资源描述
单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,煤矿顶板事故隐患分析及防治,淮北监察分局业务学习,今天重点讲二个方面的内容,一、煤矿顶板事故隐患分析及其防治,二、国家局十号令对?煤矿平安规程?第六十八条修改的背景和含义,一、煤矿顶板事故的主要类型,煤矿顶板事故主要分为回采工作面顶板事故和巷道顶板事故。, 一 采场顶板事故的主要类型,采场顶板事故按力源又分为：压垮型、漏垮型、推垮型冒顶三大类。,1压垮型冒顶,1,老顶采压时的压垮型冒顶。,2,后层难冒顶板大面积冒顶。,3,直接顶导致的压垮型冒顶。,2,漏垮型冒顶,4,大面积漏垮型冒顶。,5,局部漏冒型冒顶。,6,工作面上、下出口的局部冒顶。,7,放顶线及其附近的局部冒顶。,8,地质破坏带附近的局部冒顶。,3,推垮型冒顶,9,复合顶板推垮型冒顶。,10,金属网下推垮型冒顶。,11,大块游离岩块旋转推跨型冒顶。,12 采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶。,二,巷道顶事故的主要类型,1,掘进工作面冒顶事故。,2,巷道交叉处的冒顶事故。,二、 采场顶板事故隐患类型分析及其防治,1直接顶初次垮落对平安生产的影响,原因是没有掌握放顶步距，顶板突然垮落，推倒工作支架，造成事故；也有的没有放顶措施或措施不力导致事故发生。,a b c,2、老顶的初次来压与周期来压对工作面顶板管理的影响,老顶初次来压期间，动压很大，工作面支架支撑力到达最大。垮落时，对工作面支护物的稳定性影响很大。此时一定要加强支架的稳定性，一般可用木垛、斜撑、密集支柱等特种支架加强支护。要掌握初次来压步距的大小，及时采取对策，有时可适量加大控顶距。,图2-1 老顶断裂成岩块后的转动,图2-2 初次来压前四周围岩的支承压力分布状态,A增压区；B减压区；C稳压区,周期来压期间，顶板下沉速度急剧增加；顶板下沉量明显增大；支柱载荷增加，钻底；支柱折损，煤壁片帮；顶板台阶下沉；有时局部冒顶；假设切顶不力，老顶可能沿工作面切落。周期来压期间，应采取如下措施：准确判断周期来压的征兆与步距；加强工作面的支护同初次来压：有时可适当缩小控顶距。,图2-3老顶周期来压的力学模型,3直接顶的完整性对平安生产的影响,一是岩层本身的力学性质，另一个是岩层内由各种原因造成的层理、裂隙的发育程度。,节理裂隙按生成原因又分为三类：原生裂隙、 压裂裂隙、构造裂隙,图,2-4,各类裂隙图,4老顶的失稳与来压强度对平安生产的影响,通常把直接顶厚度h与采高m之比Km=h/m作为衡量老顶对矿压,显现影响程度的指标。也是老顶分类的重要指标。, Km5 ，如a 称为无周期压或不明显的顶板。, 2Km5 ，如b 称为有周期来压的顶板。, Km3即放性差的4类煤层无法冒放，必须采取有效的预裂措施才能正常开采。而支架后部的放煤区域内，通常存在瓦斯积聚空洞，在工作面采用直接放炮破碎顶煤顶板，引起瓦斯爆炸的可能性较大。此外，对开采深度大、地应力大的矿井，放顶煤开采有增大矿山压力灾害的趋势。,4.,放顶煤开采的主要危险有害因素,在瓦斯防治方面：放顶煤开采在大幅度增加工作面产量的同时，绝对瓦斯涌出量也大幅度增高，相对瓦斯涌出量却往往会降低。工作面顶煤冒放放散出的瓦斯大量遗留在采空区，加上放煤期间的瓦斯涌出，会大大增加风排瓦斯的负担，造成上隅角瓦斯超限。此外，如果遇到坚硬顶煤、顶板，在工作面两巷落山角或工作面初采期间存在冒落空洞，那么很可能形成瓦斯聚集，一方面有瓦斯爆炸的危险，另一方面，顶板突然垮落，也可以使瓦斯突然涌出，引起瓦斯灾害。,在煤尘防治方面：放顶煤工作面放煤期间放煤口附近的煤尘严重，对职工的健康有很大影响，对平安生产也有较大影响。放顶煤工作面的煤尘防治必须重视。,4.,放顶煤开采的主要危险有害因素,在防治水害方面：由于放煤引起开采空间增大，因此，必须对由此引起的导水裂隙开展应作充分估计，判断其与含水层水、老空水、地表水沟通的可能性，并作出堵水、排水措施，防止引起水灾。,多种灾害并存问题：很多矿井的放顶煤工作面瓦斯高，又是自燃、易自燃煤层，此时，两方面的灾害防治措施存在矛盾，如：采用专用瓦斯排放巷，它可以有效解决回风隅角的瓦斯超限问题，但同时增加了采空区的漏风，增加了煤层自燃的危险性；又如：加快工作面推进速度，可以减小采空区自燃的危险性，但又会增大工作面瓦斯涌出量。因此，在多种灾害并存时，增加了灾害防治的复杂性。,4.,放顶煤开采的主要危险有害因素,资源利用方面：由于放煤口的设置不可能沿采空区一侧连续、成面布置，而放煤的过程和程度完全靠人为、凭经验进行，因此，放煤口之间的煤及其它原因未放出的煤就会遗留在采空区。放顶煤开采的回收率将比分层开采减少515%，如放煤参数及放煤工艺不合理，回收率将更低。,5.我国放顶煤开采的现状,全国,15,个省,159,个煤矿企业生产能力共计：,54542,万,t/a,，其中放顶煤工作面生产能力：,26353,万,t/a,，占,48.3%,，各省放顶煤产量所占比例超过,80%,的省份有山东、新疆和甘肃，超过,50%,的省份有山西、吉林、内蒙、黑龙江和陕西。,6.我国放顶煤开采的平安状况,从工作面的瓦斯灾害、煤与瓦斯突出灾害、坚硬顶板煤、煤层自燃危险性、煤尘爆炸危险性、突水危险性和冲击地压危险性等7个方面考察了当前我国放顶煤开采所面临的灾害状况。,6.我国放顶煤开采的平安状况,煤尘具有爆炸危险性的工作面占90，普遍存在。,煤层属于自燃和易自燃的占62.1。这主要是因为采用放顶煤开采同分层开采比较，在防治自然发火方面具有较明显的优势。,高瓦斯工作面和坚硬顶板煤工作面分别占23.9%和29.6%，这两方面的问题，是放顶煤开采所带来的较难以解决的难题，需要特别重视。通常这两类问题又互相关联，从而使工作面生产所面临的困难更为严重。,综采放顶煤工作面的比例占49.7，这为开采所面临的矿压和坚硬顶板处理带来一定有利条件。,7.修改的内容,修订后，?规程?第68条主要分为放顶煤开采的限制条件、单体液压支柱放顶煤开采的限制条件和放顶煤开采应当遵守的规定三局部内容。,原规定：,68条：坚硬顶板、顶煤工作面必须遵守顶煤和煤层顶板在采取预裂爆破等措施后能及时垮落，且顶板垮落充填采空区高度大于采放煤高度的规定；工作面有瓦斯或煤尘爆炸危险时，严禁挑顶爆破作业。,183条： 突出煤层中的突出危险区、突出威胁区、严禁采用放顶煤采煤法、水力采煤法、非正规采煤法采煤。,7.修改的内容,修订后：,第六十八条 采用放顶煤开采时，必须遵守以下规定：,一矿井第一次采用放顶煤开采，或在煤层瓦斯赋存条件变化较大的区域采用放顶煤开采时，必须根据顶板、煤层、瓦斯、自然发火、水文地质、煤尘爆炸性、冲击地压等地质特征和灾害危险性编制开采设计，开采设计应当经专家论证或委托具有相关资质单位评价后报请集团公司或者县级以上煤炭管理部门审批，并报煤矿平安监察机构备案。,7.修改的内容,一矿井第一次采用放顶煤开采，或在煤层瓦斯赋存条件变化较大的区域采用放顶煤开采时，必须根据顶板、煤层、瓦斯、自然发火、水文地质、煤尘爆炸性、冲击地压等地质特征和灾害危险性编制开采设计，开采设计应当经专家论证或委托具有相关资质单位评价后报请集团公司或者县级以上煤炭管理部门审批，并报煤矿平安监察机构备案。,(二)针对煤层的开采技术条件和放顶煤开采工艺的特点，必须对防瓦斯、防火、防尘、防水、采放煤工艺、顶板支护、初采和工作面收尾等制定平安技术措施。,(三)采用预裂爆破对坚硬顶板或者坚硬顶煤进行弱化处理时，应在工作面未采动区进行，并制定专门的平安技术措施。严禁在工作面内采用炸药爆破方法处理顶煤、顶板及卡在放煤口的大块煤(矸)。,(四)高瓦斯矿井的易自燃煤层，应当采取以预抽方式为主的综合抽放瓦斯措施和综合防灭火措施，保证本煤层瓦斯含量不大于6m3t或工作面最高风速不大于40ms。,(五)工作面严禁采用木支柱、金属摩擦支柱支护方式。 。,7.修改的内容,有以下情形之一的，严禁采用单体液压支柱放顶煤开采：,(1)煤层平均厚度小于4m的。,(2)采放比大于1：3的。,(3)采区或工作面回采率达不到矿井设计标准规定的。,(4)煤层有煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出危险的。,(5)坚硬顶板、坚硬顶煤不易冒落，且采取措施后冒放性仍然较差，顶板垮落充填采空区的高度不大于采放煤高度的。,(6)矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和强含水层导通的。,8.几个问题的讨论,采用放顶煤开采的限制条件：,1明确了放顶煤工作面煤层厚度4m和采放比1：3。,当前4m以下煤层一次采全高的技术和装备已经成熟，采用放顶煤开采资源量回收率低，采空区浮煤多易自燃，应当予以禁止。实践证明，煤层厚度1214m较适合采用放顶煤开采，采放比过大不仅资源回收率低，且瓦斯涌出、顶板难以管理，对于埋藏较深、地应力较大的矿井有引起冲击地压或矿震的危险性，因此，增加了采放比1:3的限制。,8.几个问题的讨论,2煤层有煤岩和瓦斯二氧化碳突出危险。,该条与?规程?183条保持一致，主要强调对有突出危险的工作面不能采用放顶煤开采，如果采取了区域性防突措施如开采解放层，并经突出危险性检验合格包括开采过程中的检验，已经消除了突出危险性的区域，在采取必要的防护措施后，可以布置放顶煤工作面。,对于未采取区域性消突措施的，严禁布置放顶煤工作面。在采取了区域性消突措施，但在开采过程中检测发现煤层仍具有突出危险性的，应立即停止生产，进行区域性消突工作。,不允许在突出危险区、威胁区布置了放顶煤工作面后再采取局部消突措施进行回采。,8.几个问题的讨论,3坚硬顶煤、顶板采用放顶煤的限制,对顶板、顶煤的冒放性差，不能充分充填采空区，从而在采空区形成空洞，容易积聚瓦斯，不能采用放顶煤开采。,由于使用顶板或顶煤的硬度f值进行划分时存在一定困难，有些煤岩的,f值较大，但裂隙发育冒放性仍然较好，因此，直接采用了符合实际情况的综合参数“冒放性来定义。实际矿井必须根据各自的具体情况确定工作面顶板煤岩的冒放性，对顶板的冒放性要求垮落的岩石能够充填采放煤的高度，不能在采空区内留有空洞。,根据我国综放开采的应用情况和在各种条件下取得的经济技术效果和采取的技术措施，将我国综放工作面顶煤的冒放性分成4 类： 冒放性好. 顶煤能够自行垮落并能顺利放出，直接顶随采随冒，并能充满采空区. 冒放性较好. 顶煤能够自行垮落，放煤比较顺利，有时会出现大块卡口现象，但经支架破碎机构破碎后仍能放出. 冒放性一般. 顶煤能够垮落，但块度较大，放出流动性较差，为使顶煤顺利放出需进行顶煤预破碎. 冒放性差. 顶煤垮落不充分或滞后垮落，可放性差或顶煤虽能垮落但直接顶坚硬，不能随采随冒，在采空区形成悬顶，一般不宜进行放顶煤开采，否那么，需采取特殊的提高顶煤冒放性措施.选取以下7 个指标作为综放开采顶煤冒放性的分类评价指标.,放顶煤冒放性一般情况下与以下七个数据有关： 煤层的强度系数f. 取煤层的普氏硬度系数. 煤层赋存深度H. 指煤层距地表的深度，单位为m. 节理裂隙发育程度j. 目前在现场直接测取比较困难，可根据综放工作面煤壁和巷道裸露煤体的节理裂隙发育密度、裂隙面状况等，将顶煤的节理裂隙发育程度分成表1 的5 种情况. 夹石层指标 h. 顶煤体内比顶煤硬的最厚一层夹石的层厚. 随采随冒直接顶对采空区充填程度Kc. Kc =.hKp / M. 老顶级别F. 由于综放工作面老顶级别的划分还没进行深入研究，本指标取煤层分层开采时老顶的级别. 采放高度比K. K = mf / mg，其中mf，mg分别为放煤和割煤高度,8.几个问题的讨论,4对单体液压支柱放顶煤开采的限制,工作面煤层倾角较大和有冲击地压危险时，单体液压支护强度较低，工作面稳定性较差，有可能发生顶板事故，因此予以禁止。,使用木支柱、摩擦支柱的工作面初撑力难以保障，且难以在生产过程中增加支撑力，应当予以限制。,8.几个问题的讨论,对放顶煤工作面采用预裂爆破对坚硬顶板或坚硬顶煤进行弱化处理措施的规定：,采用预裂爆破对坚硬顶板或坚硬顶煤进行弱化处理时，必须在工作面尚未开采前或在距工作面30m以外未采动区进行，并制定专门的平安技术措施。严禁在工作面内采用炸药爆破方法处理未冒落顶煤、顶板。严禁进行挑顶煤顶板爆破作业。大块煤矸卡住放煤口时，严禁爆破处理。,8.几个问题的讨论,该条专门对放顶煤开采中放煤工作中出现的顶煤、顶板难以冒落，以及大块煤矸卡住放煤口的处理措施进行了规定。总的原那么是严禁在工作面放炮。,该条在制定过程中充分考虑了现场煤炭企业的现状，一方面，在工作面实施架间倾向工作面方向的浅孔放炮，可以取得较好的顶煤预裂效果，从理论上具有一定的平安性，但仍存在施工质量管理困难如钻孔开孔深度、方向角度、封孔长度和质量等，放炮效果不宜检验是否完成爆破、爆破可能造成前方煤壁片帮的难题；另一方面，可以考虑采用首分层回采并实施预裂或工艺巷顶煤、顶板预裂的措施，来保障放顶煤开采期间顶煤顶板的冒放性。因此，该条严格限制了放顶煤工作面放炮处理坚硬顶煤顶板的措施。,8.几个问题的讨论,如果采取上述措施有困难，或效果不好时，应采用分层开采。对于坚硬顶煤的情况，分层可以彻底解决直接开采该煤层。,对于坚硬顶板的问题，分层开采仍然需要在工作面实施强制放顶措施，在水力弱化等措施不利的情况下，仍然需要顶板爆破，但是，此时并无顶煤，采空区积聚的瓦斯虽仍存在，但爆破火焰引燃爆炸的危险性大大降低。,8.几个问题的讨论,对于高瓦斯、易自燃煤层，采用放顶煤开采时,的条件：,高瓦斯矿井的易自燃煤层，应采取以预抽方式为主的综合抽放瓦斯措施和综合放灭火措施。使本煤层瓦斯含量不大于,6m,3,/t,或工作面最高风速不大于,4m/s,。,规定本煤层瓦斯含量不大于,6m,3,/t,，,促使企业先抽后采；工作面最高风速限制为,4m/s,，,主要考虑工作面风速过大，一方面会使采空区瓦斯引向工作面，易造成上隅角瓦斯超限，另一方面增加采空区漏风，易造成采空区自然发火。,参考文献及资料,矿山压力及其控制 钱鸣高 刘听成主编,煤矿开采学 徐永圻 主编,煤矿平安监察培训授课题纲 段绪华主编,放顶煤开采平安管理 吴兵主编,谢 谢 大 家,
展开阅读全文