煤矿采掘工作面顶板灾害防治的研究与探索.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 26 日 作者简介:李长国(1984),男,汉族,河南许昌人,本科学历,副总工程师,研究方向为煤矿开采。-69-煤矿采掘工作面顶板灾害防治的研究与探索 李长国 平顶山市瑞平煤电有限公司庇山矿,河南 汝州 467500 摘要:摘要:煤矿顶板事故是煤矿主要灾害之一,它的发生率占煤矿总事故的百分之六十以上。它是井下职工在生产作业过程中,由于出现顶板意外失控(冒落)而导致的人员伤亡、环境的破坏、生产停止等的事故。因此,加强煤矿顶板灾害防治是煤矿企业重要的安全管理工作之一。本文围绕采煤工作面顶板的灾害防治、掘进工作面顶板的灾害防治及安全管理
2、进行研究与探索,渴望寻求一条预防顶板的灾害、防治顶板事故发生的科学之路,为煤矿实现安全生产、高质量发展提供参考。关键词:关键词:煤矿;采掘工作面;顶板灾害防治;研究与探索 中图分类号:中图分类号:TD327 1 采煤工作面顶板事故预防分析 顶板事故按照冒落范围和力学原理可分为两大类。按照冒落范围可分为小面积冒顶事故和大面积冒顶事故。按照力学原理可分为顶板来压造成的冒顶事故、顶板破碎漏矸造成的冒顶事故和侧向来压造成的冒顶事故。小面积冒顶事故简介:小面积冒顶在工作面的造成的冒顶面积较小,冒顶长度也不是很长(一般不会超过 8m),伤亡人数不会超过 2 人的冒顶,这类小面积冒顶时时出现在工作面应力比较
3、集中的地段,如工作面煤避周围、工作面机头机尾处和放顶线区域。实际生产作业中,小面积冒顶事故发生的数量要比大面积冒顶事故发生率高,可占采煤工作面冒顶事故发生率的 70%左右,但这类事故一般危害性都很大。从开采次序与煤层顶板事故易发生的地段分析,有时局部地段在靠近工作面煤墙容易发生冒顶事故,采煤工作面两端头的局部地段顶板冒顶,放顶线周围的局部地段顶板冒顶,还有其他地质影响带附近的局部地段顶板冒顶。大面积冒顶事故简介:大面积冒顶在工作面的造成的冒顶面积较大,冒顶长度也很长(一般会超过 8m),伤亡人数会超过 3 人的冒顶,有顶板来压造成的冒顶事故、顶板破碎漏矸造成的冒顶事故和侧向来压造成的冒顶事故等
4、。1.1 小面积冒顶事故情况的预防 采煤工作面生产中,小面积顶板冒顶一般划分为生产过程中发生的小面积冒顶和回收支柱过程中发生的小面积冒顶两类。第一种情况是因为生产中有部分破碎顶板没有完全支护到位,即使支护了,由于支护质量不合格也可能出现冒顶情形;第二种情况是因为液压单体支柱回柱操作有问题、不规范,譬如先回承压支柱,导致邻近破碎地段顶板没有得到及时支护所引起的冒顶。1.1.1 采煤工作面煤壁附近的小面积冒顶情况分析(1)小面积冒顶的原因分析 由于煤层的直接顶常存在很多相交的裂隙,这些裂隙容易使直接顶分离为活动块段,这些活动块段由于原有应力受到外力作用,很易导致冒落,采煤机生产割煤或放炮落煤后,要
5、是支护顶板不及时、不到位,这类活动块段就可能产生瞬间冒落,发生小面积顶板冒顶现象。冒顶的因素大致有如下三种情况:直接顶被活动块段切割,形成了活动块段碎石,容易发生冒顶。煤层较高时,在老顶来压活动期间,工作面煤墙发生片帮,增加了空顶面积,容易发生冒顶。放顶煤生产时,由于上部煤较破碎,容易发生冒顶。(2)采煤工作面预防靠近煤墙附近小面积冒顶的防范措施 在工作面支护设备设计方面,采取伸缩前探梁及护煤挡板,增大液压支架向煤墙方向产生的水平推动力,提高液压支架的初始支撑力1。在采煤机割煤作业时,要严格按照作业规程要中国科技期刊数据库 工业 A-70-求及时推溜、移架,特别是顶板比较破碎的地段要采用擦顶带
6、压移架方式及时支护暴露的顶板。当工作面遇到大范围顶板破碎带时,要采用高分子化学材料及时充填支护顶板使破碎段凝固的安全技术措施。1.1.2 采煤工作面两端头的小面积冒顶情况分析(1)工作面两端头的小面积冒顶的原因分析 在采煤工作面两端头的输送机头、输送机尾处出现的顶板空间较大,容易发生冒顶。如果巷道提前施工掘进,巷道附近围岩有可能出现变形与变化,容易发生冒顶。经过集中支承压力的作用,部分顶板受到影响,容易发生冒顶。(2)工作面两端头的小面积冒顶的预防措施分析 为预防采煤工作面上下拐头处发生小面积冒顶情形,必须在工作面上下安全出口处分别打设特殊支护棚或使用特殊端头液压支架进行支护,特殊支护棚随输送
7、机头、输送机尾的推移逐步向前移设;在工作面上下安全出口处,如果顶板压力大,还可采取强化顶板支护的措施,避免顶板事故发生。强化工作面超前段支护管理,在超前支护 20m 的区段内靠近工作面 10m范围内,超前支护的抬棚需要打设双中心支柱2。1.2 工作面大面积冒顶事故的预防分析 1.2.1 采动后基本顶显象时的顶板来压造成的冒顶事故情况分析(1)冒顶事故的成因 工作面采动后,采空区顶板缓慢下沉,当垮落的顶板压向液压支架时,可导致液压支架压坏、受损,此时液压支架支护效果变差,容易导致冒顶。工作面液压支架初始支撑力达不到作业规程规定时,顶板来压比较大的情况下,顶板就会持续下沉,使液压支架不断受力;顶板
8、的压力持续压向工作面液压支架,由于液压支架初始支撑力达不到作业规程规定的数值,但是还要担负顶板下压的载荷,液压支架容易被破坏,容易发生冒顶情形。综采工作面要是遇到基本顶板下压时,会导致液压支架压住、受损(立柱油缸破坏、平衡千斤顶压坏等)或压进煤层底板中,容易发生冒顶。(2)预防措施分析 强化工作面液压支架初始支撑力管理,使其初始支撑力能够达到作业规程要求,并且液压支架的初撑力必须能抵消顶板来压所造成的顶板下压的载荷。严格控制工作面液压支架的初撑力能够维护直接顶与基本顶之间的稳定,保证他们不离层。还要保证液压支架的伸缩梁的伸缩量完全能够使顶板分离区域的顶板不再下沉的基本要求。采煤工作面过断层时,
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