煤矿顶板事故监管技术.ppt

煤矿事故统计分类标准 1 顶板 指矿井冒顶 片帮 煤炮 冲击地压 顶板掉矸 露天矿滞坡 坑槽垮塌 2 瓦斯 指瓦斯 煤尘 爆炸 燃烧 煤 岩 与瓦斯突出 瓦斯窒息 中毒 3 机电 指触电 机械故障伤人 4 运输 指运输工具造成的伤害 如车辆撞 挤 轧人 斜井 绞车道 跑车 竖井蹲罐 皮带 刮板输送机等伤人 5 爆破 指放炮崩人 触响瞎炮伤人 火药 雷管爆炸 6 水害 指透老空水 地质水 洪水灌入井下 井下透地面水 巷道或工作面积水 充填溃水伤人 冒顶后透黄泥 流砂等 7 火灾 指煤层自然发火 外因火灾 直接使人致死或产生的有害气体使人中毒 煤层自然发火未见明火 溢出有害气体中毒 应算作瓦斯事故 地面火灾 8 其它 以上七类以外的事故 煤层顶底板构成 1 顶板 1 伪顶是指紧贴在煤层之上 极易垮落的薄岩层 厚度一般为0 3m 0 5m 常由炭质页岩 泥质页岩等硬度较低的岩层所组成 伪顶在回采时随着落煤而同时垮落 2 直接顶位于伪顶或煤层 无伪顶时 之上 一般由一层或几层厚度不定的泥岩 页岩 粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成 一般能够随回柱放顶在采空区及时垮落 3 老顶又叫基本顶 一般指位于直接顶之上 有时也直接位于煤层之上 厚而坚硬的岩层 常由砂岩 石灰岩 砂砾岩等岩层所组成 老顶能在采空区维持很大的悬露面积而不随直接顶垮落 多数煤层同时具有伪顶 直接顶和老顶 但有的煤层只有直接顶而没有伪顶和老顶 也有的煤层没有伪顶 直接顶 煤层上面就是老顶 2 底板 1 直接底直接底是指位于煤层之下 厚度较低 厚度约0 2m 0 4m的岩层 常由泥岩 页岩 粘土岩等组成 直接底遇水 风容易风化发生底鼓 支架容易插人 在倾角大的工作面由于底板容易滑落 往往引起工作面支架倾倒而发生冒顶 2 老底位于直接底或煤层 无直接底时 之下 一般由砂岩或石灰岩等坚固的岩层所组成 有的煤层下面没有直接底 紧贴着老底 顶板监管技术 监管依据 1 煤矿安全规程 中有关章节主要有 第二章的第一节 一般规定 第三节 回采和顶板管理 第四节 采掘机械 第六节 有冲击地压煤层的开采 第四章的第二节 开采保护层 第四节 突出煤层的掘进和回采 第五章的第二节 井下自然发火的预防 第七章的第三节 井下放炮 2 煤矿安全规程 执行说明中采煤作业的规定 新建和改建的矿井 新水平 新采区和采煤工作面的验收 采区设计的编制 审批 贯彻执行和监督检查的规定 采煤作业规程的编制 审批 贯彻执行和监督检查的规定 单体液压支柱使用和检修的要求 放炮说明书的编制内容 煤矿安全监管条例 关于加强顶板管理工作的若干规定 关于编制采煤工作面初次放顶和掘进贯通安全措施计划的若干规定 采煤工作面的监管 1 监管的程序采煤工作面安全监管的程序和内容包括 职工队伍的素质培训 生产技术基础管理 采煤工作现场管理 设备使用维护管理 安全生产责任制和规章制度的贯彻执行 1 生产技术基础管理 采区生产地质资料 采区和采煤工作面设计 采区和采煤工作面作业规程 采区生产接续图表 生产环节的布置 规章制度的贯彻执行 2 机采工作面的安全监管 工作面支护 特殊支架 安全出口 机巷和风巷 单体液压支柱 采空区处理 4 炮采工作面的安全监管 支护 工作面支护 成线 排距 柱距 规格 材质 接顶 柱窝 特殊支护 成线 排距 柱距 规格 材质 柱窝 撑木 文明生产 编号 爆破 炮眼排列 角度 深度 装药 炮泥 联炮线 警戒 一炮三检 制 放炮 验炮 检查顶帮 顶板事故预防 支架规格质量 空顶作业 支护的支撑力 回柱放顶 倒棚护棚 初次放顶 周期来压 薄弱环节 安全措施 2 炮采工作面支护的监管 1 支柱在工作面要布置成行 保证输送机和行人和存在支架空间的畅通 采面支柱要打成直线 排距 柱距按作业规程规定执行 煤壁采成直线 炮道和机道宽度不大于作业规程的200毫米 不少于100毫米 2 木支柱 金属支柱和单体液压支柱的规格 材质要符合作业规程要求 做到无缺柱 折桂或失修 失效支柱 顶梁要架设牢固并严密靠顶 不混用 3 密集支柱打成直线 柱子偏差不大于 100毫米 数量要齐全 打紧打牢 顶端无重楔 下端支在实底上 软底要穿鞋 4 铺设假顶和金属网时 假顶的底梁成行 放平 梁高 接头却间距符合作业规程规定 其偏差不超过 100毫米 金属网 笆片铺设整齐 选接和搭接符合作业规程规定 5 加强上下出口和三角点区域的支护 安全出口的长度 高度 宽度和超前支护符合作业规程规定 放顶线以内至巷道20米范围内支架完整无缺 物料及时运走 或码放整齐 保持行人 通风 运输畅通 6 遇破碎顶板或断层带 应改变支护方式 加强支护质量 严格按作业规程规定执行 3 工作面爆破的监管 1 检查炮眼的排列 角度 深度对工作面支护的影响 确保不致崩倒支柱 不打破顶板 不造成冒顶或片帮 2 检查炮泥 没有封泥的炮眼严禁放炮 炮泥必须装满 不准装空心炮 严禁用煤粉 块状材料或其它可燃性材料做炮眼封泥 应用水炮泥封眼 水炮泥外剩余部分 必须恩粘土填满封实 3 检查装药 装药时 应清除炮眼内的煤粉或岩粉 药卷不得冲撞和捣实 炮眼内的各药卷必须彼此密接 装药量的多少 以实现爆破装煤 顶板震动小 悬顶面积小 顶板易控制为原则 4 检查放炮和验炮 放炮前后设警戒 警戒距离采煤工作面不能小于70 100米 放炮时认真执行 一炮三检制 和 三人联锁放炮制 放炮过程中出现有煤炮 顶板来压 崩倒支架等情况 要停止放炮 进行处理 放炮后必须巡视放炮地点 认真进行敲帮间顶 检查顶板支架 瞎炮 残爆等情况 并进行处理 5 放炮后应清除顶板残留的伞檐 便于支柱接顶严密 伞檐长度超过1米的最大突出部分 薄煤层不超过150毫米 中厚以上煤层不超过200毫米 伞搪长度在1米以下的 伞搪最大突出部分薄煤层不超过200毫米 中厚以上煤层不超过250毫米 6 一次放炮的长度应根据顶板情况和输送机能力确定 放炮的长度过长会直接增加顶板压力 甚至出现冒顶 顶板破碎或遇断层带应一次少放或采取留煤垛间隔放炮 7 因地质条件变化或顶板破碎 采用留垛间隔放炮的工作面 相邻两垛贯通放炮时顶板压力最大 贯通距离应在作业规程中明确规定 严禁在工作面两端三角点处贯通 4 采煤工作面顶板的监管 1 支架的规格质量应符合要求 支柱要迎山背牢 支柱要垂直于底板 倾斜煤层支柱要有迎山角度 底板必须刨底窝 硬底板要刨成麻面 木垛必须与顶板接触严密 2 支护要及时 不准空顶作业 采煤机割煤后要跟机支护 移运输机时应及时架设支架或支柱 加强上下出口及上下顺槽的支护 及时更换断梁折柱的支架 3 金属支架的支撑要符合要求 工作面使用的金属支柱必须有足够的支撑力 发现支柱损坏或支撑力不符合标准时 应及时修理和更换 4 认真做好回柱工作 按规定设置特殊支架 回柱放顶前 要全面检查放顶的安全工作 清理好退路 回柱放顶坚持按规定顺序进行 在顶板压力大时 应架设临时支架 工作面上下出口的采空区域 不得留有悬顶 受力大的支柱回撤 应加倍注意 不能麻痹 5 防止放炮崩倒棚子 炮眼布置要合理 装药量要适当 支柱的质量要牢固有劲 炮道合乎要求 6 工作面要保持直线和直倾斜 当工作面呈外倾时 容易发生片帮和冒顶 尤其是在初采时 更为严重 当工作面呈内倾时 回柱放顶的大块矸石冲倒工作面支柱 也容易发生冒顶 7 初次放顶和周期来压时的措施要有力 初次放顶前 老顶呈双支梁状态 必须采取安全措施 严格执行放顶的安全技术规定 8 坚持正规循环作业 因为正规循环作业 顶板暴露的时间短 顶板压力小 支柱不易折断 可以有效控制顶板 9 抓好容易冒顶的薄弱环节 整体推移运输机要采取必要的安全措施 机头 机尾 上下三角点 破碎顶板和地质构造区域应加强管理 10 坚持执行必要的制度 如敲帮问顶制度 验收支架制度 岗位责任制度和顶板分析制度等 都是防止冒顶事故的具体措施 采场冒顶事故 A366工作面长度为149m 走向推进长度为440m 倾角32 煤层平均厚度为2 2 4m 煤层直接顶板为黑灰色粉砂岩 厚16米 呈层状 性脆 节理发育 直接底板为黑色泥岩 采用走向长璧后退式回采 一次采全厚 全部陷落法管理顶板 工作面支护使用HZWA型金属支柱和HDJA型金属顶梁 最大控顶距为5m 最小控顶距为4m 爆破落煤 笨溜子运煤 采用一班放炮 一班采煤 一班准备的作业方式 日进一循环 循环进度为1m 事故经过 5月8日三班正式开采 至5月21日已开采4m 5月22日反帮回采 5月24日一斑在工作面下半部 二班维护工作面 三班在工作面下部继续回采 25日一班在工作面下部进行第二次放顶 上部进行初次放顶 工作面上部放顶距上口11m时 工作面上部全面来压 其中靠煤璧侧的116号棚子以下的13架棚子片帮严重 停止放顶 二班打撑柱维护工作面 由于二班没有处理完 所以工作面没有放炮 25日三班矿 区领导对该工作面的安全生产作了布置 人员大井后 队长检查完工作面便分派工作 共分派7组人采煤 每组2人 其余人员运料 这时 技术队长等人来到工作面中部 发现顶板掉渣 有劲 沿工作面走向方向出现裂缝 宽0 112m 深1 1m 并用杏条棍做了4次塞缝试验 认为有险情 就让工人撤离10架棚子以外 队长安排工人打了顶柱进行简单处理 指令工人进人岗位作业 又安排放炮 20点30分 放炮员在距上口24 5m 距下部作业人员51m处放炮时 第三声炮响后 下部发生冒顶 冒顶区走向宽2 5m 倾斜长25 1m 共埋6人 经过21小时35分钟的奋力抢救 将被埋的6人全部扒出 其中有的死亡 事故原因 1 工作面支架稳定性较差 煤层倾角32 单体摩擦支柱 稳定性差 当发生局部冒顶 并且顶板出现走向相倾斜裂缝或上部离层时 顶板就会整体向下滑动 支架倾倒 导致大面积冒顶 这是由于单体支架之间沿倾斜方向没有很好地连接 虽然有连环撑木 但有时因放炮松动 位移或被崩掉 支柱之间彼此孤立 因此稳定性差 2 采场管理不合理 作业规程规定开采5个循环后 进行初次放顶 冒顶前工作面已放两次顶 第一次放顶的长度为100 7m 第二次放顶长度为36 4m 没有放顶的长度为11 5m 这就便工作面顶板压力的分布很不均衡 回柱放顶也存在问题 在采空区内有16架棚子没有撤出 使采空区顶板不能及时冒落 增加了顶板的压力 工作面的特种支架按作业规程要求应架设18架抬棚 实际只有4架 其中一架缺腿 上口木垛没有架设 使工作面基本支架的工作阻力过大 开采进度慢 该工作面因劳力不足相管理不善 5月8日至5月21日 14天共采4m 顶板悬露的时间较长 下沉量大 超前压力破坏了煤体内顶板完整性 使其产生裂缝 致使煤璧处漏顶 3 对回采工作面初次放顶认识不够 该工作面第十次放顶后 采空区顶板基本没有冒落 但放顶人员也错误地认为初次放顶已经结束 在没有采取相应措施的情况下 就正常采煤 致使空顶面积增大 压力增加 4 临场经验不足 冒险作业 队长到工作面检查后 认为没有什么问题 对矿 区意见没有全面执行 没有把处理漏顶作为首要任务 当技术队长发现险情 将作业人员撤离险区后 队长只作了简单处理 凭经验认为没有问题 就组织生产安排放炮 从而诱发了冒顶 监管程序 1 掘进工作面的监管程序打眼 装药放炮 通风 装岩 支护 检查顶帮 敷设轨道 2 作业规程的监管程序 编制 审批 贯彻 执行 3 支护的监管程序棚架 柱窝 棚腿 棚梁 顶帮 撑木 楔子碹砌 地槽 支模 砌墙 砌拱 充填锚喷 打锚杆眼 安装锚杆 清洗岩帮 浆喷 养护 掘进工作面的监管 1 一般规定 1 巷道和硐室掘进施工前 应编制掘进作业规程 经批准后 方可施工 必须一次成巷 2 采用平行作业时 平巷不得由里往外进行支护 超过10 倾斜巷道 每段内不得由上向下进行永久支护 锚喷除外 在倾斜巷道中施工 应设有防止跑车和坠物的安全设施 3 采用掘进和支护单行作业时 在前一段的永久支护尚未完成时 不得继续掘进 永久支护前端距掘进工作面不得大于40米 在顶板压力特别大的地区或易风化 膨张的软岩中 要采取短掘短砌 喷 法施工 4 通过松软破碎地带的大断面巷道和硐室 独立施工的超前导硐 其长度不应超过30米 在特软岩层或破碎带中 采用两侧导硐法施工时 导硐长度不应超过4米 导硐的刷砌 喷 与掘进不得采用平行作业 如采用平行作业时 必须设有满足人员出入及通风的安全出口 5 在长距离巷道施工中 应设置躲避硐室 倾斜巷道每掘进40米 平巷根据施工需要 设一躲避硐室 硐室深度不小于2米 不大于5米 6 巷道掘进临时停工时 临时支护要紧跟工作面 并检查好巷道所有支护 保证复工时不至冒落 7 巷道掘进施工中 必须标设中线及腰线 用激光指示巷道掘进方向时 所用的中 腰线点一般应不少于3个 点间距离以大于30米为宜 用经纬仪标设直线巷道的方向时 在顶板上应至少悬挂3条垂线 其间距一般不小于2米 垂线距掘进工作面一般不宜大于30米 标设巷道的坡度时 每隔20米左右设置3对腰线标帆其间距一般不小于2米 2 巷道掘进的监管 1 巷道的掘进断面 不得小于设计规定 其局部超高和每侧的局部超宽 不应大于设计规定150毫米 平均不应大于75毫米 2 凡煤 岩掘进 要根据巷道规格 岩石性质编制循环放炮数目 位置 深度 装药量 放炮顺序 放炮距离等爆破说明书 3 掘进工作面打眼前 找净顶板两帮的浮石 打掏槽眼时 对侧的矸石必须清除 最外圈炮眼位置必须与设计荒断面保持相当距离 一般为100 250毫米 4 掘进工作面距煤层5米时打探眼 探清煤层和瓦斯漏出情况 探眼深度超前炮眼深度800毫米以上 探眼数量两个以上 如果发现瓦斯大量泄出或有其它异状时 及时报告矿调度 5 对岩掘进巷道相距15米时 要停止一头掘进 用放炮方法 距贯通地点5米时 开始打探眼 探眼深度要超前炮眼深度0 6 0 8米 6 掘进工作面与旧巷贯通时 贯通前由队长 组长到贯通地点检查 并将对方巷道内的设备 工具和电缆等加以可靠的保护或运出贯通地点 相距10米贯通时 放炮前由班 组 长指派警戒员到所有通向贯通地点的道口进行警戒 双方要规定好联系信号 距贯通点5米时 开始打探眼 7 严格执行防尘措施 凡是岩石掘进工作面一律执行水打眼 装岩洒水 严禁干打眼 8 工作面禁止装药与打眼平行作业 装药要指定专人负责 其它无关人员不准装药 炮眼装药后 剩余的空隙要全部用黄泥封满 9 放炮母线必须悬挂 不得与钢轨 管子 风筒 电缆 电线 信号等金属物体靠近 放炮地点距工作面距离必须符合作业规程规定 10 放炮前 班组长要亲自布置警戒员到警戒线和可能进入放炮地点的所有通路道口担任警戒 警戒处要有放炮的标志 如警戒牌 栏杆或红灯罩等 放炮时必须执行 一炮三检 制 三人联锁放炮 制和瓦检员不在放炮员不准放炮的制度 放炮后 放炮员和班组长 必须待炮烟排出后进入工作面检查顶板 支架 瓦斯捎尘 瞎炮 残炮等情况 如有危险必须立即排除 之后 作业人员方准进入工作面作业 工作面放炮后发现残炮时 禁止用铁器掏 炮或用风扫残炮 11 掘进工作面禁止放糊炮 3 巷道支护 1 掘进工作面临时支架和永久支架必须使用好前探铁刹杆护顶 前探距离不得超过一架栅距 后面要别在两架栅梁五 锚喷巷道要采用吊环前探梁端头临时支护 严禁空顶作业 2 临时支护距工作面的距离 应根据岩层条件 一般不大于2米 锚喷巷道不小于3 4米 软岩层应紧跟工作面 3 倾斜巷道的棚子 必须保持足够的迎山角 每隔10米两帮各打2 4个托钩 棚子间用铁丝联系好 每节棚要打2根劲木 每架栅打4 5个扣木 以防棚子推倒 岩层条件 一般不大于2米 锚喷巷道不小于3 4米 软岩层应紧跟工作面 4 斜巷掘进工作面上方要设牢固的安全挡板 距工作面上方20米处 要设安全栏遮挡 5 碹体和顶帮之间必须用不燃物充满充实 6 砌旋用的碹胎 使用前要进行检查挑选 每架碹胎组立完后 至少要打3个压顶楔子 跨度超过5米的巷道砌碹拱时 碹内必须打上顶子 防止碹胎变形或塌落 7 砌碹翻砰应先检查施工地点前后巷道的顶板压力情况和棚子质量情况 并将翻棚附近的棚子进行加固 斜巷要打好顶子或补齐劲木 用铁丝联系好 8 砌碹翻棚空顶距离 顶板岩石坚硬 无浮石最大不超过5米 一般为2米 顶板压力大 浮石较多 每次只准翻1架砌1米 翻棚后要进行找顶 顶板不好时 要采取临时挑顶办法护顶 9 大断面巷道施工必须架设牢固的脚手架 脚手架上面不准存放过多的材料 脚手架上面有人工作时 禁止在脚手架下面进行其它工作 10 在交叉点施工时 木支架巷道中的支巷开口处 应架设台棚后 才能迸行文巷掘进 交岔点的牛鼻子与其背后岩层间的空隙必须用混凝土充填严实 如空隙超过250毫米 允许甩坚硬的毛石充填并用砂浆灌碹 11 锚喷支护 1 锚喷眼的方向要与岩层面或主要裂隙面垂直 当岩层与裂隙面不明显时 可与周边轮廓垂直 2 锚杆眼的直径 深度 间距及布置形式 要符合设计要求 间距允许偏差不得超过200毫米 深度允许偏差 一般金属锚杆不得超过 50毫米 树脂锚杆不得大于5毫米 3 锚杆安装前 要先用压风清煤 托板应紧贴岩石 接触不严时 必须用水泥砂浆填实 不准用木材 石块等材料垫上 4 固结锚杆的砂浆标号不应低于200号 水灰比为0 38 0 45 注浆要饱满 5 木锚杆外楔安装方向应与托板顺绞垂直 6 砂浆终凝或树脂固化前不得碰撞杆体 7 钢筋网要随岩石铺设 间隙不应小于30毫米 8 钢筋网与锚杆要连接绑扎牢靠 9 在松软 膨胀性岩层中进行锚喷支护时 喷射前不得用水冲洗岩石 锚喷作业应紧跟掘进工作面 放炮后应立即喷一层混凝土临时支护 厚度不应小于50毫米 10 在过断层 破碎带 冒顶区进行锚喷支护时应打超前锚杆护顶 11 在围岩有淋水 滴水的情况下 锚喷作业前要先做好防治水工作 采煤工作面冒顶事故的基本规律 1 顶板类型顶板类型往往是两头大 中间小 较软的 破碎或不稳定顶板 和硬的 坚硬顶板和部分稳定顶板 顶板事故多 约占全部工作面顶板事故的70 80 一般顶板 中等稳定和部分稳定顶板 事故少 约占20 30 破碎顶板事故特点是 零打碎敲 一次事故伤亡人数虽少 但频繁发生 较难预防 它约占工作面顶板事故65 75 坚硬顶板事故特点是大面积冒落 往往造成一次死亡3人以上的重大恶性事故 2 冒顶地点 煤壁线 切顶线和工作面端头的事故较多 煤壁线附近 即在无支柱空间内的事故约占40 70 煤壁线的冒顶事故中 又以输送机弯曲段更为严重 因为该处往往是或者接近沿工作面倾向或走向支承压力集中区 再者 机采工作面不能充分保证采煤机割煤后对裸露顶板的及时支护 造成空顶所致 放顶线附近事故约占15 30 主要是我国单体支柱尤其在摩擦支柱工作面较多 回柱不安全所造成 工作面上下出口处事故约占15 30 主要是该处空顶面积大 处于采场沿走向相倾斜支承压力叠加处 维护困难 且作业交叉 人员往来频繁 加之机械设备较为集中片如运输机头机尾 电机 减速器及采煤机牵引锚链联接装置等 使用维护不当 容易造成事故 3 支护形式与支护机极化程度 从木支柱和金属支柱的支护形式看 木柱帽的事故最多 1980年据黑龙江各局统计 以木支柱工作面每采百万吨煤死亡率为100 计算 则摩擦支柱 木柱帽工作面为90 磨擦支柱铰接顶梁工作面为40 支护机械化程度 与顶板事故关系极大 据统计摩擦支柱工作面顶板事故比综采工作面高6 9倍 比单体液压支柱工作面高2 4倍 采面顶板事故率随支护形式的改进和支护机械化程度的提高而降低 4 矿压 冒顶事故多发生在顶板来压期间 约占顶板事故总数的60 70 尤其是直接顶相老顶初次垮落时事故较多 据实测资料整理 大多数工作面老顶来压时的动载载系数为1 2 1 8 坚硬顶板条件下高达2 3 来压时煤壁片帮 顶板拉槽 无支柱空间局部漏顶和冒顶增多 顶板坚硬时往往大面积断裂台阶下沉骤增 从而多数造成推垮型事故 5 煤层条件 煤层倾角超过25 后 支架 柱 的稳定性差 顶板事故多 煤层厚度或采高大于2 5m时 容易发生片帮冒顶 具有复合顶板结构的煤层顶板事故较多 且预兆不明显 厚煤层全部陷落法的下分局开采和单一煤层的仰斜推进开采也具有顶板事故较多的趋向 6 回采工序 在工作面各项工序中 回柱放顶时发生的事故较多 约占30 50 据有的矿务局统计 回柱放顶时的顶板事故大部分发生在采高超过1 8 2 Om的煤层 并多在工作面分段回柱接茬处且常常发生在回柱时打完最后一锤的瞬间 7 地质构造 地质构造如断层 褶曲 无炭柱等往往使顶板变得破碎 地质构造区内顶 底板起伏变化容易使煤璧片帮或采空区冒落肝石推倒支架 有时断层带附近也可能整块顶板失稳而推倒支架造成冒顶 顶板事故的分类 1 压垮型冒顶 老顶来压时的压垮型 厚层难垮顶板大面积 2 漏冒型冒顶 大面积漏垮型 局部漏冒型 靠煤帮附近的局部 工作面两端的局部 放顶线及其附近的局部 地质破坏带附近的局部 3 推垮型冒顶 复合顶板推垮型 金属网下推垮型 大块孤立顶板旋转推垮型 冲击推垮型 4 综合类型冒顶 压垮型冒顶的预防措施 顶板条件压垮型冒顶除老顶来压时的压垮型冒顶和厚层难垮顶板大面积冒顶外 在一定条件下 也可能发生直接顶导致的压垮型冒顶 当煤层上面有老顶而直接顶厚度又较小时 采场会出现老顶来压 而老顶来压时可能发生压垮型冒顶 若直接顶厚度不到采高的2 4倍 则直接顶冒落后不能填满采空区 开始时 老顶在采空区上方呈双支点梁状态 老顶岩梁将自身及其上部岩层的重量主要加到采空空间周围的煤体上 这时老顶不会对工作面造成很大压力 初次来压 随着工作面推进 梁跨度愈来愈大 老顶逐渐弯曲下沉达到极限跨距时 就断裂下沉 采面内顶板下沉加快 煤壁片帮严重 支柱受力增大 当采面过老顶断裂线时 甚至发生顶板台阶下沉 老顶初次来压步距 一般为20 35m 有时更大 老顶初次来压后 随着回采工作面继续推进 老顶岩梁周期性断裂下沉 工作面内将出现顶板下沉加快 煤壁严重片帮 支柱受载增大 以及顶板台阶下沉等老顶周期来压现象 图7 40 老顶周期来压步距 一般为初次来压步距的1 2 1 4 老顶断裂下沉后 可能形成平衡结构的老顶岩块在其相对运动后导致的 也可能是不能形成平衡结构的老顶岩块在其断裂下沉后导致的 工作面上方的老顶岩块 在其迅速下沉时 总会通过直接顶对回采工作面的支架施加压力 靠采空区一两排柱子受力将最大 这时 如果支柱的可缩量不够或下缩速度很小 就可能被损坏而导致冒顶 不过冒下的只是直接顶岩块 老顶岩块因一端支于采空区冒矸上 一端支于工作面煤壁上 并不会冒下 预防措施 1 合理设计采场支柱 使支柱具有足够的支撑力和可缩量 当老顶来压比较强烈时 要选用可缩量较大的支柱 有时要选用具有大流量安全阀的支柱 并加强后排支柱的支撑强度 2 要进行顶板断层情况的预测预报 遇到平行于工作面的断层时 当断层刚露出煤壁 就要加强该段工作面的支护 不得正常回柱 并扩大该段工作面的控顶距 如果工作面用的是金属支柱 还要用木支柱替换金属支柱 待断层进入采空区后再用绞车回柱 直接顶导致的压垮型冒顶 顶板条件 由于构造 采动等原因 使采场工作空间上方某部分直接顶与其周围岩体产生断裂 当这部分直接顶整体向下运动时 有可能造成压垮型冒顶事故 机理 当与岩体脱离的直接顶垂直层面方向向下运动时 采场支架的支撑力不足 因而导致压垮型冒顶 预防措施 1 采场支护强度要能自始至终平衡直接顶或垮落带岩层的重量 底软时必须穿鞋 力求以支柱的初撑力就能平衡直接顶或垮落带的岩重 以避免直接顶或垮落带离层 2 开采下分层时不要留煤皮 以免增加支架的载荷 如因条件限制非留煤皮不可 要相应增加支柱的初撑力或支柱密度 3 在构造或采动破坏严重的区域进行工作面收作时 除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外 应采用绞车远距离回柱 漏冒型冒顶的预防措施 顶板条件 当直接顶异常破碎 而煤层倾角又比较大时 可能发生大面积漏垮型冒顶 煤层倾角较大 直接顶又异常破碎 采场支护系统中如果某个地点失效发生局部冒顶 在自然安息角以上的破碎顶板就要沿安息角冒落 使其下方支架失稳 如此由下而上连锁反应 有可能从原来局部冒顶地点开始 沿工作面往上至回风巷全部漏空 导致垮工作面 预防措施 1 选用合适的支护 使工作面支护系统有足够的支撑力和可缩量 2 顶板必须背严接实 3 严防放炮 移输送机等工序推倒支架 防止出现局部冒顶 局部漏冒型冒顶 1 靠煤帮附近的漏冒由于原生或构造等原因 在一些煤层的直接顶中因存在多组交叉裂隙而形成某些散离岩块 一些矿区根据其形状特征称之为 人字劈 升斗劈 锅底石 将军帽 驴槽石 等 这些镶嵌在直接顶中通常具有光滑破裂面的孤立岩块 在采煤机采煤或爆破落煤后 如果支护不及时 就可能在无任何预兆的情况下突然冒落 造成局部漏冒型冒顶事故 由于第一排支柱的初撑力不够 容易使机道上方直接顶板过分变形破裂 从而导致局部漏冒 当采用爆破法采煤时 如果炮眼布置不当或装药量过多 可能在放炮时崩倒支架从而导致局部漏冒 当老顶来压时 煤壁附近直接顶可能破碎 如果煤层本身又因强度低而片帮 从而扩大了无支护空间 也会造成局部漏冒 此外 网下采煤可能出现破网漏冒 靠煤帮附近局部漏冒导致的死亡事故较多 必须严加防范 预防靠煤帮附近局部漏冒的措施 1 提高第一排支柱的初撑力 以减小机道上方直接顶板的下沉量 2 采用能及时支护悬露顶板并能减小端面距的支架 例如采用错梁直线柱支架 沿工作面铰接顶梁与盯型长钢梁交替配合支架 n型长钢梁对栅迈步支架 以及铰接顶梁在机道上方配合短顶梁支架 3 炮采时 炮眼布置及装药量应合理 尽量避免崩倒支架 4 尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交 避免煤壁片帮 一旦片帮应超前支护 防止冒顶 综采工作面的冒顶主要是靠煤帮附近的漏冒 2 工作面两端的漏冒 工作面两端的漏冒 包括输送机机头机尾处局部漏冒 也包括与工作面相接的一段巷道中的局部漏冒 工作面两端 经常要进行机头机尾的移置工作 机头机尾处一般是架设抬棚支护 移置机头机尾时需拆除抬栅下的支柱 如果造成直接顶下沉 就可能导致破碎顶板或孤立岩块冒落 预防工作面两端漏冒的措施 1 巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长钠梁抬棚 托住原巷道支架的梁头 这一对抬棚也是迈步前移 而且与工作面第一架抬栅梁距不应超过0 7m 2 距工作面煤壁l0m范围内的巷道 要对巷道支架加设双中柱 距工作面煤壁10 20m范围内的巷道 要对巷道支架加设单中心柱 3 放顶线附近的漏冒 放顶线上支柱受力不会是均匀的 当人工回拆受力较大的柱子时 往往柱子一倒下 顶板随即垮落 如果回柱工人来不及退到安全地点躲避 就可能造成人身事故 这种情况在分段回柱回拆最后一两根支柱时尤其容易发生 预防放顶线附近漏冒的措施 不在于护住顶板不让垮落 而在于保证回柱工人不因放顶工作而造成人身事故 如果工作面是摩擦支柱 可以在这些柱子的上下各支一恨木支柱作为替柱 然后回拆摩擦支柱 最后用绞车回木替柱 较好的办法是工人在有支护的工作空间进行远距离回柱 如用长柄锤退楔 用绞车或倒链拉柱子等 采用单体液压支柱的工作面 工人也可以在有支护的工作空间 用带链条的楔子卸载 用机械手段远距离拉柱 以保证回柱工人的安全 如果工作面用的是木支柱 可以直接用绞车回柱 4 地质破坏带附近的漏冒 地质破坏带顶板往往较破碎 容易造成漏冒 因此要特别加强支护 不仅该地段的支柱密度要增大 而且要视顶板破碎的程度加强护顶工作 迎着岩块可能滑下的方向加戗柱 复合顶板推垮型冒顶的预防 典型的复合顶板有如下三个特征 1 煤层顶板由下软上硬不同岩性的岩层所组成 2 软 硬岩层间夹有煤线或薄层软弱岩层 3 下部软层的厚度一般在0 5 3 0m之间 复合顶板推垮型冒顶的特点 1 冒顶前采场顶板压力不大 支架没有压缩变形及损坏 2 多数情况下 冒顶前采场顶板已沿煤帮断裂 3 冒顶后支柱只是倾倒 多数是沿煤层倾斜方向向下倾倒 也有向采空区倾倒的 4 冒顶后上部硬岩层大面积悬露不垮 个别情况是垮落几个大块 5 冒顶在任何工序都可能发生 但多数是发生在回柱放顶过程 6 冒顶多发生在开切眼附近 7 多数情况是冒顶前没有明显征兆 推垮发生时速度快来势猛 有时推垮前有征兆 能发现靠采空区支柱向下倾斜 沿煤帮及采空区边顶板掉碴 因而来得及撤人 复合顶板推垮型冒顶的地点 1 开切眼附近 在这个区域 顶板上部硬岩层两侧都有煤体支撑 不容易下沉 这就给下部软岩层的下沉离层创造了有利条件 2 地质破坏带 断层 裂隙等 附近 在这些地点 顶板下部软岩层容易形成六面体 3 尖灭构造附近 采场顶板存在尖灭构造 既容易形成六面体 又可能给六面体以去路 4 旧巷 走向的或倾斜的 附近 由于旧巷顶板已破坏 增加了在顶板岩层中形成六面体的可能性 5 掘进工作面上下平巷时破坏了复合顶板的地点 破坏了下平巷的复合顶板 不仅给六面体的形成创造了条件 而且还给六面体以去路 破坏了上平巷的复合顶板 也能增加形成六面体的可能性 6 局部漏冒区附近 7 倾角大的地段 由重力作用而令六面体沿倾斜下推的力增大 8 顶板淋水地段 因有水导致岩块间摩擦系数减小 总阻力将大为减小 9 煤底或软底地段 这些地段支柱容易钻底 导致软硬岩层离层 复合顶板推垮型冒顶的防治措施 1 提高单体支柱的初撑力支柱初撑力小 往往导致复合顶板中软岩层离层 反过来又使工作面支架不稳定 为解决这个1问题 必须提高单体支柱的初撑力 使初撑力不仅能支承住顶板下位软岩层 而且能把软岩层贴紧硬岩层 让其间的摩擦力足够阻止软岩层下滑 从而支架本身也能稳定 2 选用稳定性能好的支架或加强支架的稳定性 1 有条件时 用掩护式或支撑掩护式支架代替单体支架 2 采用 整体支架 3 消除形成复合顶板推垮的条件 1 应用俯斜长壁工作面或应用伪俯斜工作面 并使垂直采面方向的向下倾角达4 6 2 掘进上下平巷及开切眼时尽可能不破坏复合顶板 3 工作面初采时不要反推 大块孤立顶板旋转推垮型冒顶 当顶板存在由断层 裂隙 层理或薄弱岩层切割成的大范围孤立顶板时 孤立顶板可能旋转而下 把工作面支柱向煤壁推倒 造成推垮型冒顶 大范围孤立顶板有时厚度可达6m 长度可达20m左右 宽度可以自煤壁到采空区悬顶处 岩性一般是中等稳定及以上 在采空区往往出现悬顶 当顶板中存在大块孤立岩块 其面积 体积比大范围孤立顶板小 时 回柱后孤立岩块就会旋转而下 从而推倒采场支架造成放顶线附近的小范围冒顶 此外 在金属网假顶下回柱放顶时 由于网上有大块岩块 也会发生上述的因岩块旋转而推倒支架的小范围的推垮型冒顶 预防大范围孤立顶板或孤立岩块旋转推垮型冒顶的措施 1 提高工作面支架的初撑力和稳定性 尤其是后排支架的初撑力和稳定性 2 在切顶线应用墩柱或特种支柱切顶 3 加强地质及采场观测工作 判断孤立顶板或孤立岩块的范围 在孤立顶板或孤立岩块范围内加强支护 扩大控顶距且不要进行回柱作业 如果工作面中使用的是单体金属支架 要用木支架替换金属支架 待孤立顶板或岩块全部都处在放顶线以外的采空区时 再用绞车回柱 冲击推垮型冒顶 当煤层顶板的下位岩层容易离层时 可能发生冲击推垮型冒顶 1 下位岩层先离层 然后上位岩层中掉下大块矸石砸在下位己离层了的岩层上 导致推垮型冒顶 2 下位岩层先离层 当上位岩层折断急剧下沉时 冲击已离层了的下位岩层 导致推垮型冒顶 预防冲击推垮型冒顶的主要措施 1 提高支柱的初撑力及支护系统刚度 避免下位岩层离层 2 提高支护系统的稳定性 尤其是后排支护的稳定性 避免被推垮 在放顶线应用墩柱或特种支柱就是一个很好的办法 采空区冒矸冲入采场推垮型冒顶 如果煤层之上直接就是石灰岩等较坚硬岩层 当其呈大块在采空区垮落时 可能顺着己垮落的矸石堆 冲入采场 推倒采场支架 从根部推倒支柱而不是从顶部 从而导致推垮型冒顶 预防采空区冒矸采场推垮型冒顶的措施 1 用挑顶等办法使采空区小块冒矸超过采高 从而使大块冒矸无法冲入采场 2 提高墩柱或特种支柱的初撑力及稳定性 3 用墩柱或特种支柱切断顶板 一方面减小冒矸面积 一方面阻挡冒矸使其不得冲入采场 攀煤太平煤矿 4 6 重大顶板事故 大倾角煤层上山掘进头煤 岩冒落事故时有发生 在地质构造带施工更容易发生 全省倾角大于25的煤层占58 在这类巷道施工中 要制定可靠的安全技术措施 加强顶板和掘进头管理 特别要禁止人员在施工的上山巷道内放炮 矿井概况及灾区情况 太平煤矿面积约12 5平方公里 设计生产能力75万吨 年 煤层倾角一般在45 75之间 低瓦斯矿井 煤尘有爆炸危险 主井平硐开拓 压入式通风 现正在开采第二水平 900 采煤方法以仓储 长壁 柔掩为主 运输方式采用3吨矿车架线机车运输 事故地点 在 900水平南二采区23117仓储采煤工作面第11上山 该工作面走向长度505米 倾斜长度47米 煤层厚度最大1 72米 最小0 81米 平均1 36米 煤质松软 煤层倾角平均54 最大58 最小45 直接顶为4 48米的厚层状粉砂岩 直接底为1 4米的中厚层状细砂岩 工作面内在回风巷距2307石门475米处 运输巷距2308石门469米处有一斜交的f325逆断层 落差为0 45米 0 3 0 6米 工作面以南的25118工作面未掘进 以北的23118工作面已回采 上部的23115工作面已回采 下部为900水平煤柱 工作面采用仓储式采煤法开采 已开采9个仓 第10仓已拉开仓门 正掘进的11上山已掘进28米 上山支护为及排戴帽点柱支护 排距0 9米 柱距1 2米 事故经过 2002年4月6日14时40分 当班班长汪志成点名 当班在册人数24人 出勤17人 生产副队长黄清山强调了安全注意事项后 班长汪志成进行分工 唐良强 蒋先江 陈仪杰三人负责掘进上山 唐良强为组长 陈仪杰为放炮员 另外一人放9号仓 四人扩10号仓 余下人员装车和运溜子板 当班人员于16时30分到达 跟班队长赵明东到11上山查看 未发现异常变化 然后到10号仓内跟班 唐良强 蒋先江 陈仪杰三人在11上山下口将支护材料准备好后到掘进头开始作业 三人在掘进头打眼装药后退至距喷头8 5米处的上山躲避硐内 于19时40分放炮 放炮后喷头随即垮落下大量的松散煤 将整个上山 也括躲避硐 和上山下口的溜道堵塞 事故发生后 跟班队长从10上山到风道电话向采区调度汇报 区 矿得到汇报后立即组织人员进行抢救 由于冒落煤量大 抢救过程中共运出煤160余吨 施救困难 出煤速度慢 于次日9时30分才将遇难人员从躲避硐救出 经医生诊断3人已死亡 事故原因 1 11上山掘进3名作业人员违反作业规程 禁止在上山内放炮 的规定 违章在上山躲避硐内放炮 因煤体松软 放炮后掘进头大面积片帮 大量的松散煤堵塞满上山 将这三人埋住 是此次事故发生的直接原因 2 安全生产责任制落实不到位 现场安全监管不力 在实际生产过程中 对职工在躲避硐内放炮的违章行为 班 队 区及现场安监人员并未引起高度重视 没有采取坚决措施予以制止 违章行为时有发生 是导致事故发生的主要间接原因 3 类似事故教训未认真吸取 矿曾多次发生上山片帮堵人事故 并致人死亡 但没有引起足够的重视 没有制定有效的技术防范措施 对职工习惯性违章也没有采取有力的监督管理措施未制止和杜绝 是这次事故发生的重要间接原因 4 作业规程的编制针对性不强 审批把关不严 贯彻 落实不到位 在规程中对已预见的灾害缺乏有效的防范措施 没有严格执行 规程 第47条在大于25度上山施工中将溜煤道与人行道分开的规定 贯彻执行不到位 职工对规程的具体内容掌握不准确 6 事故现场三人集体违章 另外调查组在对放炮员 班长 安监员的调查时 发现他们连 一炮三检制 和 三人联锁放炮制 这些基本的安全常识都不完全掌握 是此次事故发生的一般间接原因