒支架
放顶线附近的局部冒顶主要发生在使用单体支柱的工作面。放顶线上支柱受力是不均匀的,当人工回拆“吃劲”的柱子时,往往柱子一倒下顶板就冒落,如果回柱工来不及退到安全地点,就可能被砸着而造成顶板事故。
当顶板中存在被断层、裂隙、层理等切割而形成的大块游离岩块时,回柱后游离岩块就会旋转,可能推倒采场支架导致发生局部冒顶,在金属网假顶下回柱放顶时,由于网上有大块游离岩块,也可能会发生上述的因游离岩块旋转而推倒支架的局部冒顶。
预防措施:第一,加强地质及观察工作,记载大岩块的位置及尺寸;第二,在大岩块范围内用木垛等加强支护;第三,当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距离时,在大岩块的范围内要延长控顶距;第四,如果工作面用的是单体金属支柱,在大岩块范围内要用木支架替换金属支架;第五,待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时,再用绞车回木支柱。
4. 地质破坏带附近的局部冒顶
地质破坏带及附近的顶板裂隙发育、破碎,断层面间多充以粉状或泥状物;断层面都比较尖滑,使上、下盘之间的岩石无粘结力,尤其是断层面成为导水裂隙时,更是彼此分离。
单体支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断层时,在顶板活动过程中,断层附近破断岩块可能顺断层面下滑。从而推倒工作面支架,造成局部冒顶。
为预防这类顶板事故,应在断层两侧加设木垛加强维护,并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。
对于有些综采工作面,高档普采和普采工作面,回采过程中,煤壁的前方顶板和煤层特别破碎,为保证正常割煤,不漏矸子,可采用全楔式木锚杆。
当断层处的顶板特别破碎,用锚杆锚固的效果不佳时,可采用注入法,将较多的树脂注入大量的煤岩裂隙中,进行预加固。
(三)大型冒顶事故的致因及防治
1. 老顶来压时的压垮型冒顶
发生的条件:直接顶比较薄,其厚度小于煤层采高的2~3倍,冒落后不能充填满采空区;直接顶上面老顶分层厚度小于5~6m,初次来压步距为20~30m,或更大一些。工
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