顶板事故防治讲义.ppt

顶板事故防治 许厂煤矿安培中心 顶板事故是煤矿五大灾害之一 其中冒顶事故发生频繁 危害十分严重 顶板管理是煤矿生产技术管理的主要内容之一 顶板管理的好坏对于促进煤矿生产持续稳定发展和保证职工生命安全具有十分重要的意义 在井下顶板事故中 采煤工作面冒顶事故最多 约占冒顶事故总数的70 以上 其次是掘进工作面 为了保护矿工的身心健康 做到安全生产 我们要积极采取措 加强顶板管理 防治顶板事故 二 顶板相关知识 顶板可分为伪顶 直接顶 基本顶伪顶 是指直接紧贴煤层上面 厚度在0 5m以下的一层松软岩层 随采随垮 其岩性一般为粘土页岩和层状砂页岩 直接顶 是指位于伪顶之上的岩层 无伪顶时直接紧贴煤层 通常由泥岩 页岩 粉砂岩等比较容易跨落的岩层组成 但均具有一定的稳定性 所以当工作面煤层被采落时 直接顶不会立即跨落 多数直接顶在回柱放顶时会跨落 有的则需要人工强制放顶 直接顶是采掘工作面的支护对象 如果支护得不好 就会造成冒顶事故 图1 1煤层的总厚度及有益厚度 煤层厚度 基本顶 是指位于直接顶之上 有一定厚度的坚硬岩层 以前也称为老顶 它也有可能紧贴煤层之上 基本顶在采空区上方悬露到一定面积后才能跨落 一般只发生缓慢下沉 如果工作面支护不好 往往会造成大面积冒顶事故 从顶板管理的角度 可以把顶板分为易垮落的松软顶板 中等跨落性顶板 难垮落的坚硬顶板 极难垮落的坚硬顶板和可塑性弯曲的顶板等5种类型 针对以上不同情况 可采取不同支护和采空区处理方法 老顶 直接顶 煤层 采矿开挖空洞 顶板岩石下沉变形 破坏 产生事故 概述 采煤作业时的顶板管理方式 顶板事故的产生 原岩应力重新分布 掘进过程支护不及时 支架强度不足 顶板事故 三 顶板事故预兆 1 响声 岩层下沉断裂 顶板压力急剧加大时 木支架就会发生劈裂声 紧接着出现折梁断柱现象 金属支柱的活柱急剧下缩 也发生很大声响 有时也能听到采空区顶板发生断裂的闷雷声 2 掉碴 顶板严重破裂时 折梁断柱增加 随着出现顶板掉碴现象 掉碴越多 说明顶板压力越大 在人工顶板下 掉下的碎矸石和煤碴更多 工人叫 煤雨 这就是发生冒顶的危险信号 3 片帮 冒顶前煤壁所受的压力增加 变得松软 片帮煤比平时增多 4 裂缝 顶板的裂缝一种是地质构造产生的自然裂隙 一种是由于采空区顶板下沉引起的采动裂隙 如果裂缝加深加宽 说明顶板继续恶化 人们常常在裂缝中插上木楔子 观察它是不是松动或掉下来 判断裂缝扩大了没有 作出预报 5 脱层 顶板快要冒落的时候 往往出现脱层现象 检查脱层要用问顶的方法 如果声音清楚 表明顶板完好 顶板发出 空空 的响声 说明上下岩层之间已经脱离 6 漏顶 破碎的伪顶或直接顶 在大面积冒顶之前 有时因为背顶不严或支架不牢出现漏顶现象 漏顶如不及时处理 会使棚顶托空 支架松动 顶板岩石继续冒落 就会造成没有声响的大冒顶 矿山压力控制 避免顶板事故 保证采矿作业安全 二影响矿山压力显现的基本因素 断层与褶曲 挤压与破碎带 节理 裂隙 煤层倾角 开采深度 上部煤层残留煤柱 工作面推进速度 采高与控顶距 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 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 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 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 工作面中 当支柱的初撑力较低时 老顶断裂在煤壁之内 当工作面推进到老顶断裂线附近时 顶板出现台阶下沉 这时老顶岩块的重量全部由采场支架承担 致因 垮落带老顶岩块压坏采场支架 预防措施 采场支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量 采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层 采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求 遇到平行工作面的断层时 1 如果工作面支护是单体支柱 当断