单体支架工作面顶板师傅的预防.pdf

6 煤矿设计 1 9 9 8年第 3期 s 单体支架工作面顶板事故的预防 7 平 项山 粱 洼 矿 务 局 苎 堕 苎 竖 摘要本文对项板事故进行了分类， 对事故原因进行了统计分析并提出对策。 ， 关毽词 ， 絮 、 ， 孑 饮 我国煤矿顶板死亡事故约 占煤矿伤亡事故 的 4 0 5 0 ％， 其中 8 0 ％发生在 回采工作面。统 计资料表明 ， 回采工作面每年 因顶板事故而减 产 6 --1 0 ％。工作面顶板事故发生的主要原 因 是对采场顶底板情况及其活动规律不够清楚， 缺乏针对性的控制措施 。只要能够实现对顶板 的经常观测， 掌握顶底板情况及其活动规律 ， 及 时采取控制措施 ， 绝大部分事故都是可 以防止 的。 1 常见顶板事故的分类 1 ． 1 按一次冒落项板的范围大小， 常见项板事 故 可分 为两 类 局部 冒顶事故。这种事故 冒顶 范围较小 ， 容易被人忽视。但 统计 分析表 明， 每年 因局部 冒顶事 故伤亡 的人数 占 冒顶 事故伤亡人 数的 6 O 7 0 ％， 而重伤事故比重亦 占 8 0 ％以上。 局部 冒顶是因已破坏 的顶板失去依托而造 成舶 ， 究其触发原因， 一是在采煤工作过程 中未 能及时支护 出露后已破坏 的顶板； 二是在 回柱 操作过程 中发生 ， 包括 回撤 主要受力的支柱引 起周围 已破碎顶板的冒落 ， 以及 因大块矸石推 倒皮柱 ， 使邻近顶 板失去支托等。后者 在局部 冒顶事故 中所占比重达 6 0 ％以上。 就事故发生 的时闯和地点而言 ， 绝大部发 生在临近断层、 褶 曲轴等构造部位。其它则多 发生在 老顶来压前后 ， 特别是在直接顶由强度 较低 、 分层厚度较小的岩层组成 的工作面。 2 大面积切顶事故 垮 面事故 。其 冒顶 范围面积大， 来势凶猛 ， 后果严重。这类事故是 由直接顶或老顶 的大 面积运动所造成 ， 它包括 直接顶 和老顶 有规律 的运动 ， 以及工 作面推进 至断层或背斜轴等构造部位所引起的运动。 由直接顶运动所造成 的垮面事故 ， 就其作 用力的性质和顶板 运动方面 ． 主要发生的是推 垮型事故 ， 其特点是顶板运动发生 时在煤层 的 层面方 向产生较 大的推力 ， 推倒 支架 、 造成垮 面。根据推力 的方 向可能有三种情况 ①平行 工作 方面方向推垮 ， 多发生 在沿倾 向推进的工 作面 ； ②向煤壁方向推垮， 多发生在采空区有悬 顶的情况 ； ③ 向采空区方向推垮， 在仰斜推进 的 工作面最容易发生。 若支柱工作阻力不足 ， 或底板过于松软 ， 则 在工作面也可能发生 由直接顶引起的压垮型事 故。 由老顶运动所 造成的垮 面事故 ， 就其作用 力的性质和运动方 向不 同， 也可分为两种类型 } ①冲击推垮型 即砸垮型 。这种事故发生时， 开始运动的老顶作用到靠近煤壁处 已离层的直 接顶上 ， 造成煤壁片帮和顶板下沉， 紧接着高速 运动的老顶把直接顶推垮 ； ②压垮 型。可缩性 很小的刚性支 柱由于不能抵抗老顶 的压力， 在 老顶的下沉过程中， 依次被折断， 造成垮面事 故。 综上所述 ， 可将工作面顶板事 故进行 分类 如图 1 。 2 根据顶板事故的统计分析得 出以下认识 2 ． 1 事故发生的时间及地点 就老顶运动 的矿压显现特征而言 ， 可 以分 为老顶各岩梁第一次来压完成前的第一次来压 阶段， 及初次来压完成后 的正常推进 阶段。将 近8 0 ％ 的顶板事 故发 生在第 一 次来 压 阶段。 这是因为老顶初次来压前 ，两端 由煤壁等高强 维普资讯 1 9 9 8 年第 3期 煤矿设计 7 作 面顶板事放的分 类 大 面积 切顶 查嘎星 匿夏面 冲 击 推 垮 塑 砸 垮 型 图 2 工作 面顶板事放分类 度支撑 ， 下沉很小。工作 面采用 的初撑力低 的 增阻支柱时 ， 支柱上无压力 ， 很容易被突然运动 的直接顶推倒。显然 ， 如果采用初 撑力高 的支 架， 这类事故在多数情况下都可能避免 。 在正常推进阶段的顶 板事故 中， 老顶来压 时垮面事故 占 2 ／ 3强 ， 其原 因除了周期来压 比 较频繁 ， 事故概率增加之外 ， 还有以下两方面原 因 1 、 工作面推进至老顶周期来压前夕 ， 顶板下 沉量处 于最小 的状态 ， 由于支架 阻力不够 支护 强度不够 ， 或支护特性不合理 采用初撑力低 的增阻支架 等原因， 造成直接顶与老顶的离 屡， 结果老顶来压时对直接顶形成冲击， 推垮工 作面 ； 2 、 采用刚性 支护， 在老顶来压时被 折断 ， 雎垮工作面。 关 于事故发生地点 ， 一般在第 一次来压 阶 段约 3 0 m 范围内， 有近 6 o ％发生在工作面推进 1 0 I n 范围内， 其中多数发生在工作面进行第一 次放顶期间。其原因是该 部位老顶 、 或强度高 的直接顶上位岩层垮度小 ， 挠曲下沉不明显 ， 支 架承压很低 ， 容易出现离层 ， 从而在下位岩层断 裂时出现推垮型事故。 关于事故 发生在工作面的部位 ， 出 口 1 0 m 范 围内的事故最多 ， 其原 因主要是受两侧工作 面支承压力作用的影响， 顶板完整性容易受到 破坏的结果。 2． 2 事 故 类型 统计分析表明， 所有重大切顶事故都是直 接顶或老顶大面积运动 来压 所引起 ， 其 中由 直接顶运动造成的事故 占 6 1 ％， 由老顶 大面积 运动所造成的事故 占 3 9 ％。因此， 及 时预报直 接顶和老顶来压 的时间位 置， 采取相应 的对抗 措施， 避免重大切顶垮面事故是完全可能的。 在事故总数 中， 工作 面推垮 型 占 7 1 ％， 而 在直接顶运动造成 的垮面事故 中， 推垮型事故 的比重为 7 3 ％。这一情况表明， 要着 重解决支 架稳定 性问题 ， 采用初撑力 高的支柱及台理的 支护方式以对抗顶板运动的推力 。在发生的压 垮事故 中， 老顶来压所 占 比重较 大。这类 事故 多发生在采用刚性支护的工作 面， 其原 因是剐 性支护不可缩 、 易折断 。改用单 体液压支柱支 护， 由于其初撑力高， 可以大幅度降低垮工作面 的危险。 2 ． 3 事故的范围 绝大部分垮面事故范 围是局部性 的。 全工 作面垮塌 的情况 比较少 ， 这 除了说 明直接顶和 老顶来压可能 分段进行外 ， 还说 明事故发生与 工作面 的工艺生产过程， 各 过程 的操作 隋况 以 及工作面有关部位 的支护状 况有关。例如 ， 在 直接顶 已在煤壁附近裂断情况下， 采面盲 目高 速推进 ， 大面积空顶 ， 极易在直接顶和老顶大面 积运动时造成推垮工作面的事故。 2 ． 4 事故发生的煤层条件 有 8 0 ％的事故发生在 中厚及厚煤 层工作 面。在厚煤层开采 的事故 中， 采下分层 的事故 比重占 5 8 ％， 咯高于开采顶分层 的事故。其基 本原因主要是在假顶条件下 ， 特别是工作 面刚 开始推进时胶结不好 。很容易发生局部 冒顶 ， 引起大面积推垮工作面。 2 ． 5 事故发生的工艺技术条件 在发生事故 的回采工作 面中， 采用金属摩 擦支柱的工作面占 6 0 ％多， 这除了与金属摩擦 支柱在煤矿 中使用较广外 ， 也暴露 了其初撑力 小， 操作质量不可靠等缺点。而使用单体液压 支柱的工作面 ， 却基本没有发生过垮工作面的 重大冒顶事故 。全部刚性支护的工作面发生的 重 大顶板事故 比重则超 过其 在籍工作面 的 比 重 ， 且绝大部分压垮型事故都发生在刚性支护 引 引 维普资讯 8 ， 绰r ， 弘 L 。 煤矿设计 1 9 9 8年第 3期 济西井田承压水上开采 1 3煤 询 撩性探 谴 3 1 前育 煤炭 部南 京 设计 研究院 毛 堡 垫 量 生 济西井田位于济南市西郊黄河北煤 田的东 靖。主采煤层 1 3煤赋存稳定， 贮量丰富， 占全 井田的 7 5 ％， 煤质优良， 因而资源基础比较可 靠 ， 而且地面建设条件优越。尽快开发建设该 弗田， 对于保证济南市能源供应， 促进山东经济 发展 ， 具有宏观的经济意义和企亚效益。但是 1 3 煤受到下覆徐家庄灰岩 和奥陶系济 南群灰岩 奥灰 裂隙溶洞承压水含水层 的突水 威胁， 并成为矿井建设的制约因素。对此， 井田 精查地质报告曾采用萨裂献列公式计算 ， 说明 在 一4 5 0 m水平以上地层完整处开采 1 3 煤是安 全的。尽管如此， 为 了确 保矿井 建设 与生 产的 可靠性 ， 仍然需要依据底板突水的基本理论 ， 吸 取条件类似矿井承压水 上采煤 的经验教训． 针 对该井 田的水文地质特征， 就 1 3煤开采的可行 性及相应 的基本防治水途经进行分析研究。 2 井田水文地质特征 2 ． 1 上覆隔水层新 第三 系隔水层 该井田为新第四系和新第三系覆盖的全隐 蔽式井田， 新第三系厚 7 6 ． 6 2 3 5 ． 7 4 m， 平均 1 6 5 ． O m， 其中粘土和亚粘土占6 o ％， 单层厚达 的工作 面， 其 中 8 0 ％是由于老顶 来压 造成 的。 这戾 出暴露了刚性支架投有初撑力 、 可缩量小、 稳定 性很差的严重缺点 。 从工作面生产过程看 采煤 、 放顶操作引起 的垮 面事故几 乎各 占一半 ， 这说 明工艺操作引 起顶板平衡条件的改变是顶板大面积运动的一 个重要条件。因此 ， 在进行采煤、 放顶等工艺过 程前 采取 有力措施 ， 对 于防止顶板事故是非 常 必要 的。 3 0 m以上， 具有良好的隔水作用， 可靠地阻隔了 第四系水 、 地表水及大气降水与煤系含水层 的 水力联 系。 2 ． 2 影响 l 3 蝶开采的主要含水层特征 l 3煤顶部 的四、 五灰为开采 1 3煤 的直 接 充水含水层 ， 均舍 裂隙承压水 ， 单位涌水量 q 为0 ． 1 6 ／ ／ s m， 一 3 0 O m以浅见溶洞， 以深的含 水性逐渐减弱 ， 矿井开采后有疏干的可能 ， 对开 采 l 3煤影 响不大 见图 1 。 l 3 煤底板的徐灰和奥灰， 上距 l 3煤分别 为 3 O ． 6 m 和 4 8． 6 m，单 位 涌 水 量 分 别 为 0 ． 5 3 2 - - - 0． 7 0 1 l ／ s m和 0 ． O 6 4 1 ． 2 4 Z ／ s ． m， 当 开采 一3 o 0 一 一 5 0 m水平 l 3煤时 ， 徐灰水压为 3 ． 5 5 5 ． O 2 MP a ， 奥灰水压为3 ． 7 3 5． 2 O Ⅳ a 。 2 ． 3 断层导水性 徐灰 与奥 灰间 夹 8 ． O m 厚 的铁 铝质 粘 土 岩 ， 隔水性能 良好 ， 但 由于断层切割 ， 二者水力 系密切 ， 均通过断层补给煤系含水层 ， 且富水性 较强 ， 水压较高 ， 对开采 l 3煤造成 突水性威胁。 在断层两盘含水层对 口接触处 ， 断层成为水的 渗透补给通道， 渗透补给量随断距的增大而减 弱， 以至形成阻水边界 。 最后 ， 应该深刻地认识到 ， 回采 工作 面顶板 事故 的发生是有条件的。防止顶板事故发生的 关键 ， 在于掌握顶板的活动规律， 预测顶板的活 动范围、 方 向和 时间， 针对 不同煤 层和顶板 条 件， 合理选择支护方式 ， 采取正确的支护手段， 采用单体液压支柱 ， 逐步实现向采用高初撑力、 稳定性能好的液压支架过渡 。 责任鳊辑杨丰平 维普资讯