顶板向煤壁推跨的冒顶事故处理及控制.pdf

顶板向煤壁推垮的冒顶事故机理及控翻 南桐局 东林蠊矿詹 开 荣 【 擅耍J奉文针对煤矿多蛊性质板向煤壁推垮冒璜事故特点，分析谈橐事 故发生的条件度机理，同时鳍台煤矿生产实际列举1几种实用 型监谢 预 报方 法，提 出 7防止顼板 向煤壁 推垮 冒璜事故 的措 施 。 一 、前言 据 统计， 近年来 煤矿 发生 的各类安全 事故 中，顶板事 故约 占5 0 晒，而且易造成 死亡事 故 特别 是向煤壁推 垮型 冒顶 事故 在 各类重大顶板事 故中 占的比例较大 ，并 会造成 严露后 果 。东 林煤矿近 几年来发生 的几次顶板死亡事 故均 属顶扳 向煤壁推 垮 冒顶事 故。这类事 故之所 以多次发生 ，其 原因在 于我 们对顶板岩层活 动规律 及向媒 壁推垮 冒顶事 故 的机 理缺乏科学认 识， 因 而不能有效 控制和预 防这类事 故的发生 为了降低顶 板事故 ，本文 对疆 板向煤 壁推垮冒顶事故的机理及其控制方法进行 探讨 。 ．哺摄向煤壁推垮膏顶条件置机曩 顶 扳向煤壁推 垮冒顶的先决条件是在 工 作面老塘侧有一定的悬顶存在 大 多情 况 下冒顶前在 煤壁附近 赋存向煤壁方向的 原生 构造 面和 较大 的裂隙 这类事 故发生 处一般是直接 顶比较坚硬，整体性强。 因 悬顶存在，造成顶 板施于支 架的作用力迅 速上 升，促 成顶板向煤壁方向作回转运动 所 致。发生 向煤壁摧 垮 冒顶 的外部条件是 回柱放顶 。在 发生 此类 冒顶事 故对 ，如 果 目顶 面积较大 ．还 有 可能 诱发大 词积糟倾 斜方 向推 垮 冒顶。 多起顶 板向煤壁推 垮 冒顶事故分析表 明． 由于媒体强 度的不同 事故发生 通常 呈现两种情况一种是煤体较软，顶 板断 裂线距煤壁较远，顶板主要 由煤体支承并 向煤壁 方向作旋转运动；另一种是煤体坚 硬 ，顶 板断 裂线 在煤壁附近，煤体失去对 顶板的支承作用 ，如 果此时工作面后排支 柱钻底 倾倒或折损严重，则顶板以工作 面前部支柱为支承端，使支柱的合力作用 点 向煤壁 方向靠近，造 成顶板向煤壁方 向 作旋转运 动 。 曼 典基●故塞仞 l 9 9 0 年 8月3 0 日 9时 5 5 分．东林煤矿 采 煤1 1 3 队2 4 0 4 东一段 工作 面在 回柱时 发 生一起 向煤壁方 向推 垮的 冒顶 事故 。冒顶 推倒该处7 m范围内的 6排控顶 支 柱 ， 冒 顶高 度5 m．冒落面积3 9． 2 I 1 1 5 ， 造成 人身伤 亡的重大 冒顶事 故。 事 故发生后 ， 经调查分 析察明，回柱前在 目顶处老 塘侧就 存在 一 侦斜 长为 8 9 m的 弧形 悬顶，悬顶最大 宽度 为 3 m。由此可见大 面积 悬顶为顶板 向煤壁推垮 冒顶提供 了先决条 件 由于直 接顶悬顶过大 ，造成直接顶 与老顶岩层 过 早离层 ．而使直接顶在 垂直方 向上 解除约 束 ．同时也为顶板在煤壁 附近 的断裂线 ． 裂隙的扩张创造 了条件，这就形成工作面 支柱合力作用点 向煤壁 靠近。致使顶 扳岩 ● ● 维普资讯 ● ● 粱弯矩平衡条件遭到破坏 导致顶板向煤 壁方向推垮冒顶。从外部条件看，回柱对 悬顶 的潜在 危险认识不 够，未能采取必要 的安全处理措施，从而在 回柱放顶这 一外 界 因素干扰下 促成 了事故发生。 四 ．监 瓣预 报 方法 顶板 向煤壁推 垮冒顶 的事故发生 比例 较大 ，而且其 危害严重这是 众所周 知 的。 随着矿压 理论的 日益 完善 人们在长 期的 生产 实践中也不断总结出 了这类事 故发生 的规律 。这样 我们就可 以应用规律 指导生 产 ，建 立完善科学的工 作面顶板动态预测 预 报 方 法 ， 防 治 这 类 事 故 的发 生 。本 文 根 据煤矿生产 实际 ，应用顶板向煤壁推垮 冒 顶机理 ，阐述几 种实际 中常用 的监测预报 方 法 。 1 宏观法 所 谓宏观预报法就是根据工作 曲表现 出的顶板有可能发生向煤壁推垮 冒顶的下 述各种宏观条件来 进行预报 。 ①直接 顶悬 顶过大 ； ②直 接顶赋存 地质构造 和断 层 裂隙 带 ⑨直接顶靠煤壁侧确断裂面 原生裂 隙面 ，采 动断 裂西 存在 ； ④工作面后排支柱钻底 、倾倒或折损 严 重 。 当工作 画顶 板出现上述条件 之一肘 就 应预报顶板有 向煤 壁推垮冒顶 的危险， 并根据 出现上 述情 况的地点 来预 报可 能发 生事 故的关键 部位， 电可 根据实测 的顶板 地质构造 ，断层 裂隙带 ，煤 壁附近顶 板断 裂线 的倾 斜长 度预报 冒顶 的大 致 范 围 。 此方 法预 报及时 ．直观 易行 ，无 须投入大 量人 力物力及设备 ，但缺乏 预报准确度 2 ，矿压 观 测 法 矿压 观测预报珐就是借助一定 的矿压 观测仪器，实行对工作面耳 常观测来进行 预报。其具体方法就是在结合宏观磺撮的 基础 h，选定 有可能发生顶扳向爆壁推 垮 冒顶危险 的区域安设 两 台动态仪如图 l 。 动态仪显现规律一般 如 图 2分 布所示 。 然后根据 图 2分布 曲线 进行 分析预报 。 等 墨 毒 博 每 搿 曩是 髓 糍 枣 罩 三 一 I 一_l ～ 图 1 I、 Ⅱ一 动态仪 一If“ J ①如 分布 曲线符台图 2 a b段 VⅡ VI ，且变 化平缓 ，则可 以预 报 工作面 无垮面 冒顶危险 如分布曲线符台图 2的 b c 段 VⅡ VI 且分布曲 线平 缓 状况 发生突 变 ，顶板下沉速度明显上 升，则可 以预报 顶 扳有向煤壁 推垮冒顶 的危险。 3、数值 分析 法 这 种方法 是哥 用模糊 数学原理 ，将 采 场顶板的各种宏观定性 因素转化为定量 因 素 ，通过数据 分析来预报顶板可能 向煤壁 推 垮冒顶 的危 险区域。顶顿冒顶危险可归 纳 为如 下三 方 面 ①顶板动态，包括顶板本身的结构及 4 7， 维普资讯 井采g f 茸的活动规律 ’ 支架挟卷 包括支架本身的特征及 吱架褂顶板的适应性； 支架与掼板阿相互作用，印支架是 否发掉了有鼓作用。 卣此可 将上述三方面 因素转化 为定 量函数进行分析 ．首先 ，单 从顶 板动态确 定冒顶可琵性隶属函数为； M d t D， i df 式 中 、 dl 一可确定元素； i 一权 重系 数。 其次 ，单 从支架 状态确定 冒顶可 能性 隶属 硒数为 Mz Z I Px ／ P2 式中 Pl 一一单体支柱初撑 力， P2 一一防 治顶 板推 垮所需初撑 力 。 由以上 两隶属 函数综 合归 纳确 定顶 板 向煤壁推垮可能性隶属函数M为； M M z i M d ad 式 中 a 支架状态在推 垮 冒 顶 中 占的 权重系数 ； d ～磺褫动 态在推 垮 冒顶 中 占的 权董系数， 在顶板发生向堞壁推垮冒顶中．顶板 条件和支架支护质量各 占一半，因此顶板 叔 萤系数0d 取0． 5．而 支架权 重系数可 按 下述情况取值 液压支架变护时a z0 单体液压支柱加拉均支护时8 z I 1 1 0 单体液压支柱囊护时a zI ／ O 摩蒹支牲加扭钧竞护时a z i ／ s 摩攘支柱支护- I 曩 ；1 ， 2 一 般情 况下 ，确 定具 有 冒顶危 险的最 大 值 B 0- 7 ，最小 阈值 0． 3 ， 剐 M≥0 ． 7 时，果面顶 板近 期有向煤壁 推垮冒顶危险； M≤o ． 3 时，来面顶板羌胃 顶 危险； 0． 3 ≤M0 ． 7 时 ．采荷顶板不安全 。 五、控棚描麓 我们在 长期的生产 宴踌 申探 索出了顶 板向蠛壁推 垮冒顶事 故的规律特征 ，这样 就可 以利用这 些规 律充 分发挥主 观能 动性 来控制和 防止事 故的发 生。 为了达 控制 顶 扳向煤壁推 垮冒顶韵 茸的，必须来取 下 述的一些有效控制措施。 l 根据采场实际情况采取台适的预 测预报 方法 ，以实现顶 板管理 科学化 制 度化 。 2 当预报工作 面有可 能发生顶板 向 煤壁推 垮 胃顶时 ．应采取加 强支护措施 可在有 冒顶危险 区域 的每根支柱旁加 打一 根支 向老塘侧的斜撑 辅助性 支柱 。 3、回柱放 顶是 诱 发冒 顶的 外界条 件 ，因此在 回柱 放顶 时 ．可 采用 木支柱 增 大控顶距 以维 护直接顶旋转岩粱 的相对 平衡 ，先回撤单体支柱 ，然后再远距离 安 全回撤木支柱 。 4 悬顶是 冒顶先决条 件 ，有必 要对 顶板大 面积悬顶进行 有效处 理 因悬顶发 生 冒顶 危险预报时 ．工 作面须停 止推进 ． 实行 人工强制 放顶 放 顶时 要设 置放顶 线 ，在放顶 线上打密集支护并打斜撑 秆 ， 在 必要对架 设木 垛。 5 对工 作面地 质构造 ．断层裂隙带 加强背护措施 ．尽可 能避免发生满矸和局 部 旨顶，防止构造裂隙扩张 以及局部 胃顶 范围扩大 。丽时加强工 作面 支 护 质量管 理 ，提 高支柱初撑力 ，做 到随采 随支，减 少空顶 时 间．杜 绝失 效支 护，控制支柱 钻 底 ．防止直接顶 过早 离层 责任 编辑王玉 衡 ● I 浆 维普资讯