采煤工作面頂板事故主要防治措施

采煤工作面頂板事故主要防治措施
* 一、采煤工作面上下端頭及兩巷超前支護(hù)
普、炮采工作面上、下端頭(出口)及與之連接的回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷是事故多發(fā)地點(diǎn)。這是因?yàn)?，工作面的上下巷一般都在采煤前掘出，巷道頂板暴露時(shí)間長(zhǎng)，在回采時(shí)又受到采動(dòng)和超前支承壓力的作用，機(jī)械采煤，有時(shí)做上下缺口要放炮，因此頂板下沉量大，破碎比較嚴(yán)重。另一方面，上下出口處在采空區(qū)和巷道交叉處，控頂范圍大；在上下出口要安裝機(jī)頭、機(jī)尾等體積較大的設(shè)備，隨著工作面的推進(jìn)，移輸送機(jī)時(shí)這里的支架需要反復(fù)支、撤，使頂板更加破碎。
工作面上、下端頭是指，沿工作面方向，上巷下幫向工作面方向10米，下巷上幫向工作面方向10米的范圍內(nèi)。支護(hù)要求，使用摩擦金屬支柱的回采工作面上、下端頭部位，應(yīng)使用單體液壓支柱支護(hù)；工作面輸送機(jī)頭部位要使用四對(duì)八根11號(hào)工字鋼長(zhǎng)梁支護(hù)，保持一梁三柱，交替邁步前移。工字鋼梁要制成花邊，以便與支柱頂蓋配合，絕不能把工字鋼側(cè)向使用和不成對(duì)使用，以保證支護(hù)強(qiáng)度。
回采工作面上、下巷道距煤壁線20米范圍內(nèi)需要超前支護(hù)：如果兩巷原采用的是梯形木棚支護(hù)，靠近煤壁線的10米內(nèi)，要在原棚梁下架設(shè)雙排金屬鉸接頂梁和單體液壓支柱支護(hù)。往外10米到20米范圍，可采用單排支護(hù)；如果兩巷原來(lái)采用的是金屬可縮性支架(包括裸體、錨桿)或金屬棚梁支護(hù)，替棚時(shí)都要采用十字鉸接頂梁與單體液壓支柱配套支護(hù)。替棚工序應(yīng)超前工作面進(jìn)行，超前距離應(yīng)根據(jù)頂板條件在作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。
二、防止煤壁片幫
在采高較大、煤質(zhì)較軟、頂板破碎的回采工作面，冒頂事故多數(shù)是由煤壁片幫引起的。因?yàn)榭棵罕谶@一側(cè)的頂板是由煤壁支撐，在支承壓力的作用下，煤壁很容易被壓酥，再加上煤層本身松軟，煤幫就很容易片落。這樣，破碎頂板在煤壁側(cè)失去支撐，很容易冒落。
在普、炮采工作面防止煤壁片幫，可以采用下面幾種辦法：
(1)落煤后，工作面煤壁應(yīng)當(dāng)采直采齊，及時(shí)打上貼煤壁支柱，使新暴露出的頂板得到支護(hù)，從而減少對(duì)煤壁的壓力。
(2)如果采高大于2米，煤壁松軟，有片幫現(xiàn)象時(shí)，打完貼幫支柱后，還要加打橫撐將煤壁撐住。打橫撐的方法是，先把半圓木立著貼在煤壁上，用橫撐一頭頂住，另一頭撐在貼幫柱上。如果煤壁很破碎，可以在煤壁和貼幫柱之間橫向填塞半圓木或板皮加以維護(hù)。
(3)在片幫嚴(yán)重的地方，如果截煤或放炮后煤壁上方已經(jīng)塌落，應(yīng)在貼幫柱上加托梁或者超前掛金屬鉸接頂梁，使托梁或頂梁伸入煤壁片落處，超前支護(hù)頂板。
(4)打眼時(shí)要合理布置炮眼，掌握好角度，頂眼距頂板不要太近。每個(gè)炮眼的裝藥量要適當(dāng)控制。
(5)落煤后及時(shí)挑頂刷幫，使煤壁不要向采空區(qū)方向傾斜，最好使煤壁向工作面前進(jìn)方向仰斜一點(diǎn)。
防止煤壁片幫不僅可以預(yù)防冒頂，還可以減少砸人事故。在截煤或放炮后要及時(shí)清除傘檐和底根，保持煤壁齊整，也有利于移設(shè)輸送機(jī)和打支柱。
三、加強(qiáng)初次放頂?shù)?a href=http://m.cltuan.cn target=_blank class=infotextkey>安全要求
單體支柱工作面由開切眼向前采煤，叫初采。到一定距離后，除工作面的回采空間外，支柱要順序回撤，采空區(qū)頂板處于無(wú)支撐狀態(tài)。隨著懸頂面積增加，開始大面積垮落，叫初次放頂。初次放頂時(shí)工作面壓力很大，很容易發(fā)生冒頂事故。
初采時(shí)，往往因?yàn)殚_切眼施工質(zhì)量差，掘出時(shí)間長(zhǎng)，工作面第一次開幫后會(huì)發(fā)生大小不同的漏頂現(xiàn)象，支架上部形成空頂區(qū)，支架失去牢固性，放頂時(shí)就容易推垮工作面。因此，掘進(jìn)開切眼時(shí)要做到不空頂，兩幫要背滿背實(shí)。如果是分層開采的第一分層，則頂幫都要鋪好金屬網(wǎng)。第一次開幫前，要在原有梯形支架棚梁下加打支柱；如果棚頂已空，就要用一梁三柱大板梁套棚，兩端插入煤壁，并在棚梁上架木垛接頂。初采時(shí)開幫進(jìn)度不宜過(guò)大，新架支架一側(cè)頂緊煤壁，另一側(cè)與開切眼原有支架連鎖，以提高工作面支架穩(wěn)定性。
一般推進(jìn)10米左右即可初次放頂。放頂前要加固工作面支架，適當(dāng)增加密度。為防止煤壁處頂板出現(xiàn)采動(dòng)裂隙和臺(tái)階式下沉，要增設(shè)貼幫支柱。沿工作面每6～10米增加一個(gè)木垛，木垛四角可加戧柱固定。工作面放頂線上應(yīng)打單排密集支柱。為防止頂板巖石垮落的側(cè)向推力，在密集支柱工作面一側(cè)，支上向老塘傾斜的戧柱。第一次放頂以放兩排柱比較合適，即放夠開切眼寬度；沿工作面傾斜方向自下而上順序回柱，也可以分幾段同時(shí)回柱。初次放頂時(shí)，要密切觀察頂板活動(dòng)和冒落情況，必須有初次放頂安全管理小組人員親自在場(chǎng)指揮。
四、單體支柱回采工作面收尾
回采工作面推進(jìn)到規(guī)定的停采線，就該搬家倒面了。這時(shí)要進(jìn)行收尾工作：撤出全部支架和機(jī)電設(shè)備，并使頂板垮落。這是一項(xiàng)難度較大的工作，弄不好就會(huì)出現(xiàn)頂板事故。
為了防止回收時(shí)丟失單體液壓(摩擦)支柱，一般在收尾前兩三天，工作面每推進(jìn)一排就新打一排木柱，把替換下來(lái)的單體支柱和頂梁由下順槽外運(yùn)；等全部替換完畢，便可拆除機(jī)電設(shè)備外運(yùn)，然后由下向上用回柱絞車回收木柱。這種收尾辦法適用于工作面頂板穩(wěn)定的條件。因?yàn)樵谔鎿Q過(guò)程中工作面鐵、木柱混用，而兩種支柱的可縮性和支撐力不同，使頂板下沉不均，往往形成臺(tái)階式沉裂，頂板破碎，甚至冒頂。為了避免這種現(xiàn)象，有的只在回收時(shí)超前一段支設(shè)零星木柱。
工作面收尾時(shí)要采取以下安全措施：回采到停采線是要留出支護(hù)良好的最小控頂距空間，作為行人和運(yùn)料用；用大梁套棚和木垛維護(hù)好上出口，保證后路暢通；回柱的次序是由采空區(qū)向煤壁，由下向上；對(duì)拉工作面及有中巷的工作面，如傾角不大可由兩頭向中間回收；回柱工作必須由熟悉頂板性質(zhì)、責(zé)任心強(qiáng)的工人擔(dān)任，一人回柱操作，還必須有專人觀察頂板，采空區(qū)內(nèi)的支柱要回收干凈；隨著下部頂板垮落堵塞，如果工作面溫度升高、有害氣體聚積，回風(fēng)巷要安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)，等等。
如果傾角不大，也可以由上而下進(jìn)行工作面收尾的回撤工藝。但這種辦法要特別注意頂板垮落巖塊向下滾動(dòng)，需要制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施才行。
五、堅(jiān)硬難冒頂板要及時(shí)強(qiáng)制放頂
堅(jiān)硬難冒頂板是指直接頂很薄或基本上沒(méi)有，煤層上直接覆蓋的是堅(jiān)硬的砂巖、礫巖等，而且厚度很大。在這類堅(jiān)硬頂板下采煤回柱后，可以形成幾千平方米，甚至幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)平方米的懸頂而不冒落。但是到了一定時(shí)候，頂板大面積來(lái)壓并突然冒落，產(chǎn)生強(qiáng)烈的暴風(fēng)沖擊，引起地層強(qiáng)烈震動(dòng)，可將巷道和工作面摧毀，造成傷亡事故。
為了預(yù)防大面積頂板垮落，有的礦采用煤柱支撐法管理頂板，即沿走向每采30～50米留一個(gè)寬5米的煤柱，用煤柱支撐頂板，把采空區(qū)與工作面隔開，并在與生產(chǎn)工作面相鄰的采空區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制放頂。放頂良好的采空區(qū)，一般不再出現(xiàn)大面積來(lái)壓。如果采空區(qū)已經(jīng)封閉，可以由地面打鉆到采空區(qū)，進(jìn)行深孔爆破，強(qiáng)制放頂。這樣，在有壓力顯現(xiàn)區(qū)域可以促使頂板早期分次冒落，減輕頂板壓力；在壓力不明顯區(qū)域，可以崩落部分頂板，造成頂板裂縫，形成人為的頂板薄弱帶，以利來(lái)壓后分次冒落。
消除堅(jiān)硬頂板冒頂事故的根本辦法，是采用長(zhǎng)壁全部垮落采煤法。即當(dāng)工作面推進(jìn)20～30米時(shí)，由工作面向頂板鉆孔，一次裝藥爆破，進(jìn)行初次放頂。以后隨著工作面的推進(jìn)，當(dāng)懸頂過(guò)大時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行深孔爆破強(qiáng)制放頂。這樣就極大消除了大面積來(lái)壓及冒落對(duì)礦井和人身的危害。
此外，采用頂板預(yù)注水軟化，破壞堅(jiān)硬巖層的整體性，使其強(qiáng)度降低，也是處理堅(jiān)硬難冒頂板的一種好方法。
*六、綜采工作面防止頂板事故
使用自移式液壓支架的綜采工作面，并不能完全消除頂板事故。與炮采、普采不同的是，自移式液壓支架工作面的冒頂事故大都發(fā)生在頂梁前端的空頂區(qū)內(nèi)。根據(jù)我國(guó)綜采工作面的實(shí)踐，冒頂主要在下面幾種情況下發(fā)生：
1、架型與圍巖條件不適應(yīng) 有的礦在破碎頂板下沒(méi)有采用掩護(hù)式支架，而使用了垛式支架，引起冒頂和漏矸事故。
2、支架工作阻力確定不合理 有的工作面頂板壓力大，而支架阻力選得偏低，結(jié)果活柱下縮量過(guò)大，引起冒頂，甚至把支架壓死，處理非常困難。解決上面兩個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是要對(duì)頂板進(jìn)行合理的分類，根據(jù)頂板壓力及巖性特點(diǎn)正確選擇液壓支架的架型和工作阻力。
3、煤壁片邦 采高大、煤質(zhì)軟、頂板破碎的工作面，冒頂大多數(shù)是由片幫引起的。防止的辦法除在第十六課中已介紹過(guò)的之外，片幫嚴(yán)重時(shí)，液壓支架必須有護(hù)幫板。
4、超高采煤 采煤機(jī)割煤高度必須保持在支架最大支撐高度的范圍內(nèi)，如果超過(guò)支架最大高度，支架失去支護(hù)的作用，致使頂板大量下沉，引起冒頂。所以要嚴(yán)格掌握采高；不能超過(guò)支架允許的高度。
5、端面距大 支架頂梁前端到煤壁這一段頂板沒(méi)有支護(hù)，是引起冒頂?shù)闹匾颉６嗣婢嘁话銘?yīng)保持不大于300毫米。
此外，還有分層開采時(shí)鋪網(wǎng)和灌漿質(zhì)量不好，移架操作不當(dāng)?shù)仍颍赃€應(yīng)在提高操作水平和工程質(zhì)量上下功夫。工作面傾角大于15℃時(shí)，要采取防倒防滑措施；傾角大于25℃時(shí)，必須有防止煤(矸)竄出刮板輸送機(jī)傷人的措施。底板松軟也要采取相應(yīng)的措施。
思考題
1、普、炮采工作面哪些地方是頂板事故多發(fā)地點(diǎn)？
2、采煤工作面一般推進(jìn)多少米時(shí)即可初次放頂？
3、消除堅(jiān)硬頂板冒頂事故的根本辦法應(yīng)采用哪種采煤方法？