炮采放頂煤工作面頂板事故的預防

摘　要：分析了炮采工作面頂板事故的類型及產(chǎn)生原因，提出了預防措施。
關(guān)鍵詞：炮采放頂煤；頂板事故；預防措施
中圖分類號： TD823.4⁺9；TD77⁺1　　　文獻標識碼： B　　　文章編號：1008-8725(1999)05-0018-02

(Baoan Coal Mine,Ningyang City,Ningyang 271405,China)

Abstract:Analyzing the accident of the type and reason in blast mining top-coal face,and preventative measures are provided.
Key words:blast mining top-coal drawing;　top-coal accident;　preventative measures

0　前言
　　保安煤礦可采煤層山西組3_上煤，平均厚度6 m，煤的硬度系數(shù)f=1.5～2.5，直接頂厚0～1.5 m，極為破碎，老頂為厚層狀的中砂巖，厚15 m。地質(zhì)構(gòu)造復雜，斷層多，傾角變化大(15～35°)，回采中頂板極難管理，并且有支架被推倒現(xiàn)象。自1992年采用懸移頂梁液壓支架放頂煤開采，通過7年來的實踐，采取了一系列的頂板控制措施，杜絕了頂板事故的發(fā)生，創(chuàng)造了一個良好、安全的工作環(huán)境。

1　頂板事故的類型及原因分析
1.1　頂板事故的類型
　　通過觀測研究可知，放頂煤支架上方頂煤已處于破碎狀態(tài)，頂梁與頂煤(板)的有效相互作用降低，頂板處于不穩(wěn)定狀態(tài)，降低了支架與圍巖的接觸剛度，上覆巖層平衡結(jié)構(gòu)距工作面較遠，采空區(qū)的煤矸側(cè)向擠壓可能形成拱式平衡結(jié)構(gòu)，與分層開采相比，工作面支架承受的壓力降低，梁端距(機道)處的頂板冒落靈敏度較高。因此，放頂煤工作面冒頂一般具有二種類型，即漏冒型和推垮型。
1.2　頂板事故的原因分析
1.2.1　漏冒型
　　由于工作面上位頂煤處于頂煤破碎區(qū)，其上位頂煤受礦山壓力作用已開始破碎，支架梁端距處的頂板冒落靈敏度較高，從具體回采過程來看，致使采面漏冒型冒落的因素主要有：
　　(1)地質(zhì)構(gòu)造方面的原因。工作面過斷層破碎帶時，由于斷層破壞了工作面圍巖的完整性，工作面幫頂較破碎，易出現(xiàn)片幫冒頂而引起架前冒落。
　　(2)廢舊巷道的影響。由于廢舊巷道在工作面未形成之前就存在，時間較長，且廢舊巷道兩側(cè)集中壓力升高，巷道頂板由于長時間的裸露及集中壓力的影響，致使圍巖原始應力狀態(tài)遭到破壞，極易大面積冒落，尤其在工作面接近廢舊巷道10 m左右容易出現(xiàn)冒頂。
　　(3)炮眼布置的影響。在放炮落煤時，若炮眼布置不當，炮眼角度、深度不一致，可能在放炮時，使支架失效，破碎頂煤冒落。
　　(4)梁端距的影響。放炮落煤后，若不及時支護，使端面暴露時間過長，可能造成端面頂煤破碎而冒落。
　　(5)支架架距的影響。當支架布置不均，頂網(wǎng)鋪設質(zhì)量不好時，上位頂煤可能漏空造成冒頂。
1.2.2　推垮型
　　這類冒頂事故可以是由老頂大面積運動所引起，有時也可以是由于直接頂與老頂大范圍分離，而支架又失去穩(wěn)定性所引起。
　　(1)直接頂厚度較薄，垮落后不能充滿采空區(qū)，老頂形成滑落失穩(wěn)，支架的工作阻力無法平衡時，工作面易出現(xiàn)臺階下沉，嚴重時將直接壓垮工作面。
　　(2)受層滑構(gòu)造影響，直接頂與老頂大規(guī)模離層，支架初撐力低，且穩(wěn)定性差時，直接頂在其重力作用下向下方移動，可導致垮面事故。
　　(3)在采面仰采時，大塊頂煤垮落過程中，可能對工作面支架產(chǎn)生一個向采空區(qū)側(cè)的拉應力，而頂煤在此區(qū)內(nèi)承受拉應力的能力非常小，若支架不能提供向工作面煤壁的主動水平力，可能使工作面支架向采空區(qū)側(cè)傾倒。
　　(4)若頂網(wǎng)鋪設聯(lián)接松馳，支架架距不均，破碎的頂煤可能在鋪網(wǎng)質(zhì)量差的區(qū)域形成網(wǎng)兜，此時，可能造成支架受力不均，個別支架失效，網(wǎng)兜增大，在網(wǎng)兜沿傾斜拉力的作用下，使網(wǎng)兜上側(cè)支架被拉倒，造成推垮冒頂。
　　(5)當上位頂煤破碎不均時，可能使支架受力不均，個別支架失效或支架閥組泄漏，造成個別支架不能有效地支撐頂煤，使上側(cè)支架下推而冒頂。

2　預防措施
　　由于發(fā)生冒頂事故而影響生產(chǎn)的原因是多方面的。因此采用多種措施實行綜合治理才能奏效。
　　(1)當煤壁片幫、頂煤下沉時，支架前端必須頂至煤壁，并在支架間用兀型梁支設一架走向棚，兀型梁前端頂至煤壁，且前柱貼緊煤壁，并裝上護頂板。當采面有傾斜斷層時同樣會發(fā)生以上問題。因此除采取以上處理辦法，還應在采面距斷層5 m時不放頂煤，加快工作面推進度，使頂煤和頂板能充滿采空區(qū)，減少老頂對工作面的不均衡壓力，并適當調(diào)整工作面，防止工作面與斷層大面積平行接觸。
　　(2)采用架后低位放煤方法，嚴格按放煤順序放煤，使頂煤平衡均勻地放出，盡量少用反復升降液壓支架的方法放頂煤。一旦有大塊煤擠住煤口，要及時將大塊崩碎。減少液壓支架反復支撐頂板。嚴禁從支架前或支架間開天窗放頂煤。根據(jù)不同頂煤厚度及地質(zhì)條件，確定不同的放煤工藝，減小放煤過程對支架的影響，使支架處于穩(wěn)定狀態(tài)。加強對放煤口的管理，放煤后各口重新聯(lián)好網(wǎng)，確保一定的強度，不使支架抵抗各方向沖擊力的能力減弱。
　　(3)放頂煤工作面煤層的特性對頂板管理影響很大，當頂煤較硬時，可能造成頂煤成層狀大塊垮落；下位頂煤破碎不均時，可能使支架受力不均。因此，當煤層較硬時，應采取頂煤預裂爆破措施，使頂煤提前破碎，杜絕大塊垮落，同時要按設計要求打眼、裝藥、封裝炮泥，防止崩壞頂網(wǎng)而冒頂。
　　(4)初采時要確保頂網(wǎng)完整，防止空頂，頂煤不落要及早采取措施強迫落頂，使頂板壓力及早傳遞給支架。工作面初采出切眼后就要開始放頂煤，促使頂板及早垮落，但要保證采空區(qū)遺煤或矸石堆積高度在支架高度以上，增強支架的整體穩(wěn)定性。
　　(5)當直接頂厚度較小，冒落后采空區(qū)充填高度不超過支架高度，而老頂厚度又比較大且大面積懸露不冒時，要采取放炮挑頂?shù)霓k法強制放頂達到控制推垮型冒頂?shù)哪康摹?BR>　　(6)移架時，被移支架上方連續(xù)5架架間空檔加支走向板棚，使支架在移架過程中不發(fā)生頂板離層，增強支架在橫向上的穩(wěn)定性；移架后至少2架支有單體斜撐柱，保證支架的支承力及穩(wěn)定性。
　　(7)泵站壓力不低于18 MPa，支架實行2次注液，對底軟地段采取支柱穿適當規(guī)格鐵鞋的辦法，以充分保證支架有足夠的初撐力，接頂嚴實，確保支柱系統(tǒng)剛度。
　　(8)為防止個別支柱漏液泄壓或支架支設質(zhì)量不合格，整個采煤工作面必須連續(xù)支設順山抬棚，抬棚頂梁必須鉸接完好。抬棚頂梁采用單體液壓支柱頂金屬鉸接頂梁，頂梁與支架之間墊木板，增加其摩擦力，使整個工作面的支架具有整體穩(wěn)定性。

3　結(jié)論
　　通過幾年的探索，在炮采放頂煤工作面的頂板管理中，基本上掌握了一些控制頂板的管理措施和處理方法。實踐證明，對放頂煤開采頂板控制，只要采取科學合理的措施，完全可以杜絕頂板事故的發(fā)生。也就是說，炮采放頂煤工作面的支護質(zhì)量是頂板控制的關(guān)鍵，煤壁和端面頂煤的維護是工藝成功的基礎(chǔ)。因此，其支護設計應與礦壓特征相適應，支架布置應重點考慮其穩(wěn)定性，應按支架受力前高后低來布置，確保支架的初撐力達到規(guī)程要求。同時要盡量減小端面距，使工作面始終處于完好狀態(tài)。

作者簡介：宋振江(1960-)，男，工程師，現(xiàn)在寧陽縣保安煤礦從事技術(shù)管理工作，曾在《煤田地質(zhì)與勘探》、《煤礦開采》等刊物上發(fā)表論文多篇。

作者單位:寧陽縣保安煤礦，山東 寧陽271405