《煤矿顶板管理》PPT课件.ppt

掘进顶板管理 2020 3 30 2 主要内容 一 近年顶板事故概况二 巷道支护三 掘进顶板管理三 顶板事故的防治四 顶板事故的处理 第一章近年顶板事故概况 顶板事故虽然不像瓦斯 水害 火灾事故那样给煤矿造成灭顶之灾 但其发生频率高 在煤矿各类事故中所占比例大 1煤矿顶板事故变化趋势2004 2008年的5年间 全国煤矿共发生顶板事故7754起 死亡9009人 分别占同期煤矿事故起数和死亡人数14267起 死亡23712人的54 3 和38 5年间 顶板事故起数和死亡人数分别由2004年的1985起 死亡2309人 逐步下降到2008年1032起 1222人 下降了48 0 和47 1 2020 3 30 5 2004 2008年顶板事故统计 2不同类型煤矿顶板事故情况 在2004 2008年的5年间 国有重点 国有地方 乡镇集体三类煤矿发生顶板事故的情况 1 国有重点煤矿 5年间国有重点煤矿顶板事故呈持续下降的趋势 事故起数和死亡人数分别由2004年的170起 死亡189人 下降到2008年91起 128人 分别下降了46 5 和32 3 平均每年国有重点煤矿发生顶板事故140起 死亡165人 分别占国有重点煤矿事故起数和死亡人数的37 6 和23 7 2 国有地方煤矿 5年间国有地方煤矿顶板事故起数和死亡人数分别由2004年的323起 死亡362人 下降到2008年的103起 120人 分别下降了68 1 和66 9 平均每年发生顶板事故199起 死亡230人 分别占国有地方煤矿事故起数和死亡人数的51 2 和40 9 3 乡镇个体煤矿 5年间乡镇个体煤矿顶板事故起数和死亡人数分别由2004年的1493起 死亡1760人 下降到2008年838起 974人 分别下降了43 9 和44 7 平均每年发生顶板事故1012起 死亡1408 分别占乡镇个体煤矿事故起数和死亡人数的57 9 和40 4 总的说来 这5年时间里 在三类煤矿中 虽然国有地方煤矿顶板事故下降幅度最大 但乡镇个体煤矿顶板事故的下降幅度也高于国有重点煤矿 究其原因 主要是这5年的时间里 通过强有力的整顿关闭措施 有效地推动了乡镇个体煤矿开采技术装备水平和安全生产管理水平提高 2不同类型煤矿顶板事故情况 3不同省区煤矿顶板事故情况 不同省区煤矿顶板事故灾害的严重情况也不尽相同 2006 2008年3年间发生顶板事故最多的是贵州省 平均每年发生顶板事故215起 死亡244人 其次是四川省 发生213起 死亡232人 居第三位的是重庆 发生154起 死亡167人 根据2006 2008年3年间全国平均煤炭产量计算 全国煤矿顶板事故百万吨死亡率平均为0 613 其中顶板事故百万吨死亡率最高的省区是 重庆市为5 946 湖北省为5 227 湖南省为3 041 四川省为3 019 顶板事故百万吨死亡率最低的省区是 内蒙古自治区为0 037 山东省为0 086 山西省为0 28 最高与最低省区相差158倍 4不同作业场所顶板事故发生情况 通过2004 2008年间的统计资料表明 明确有发生地点的顶板事故496起 死亡786人 发生在回采工作面的206起 死亡342人 分别占43 5 和40 6 其中较大以上事故29起 死亡120人 分别占5 8 和15 3 发生在掘进巷道的210起 死亡312入 分别占42 3和39 7 其中较大以上事故26起 死亡105人 分别占5 2 和13 4 发生在其他场所 含井筒 硐室等地点 的80起 死亡132人 分别占16 1 和16 8 其中较大以上事故9起 死亡39人 分别占1 8 和5 O 5不同月份顶板事故发生情况 通过对5年间顶板事故发生情况分析 每年的12月 1月 2月这3个月份 顶板事故相对较少 平均发生顶板事故266起 死亡304人 分别占全年平均顶板事故起数和死亡人数的17 2 和16 9 每年的6月 7月 8月这3个月份 顶板事故相对较多 平均发生顶板事故465起 死亡537人 平均占每年顶板事故起数和死亡人数的30 0 和29 8 接近全年顶板事故的三分之一 其中7月份平均事故起数最多 为158起 而6月份事故死亡人数最多 平均死亡187人 与此形成鲜明对比的是 2月份顶板事故最少 平均为65起 死亡74人 平均占每年顶板事故起数和死亡人数的4 2 和4 1 第二章巷道支护 2020 3 30 11 第一节巷道围岩压力的概念 一 巷道围岩压力地下岩体在开挖以前 由于自重和构造所引起的应力是处于平衡状态 当开掘巷道或进行回采工作时 破坏了原来的应力平衡状态 就会引起岩体内部应力的重新分布 表现为巷硐周围煤 岩体产生移动 变形甚至破坏 直到煤 岩体内部形成一个新的应力平衡状态为止 在此过程中 巷道本身或安设在其中的支护物会受到各种力的作用 这种由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷 硐室及回采工作面周围煤 岩体中和其中的支护物上所引起的力 就叫做 矿山压力 2020 3 30 13 在矿山压力的作用下 会引起各种力学现象 如顶板下沉 底板臌起 巷道变形后断面缩小 岩体破坏散离甚至大面积冒落 煤被压松产生片邦或突然抛出 支架严重变形或损坏 充填物被压缩 以及大量岩层移动地表塌陷等等 这些由于矿山压力作用 使围岩 煤体和各种人工支护物产生的种种力学现象 统称为 矿山压力显现 围岩膨胀 崩解体积增大而施加于支护上的压力 称为膨胀压力 膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水膨胀而引起的 从现象上看 属于变形压力范畴 但两者的变形机制截然不同 前者是指与水发生物理化学反应 后者主要是围岩应力与结构效应 2020 3 30 14 二 影响巷道围岩压力的地质因素影响围岩压力的因素很多 通常可分为地质 开采和支护等类 影响围岩压力的地质因素有 原岩应力状态 围岩力学性质及岩体结构等 1 原岩应力状态原岩应力是引起围岩变形 破坏的基本作用力 原岩应力随开采深度的增加而增长 所以 随采深的增加 巷道围岩压力会明显增长 原岩体中主应力的大小和方向不同 对巷道的影响作用不同 也直接影响到围岩压力 2 围岩力学性质围岩力学性质是指它的强度 包括抗压 抗拉 抗剪等各种强度和粘聚力c 内摩擦角 等值 和变形性质及其它力学属性 不言而喻 强度小的岩体 围岩压力必然大 反之亦然 C 值大的岩体 其围岩压力小 反之亦然 其中 的影响要较c大 岩体的变形性质是指它的弹性 塑性和粘性 岩体的塑性变形和粘性流动是影响围岩压力大小的重要因素 许多围岩压力较大的巷道 常常是由它引起的 2020 3 30 15 3 岩体结构当结构面强度远小于结构体强度时 结构对围岩压力的影响极大 通常岩体破坏首先从弱面开始 这是围岩压力在节理和层理等弱面发育区 破坏带 断层和褶皱区显现强烈的重要原因 由于层状岩体具有定向弱面 所以层状岩体的走向和倾角也与围岩压力密切相关 如果岩层走向与巷道轴向平行或夹角很小 则岩体结构容易与巷道轴线形成不稳定的松动体 因而围岩压力大 水平岩层沿巷道侧帮的稳定性较好 因而帮压较小 而顶压较大 4 膨胀压力的影响因素影响膨胀压力的因素主要有岩石的组成与胶结状态 物理化学性质 围岩中水分的补给状况 水与岩石的接触条件 支护和充填层的可塑性等 2020 3 30 16 三 巷道矿压控制原理巷道中的矿压显现是客观的自然现象 除了一些特殊情况外 在采掘过程中企图完全消除这种现象是不可能的 然而在掌握巷道矿压显现规律的基础上 以岩石力学理论为指导 有可能在不同程度上减轻矿压显现对巷道的危害 从而达到安全生产和取得较好技术经济效果的目的 这是巷道矿压控制的基本任务 2020 3 30 17 巷道矿压控制的三类方法及途径 第一类 巷道保护第二类 巷道支护第三类 巷道维护 维修 目前所采用的各种矿压控制方法 从其对付矿压的原理来看不外 抗压 让压 躲压 移压 等几种 2020 3 30 河南理工大学采煤概论 18 巷道矿压控制基本原理及途径 2020 3 30 19 第二节巷道支护及其材料 传统的巷道支护有木支护 料石及混凝土砌碹 矿工钢支护 U型钢支护 目前 广泛采用的有锚杆支护以及喷射混凝土支护 一 木材支架二 料石和混凝土砌碹三 金属支架 承载能力大 可多次复用 储运方便 安装容易及迅速等优点 料石支护的基本形状 2020 3 30 20 金属支架 金属支架种类 矿用工字钢刚性支架 微拱形刚性金属支架 矿用工字钢梯形可缩性支架 U型钢拱形可缩性支架 U型钢梯形可缩性支架 2020 3 30 河南理工大学采煤概论 21 四 锚杆支护 1 普通圆钢粘结式锚杆2 可拉伸锚杆3 高强度和超高强度锚杆4 管缝式锚杆5 可切割锚杆和可回收锚杆6 桁架锚杆7 组合锚杆 2020 3 30 22 2020 3 30 23 五 锚喷支护 锚杆和喷射混凝土虽各有优点 但也都有不足之处 锚喷联合支护 恰能做到使二者取长补短 互为补充 是一种性能更好的支护形式 锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱 喷射混凝土的作用则在于封闭围岩 防止风化剥落 和围岩结合在一起 对锚杆间的表面岩石起支护作用 第三章掘进巷道顶板管理 一 掘进巷道顶板管理的主要内容 1 掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况 根据影响巷道围岩应力的因素 围岩的性质 巷道所处的深度 巷道周围的地质构造 水文变化 巷道的断面形状尺寸等 了解围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移后 才能选择合适的支护材料 支护形式 达到维护巷道的目的 2 从有利于巷道围岩的稳定性出发 合理选择巷道的施工方法 减少各工序对顶板管理的影响 3 按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度 尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度 4 施工中 做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作 施工中和竣工时 按国家煤矿安全监察局颁发的井巷工程质量标准进行检查和验收 二 掘进工作面顶板安全管理分类 A类顶板安全管理类型 巷道坡度20 以上 过断层破碎带 揭煤以及顶部为煤的半煤岩 采用非常规方法施工大断面峒室 综采面扩切巷 煤仓 交叉点 十字头 施工 冒顶处理等 B类顶板安全管理类型 巷道坡度10 20 煤巷施工断面 13m2 顶底板松软破碎 构造比较复杂以及巷道开门 贯通 提 落 巷 开钻场 小水仓 工具室 碴峒 过老空老巷等 C类顶板安全管理类型 不具备A类 B类作业特征的顶板安全管理类型 各类顶板安全管理类型应采取的管理办法 A类 必须制定顶板管理专项技术措施 区队长 支书 及主管业务科室管理人员现场跟班 当班带班领导到作业地点巡查一次 发现问题 落实责任 及时处理 B类 必须制定顶板管理专项技术措施 跟班队长现场跟班 业务主管部门每天必须有人巡查 C类 按正常作业管理程序进行管理 三 巷道掘进期间日常顶板管理工作 1 敲帮问顶 上班进入工作面 打眼放炮前均应敲帮问顶 处理隐患 排除不安全因素后再作业 2 控制工作面空顶距离 超过规定的空顶距应先支护后掘进 3 单孔长距离掘进 要经常检查工作面后方支架的情况 对断梁折腿或变形严重的支架 应加固修复 修复巷道时 修复地点以里的人员应全部撤出 预防冒顶堵人 工作面因放炮 崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位 4 熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因 加强日常检查 采用针对性措施 预防冒顶片帮事故的发生 四 顶板管理的措施 一 架棚巷道的顶板管理1 工作面迎头安全设施 包括前探梁和防倒器 的结构 材质 使用方法 必须在作业规程中明确规定 架棚巷道掘进工作面迎头必须使用前探梁 严禁空顶作业 采用工字钢支护的炮掘工作面在爆破前迎头加固长度不少于10m 2 巷道采用 型钢支护的 必须使用机械扳手安装卡缆和使用数字式扭力扳手检测扭矩 36U卡缆紧栓扭矩不小于260N m 29U不低于200N m 在围岩压力大 巷道变形快的区段应使用夹板式卡缆和角钢拉杆 3 煤层巷道掘进必须采取注水措施 架棚巷道过老空 老巷 断层破碎带 遇松软煤 岩 层时 必须采取措施增加支护强度 顶煤 岩 松软破碎时要采取先挺后进或先注后进措施 超前控顶 二 巷道开口时的顶板管理 1 开掘地点要选在顶板稳定 支护完好并目避开地质构造区 压力集中区 顶板冒落区 2 新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角 最好大于45 3 必须加固好开掘处及其附近的巷道支架 若近处有空顶空帮情况 小范围的可加密支架 背好帮顶 大范围的应用木垛接顶处理 同样用背板背好打紧 对将受施工影响的棚子进行加固 其方法有挑棚 打点柱 设木垛等 4 新巷开掘施工 要打浅眼 少装药 放小炮 或用手镐挖掘的方法 尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶 5 新巷开掘处要及时进行支护 尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积 若压力增大 则应及时采用适合现场情况的特殊支护 三 沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施 1 避开动压影响 巷道施工必须在上区段回采工作结束 待岩层活动完全稳定后再进行 2 尽量减小掘进时的空顶面积 放炮前支架紧跟到工作面 放炮后及时架设支架 要减少装药量 避免对顶板的震动 如果放炮难以控制和管理顶板 改用手镐方法掘进 3 巷道支架要加密 将顶帮用木板等背严接实 4 擦边掘进时 如遇上区段巷道的棚腿外露时 其下帮棚腿不要抽掉 可以捆上木板或笆片 起到挡矸帘的作用 四 过断层 裂隙地质构造带的顶板管理措施 1 采用架棚支护时 棚距要缩小 提高支护应变能力 2 棚梁方向尽量正交节理面架设 增大支架密度 减少空顶距离 永久支架要紧跟工作面 背帮背顶要严实 3 采用砌碹支护时 每次掘砌长度不大于1m 4 顶板特别破碎时需采用超前支护的办法管理顶板 第四章矿井顶板事故防治管理 一 巷道顶板事故的防治管理 一 掘进工作面常见冒顶事故原因分析与防治1 原因分析掘进工作面常见冒顶事故的原因一般有三个方面 一是对危石未采取必要的临时支护措施 工人在空顶空帮下作业 危石突然坠落造成伤亡事故 其次是爆破技术工艺不合理或在断层破碎带和压力集中区未实行控制爆破作业 发生放炮崩歪 崩到支架导致冒顶事故 第三是由于支架工作阻力低 可缩量小 支撑力及支护密度不足 整体性及稳定性差 造成顶板来压时压垮或推垮支架导致铆钉事故 2020 3 30 33 2020 3 30 34 2 主要防治措施 1 严格执行敲帮问顶制度 开工前 必须指派有经验的工人按操作规程严格执行敲帮问顶制度 并要有专人监护 将浮矸活石清理干净后方可进行作业 如果处理活石时可能发生危险或遇有撬不掉的危石 必须架设专门的临时支护 2 掘进工作面到永久支护之间 必须使用临时支架或金属前探支架 严禁空顶作业 3 防止放炮崩到 崩歪支架 靠近工作面10m长度内的支架 在放炮前必须加固 严格按照爆破说明书的规定进行钻眼 装药和放炮 临近及通过断层破碎带时 应手镐刷顶打撞楔配合放小炮或震动炮 如破碎围岩难以控制时 应暂停放炮采用手镐掘进 放炮崩倒 崩坏的支架 必须及时修复 修复支架式必须先检查顶 帮 并有外向里逐架进行 2020 3 30 35 4 必须按作业规程规定的支护设计进行巷道支护 支架间应设牢固的撑木或拉杆 对地质构造区 冒顶区 压力集中区或冲击地压去应缩小棚距 架间拉杆不少于3 4个 支架与顶帮之间空隙要按作业规程要求 将顶帮背实刹紧 不得空顶空帮 单孔长距离掘进 要经常检查工作面后方巷道支架 发现有梁断腿伤或严重变形的支架 应撤出工作面人员 及时修复加固后再进行作业 5 当地质条件及围岩发生变化时 必须制定安全技术措施 报矿总总工程师批准后执行 2020 3 30 36 二 交岔点抬棚及巷道贯通处冒顶事故原因分析与防治1 原因分析交岔点处于交岔巷道支撑压力叠加区 空顶面积大 如果顶板较破碎 存在镶嵌型顶板或出现空顶虚帮 极易突然冒顶推垮下方抬棚 如果设计巷道开口位置不合理 受采动支承压力 掘进开帮放炮等影响 抬棚变形折损未及时加固 随时都有塌垮或崩倒抬棚的可能 如果抬棚材质不合格 结构不合理 整个抬棚未与周围巷道支架连成牢固整体 稳定性差 支撑能力低 以致来压时将抬棚推垮或压垮 贯通的巷道 特别是与采空区 旧巷贯通的巷道 如果贯通距离测量不准 未制定预防水 火 瓦斯基顶板灾害的安全措施 相距20m以内未实行单头作业 造成放炮伤人及水 火 瓦斯 顶板灾害 2020 3 30 37 2 主要防治措施严格执行关于抬棚的规定 1 新开掘进工作面在开口时 注意选择安全位置 抬棚要有专门设计 要架好抬棚 确保安全 2 各种抬棚开口必须设有护口棚子 插梁必须双数对称摆放 防止受力不均 3 抬棚必须有锁口棚子 抬棚四周必须插严背实 空顶虚帮必须充填严实 4 套改抬棚 拆换抬棚梁 插梁及抬棚腿时 应根据具体情况 打木垛或在抬棚下架设一梁三柱的抬板后 方许套改抬棚 5 无特殊加固措施 不得利用抬棚牵吊大件设备 防止抬棚被运行矿车或设备撞倒 2020 3 30 河南理工大学采煤概论 38 严格执行掘进巷道贯通措施 1 掘进巷道贯通时必须制定专项安全措施 确保施工安全 2 与采空区或旧巷贯通 必须事先绘制测量图 搞清采空区或旧巷的水 火 瓦斯情况 并制定专项安全措施严格贯彻执行 防止重大恶性事故的发生 3 凡对头掘进贯通的巷道 必须准确测量贯通距离 绘制测量图 并由测量人员及时填绘施工进度 当两个掘进面相距20m 综合机械化掘进巷道相距50m 前 必须停止一个头作业 但必须保持被停掘进工作面的正常通风 如果被停掘进工作面早已停风 则需提前排放被贯通巷道内的瓦斯 并严格执行每炮都要检查被贯通巷道内的瓦斯浓度的制度 防止放炮伤人和瓦斯爆炸事故 当贯通之后 立即进行风流调整 实现全风压通风 4 要加强贯通巷道的顶板的管理 对围岩破碎 顶板不好 压力较大的巷道 应缩小支架间距和最大控顶距 并加强临时支护 防止冒顶 2020 3 30 39 三 维修巷道冒顶事故的分析与防治1 原因分析 1 当巷道位于支承压力升高区或地质构造破坏区内 围岩岩性不稳定 服务年年限长 支护形式选择不合理 支承能力及支护密度不足 支护质量差 维修不及时 就易发生冒顶 2 当巷道围岩不稳定 维修巷道更换支架 拆修套棚时 未先加固工作地点支架 也未架设超前临时支架 就全部拆除全有支架 在空顶下架设新支架 或在套修时先大拆大回 再在空顶下连续架设新支架 或在拆修工作未完成前中止作业 均可能发生冒顶事故 3 维修巷道在没有可靠安全出口 后撤通道不畅通的情况下 多段同时拆修 或卧底刷大套棚后 支架露脚 棚子不接底不靠帮 未采取填顶背帮措施 或未经批准擅自放炮 造成巷道塌冒堵人事故 4 维修斜巷及立眼时 没有可靠的防倒 防滑 防塌冒的安全措施 挑顶冒落的煤块及矸石 失修的支架 材料及工具 均容易坠落塌冒发生砸人事故 2020 3 30 40 2 主要防治措施 1 巷道更换支护时 拆除原有支护前 应先加固临时支护 拆除原有支架后 必须及时排除顶帮活矸 必须时还应采取临时支护措施 在倾斜巷道中 必须有防止矸石 物料滚落和支架歪倒的安全措施 棚腿柱脚必须接触实底 不得打在浮矸上 撤换支架的工作应连续进行 否则每次工作结束前 必须及时接底封帮 确保工作地点的安全 2 选择合理的巷道位置 要求巷道位置既能满足生产需要 又位于围岩较稳定 能避开支承压力带的高峰区内 为此 可推广沿空留巷 沿空掘进 将围岩巷道布置在集中支承压力影响范围以外 或将主要巷道位于跨采后采空区应力降低区内 并使掘进与回采保持合理的滞后距离 做到不受或少受回采的影响 2020 3 30 41 3 严禁空顶作业 必须采用超前支护或临时支护 套修必须坚持架一棚拆一棚 先架后拆的原则 拱形支架拆卡缆时 顶梁下方必须打一根中柱支撑 人员不得面对卡缆 防止螺母崩出伤人 并严禁大拆大回 巷道翻修一般不准放炮 必须放炮时制定放小炮的安全措施 报矿总工程师审批后执行 4 巷道维修遇地质构造区 压力集中区或顶板冒落区时 必须制定安全措施 报矿总工程师审批后执行 由区队长现场值班监督实施 对顶板冒落区应留下详细记录 表明冒落时间 高度 范围 并在该处设 隐蔽险区 牌 移交工程时将现场记录一并移交 5 维修老巷时 必须从有安全出口及支架完好的地点开始 由外向里进行 保持后退通道畅通 严禁多段同时拆修 2020 3 30 42 二 采场顶板事故的防治管理 一 采场顶板事故的基本规律1 顶板类型根据顶板条件统计 发生顶板事故工作面的顶板类型往往是两头大 中间小 即较软的 破碎或不稳定顶板 和硬的 坚硬顶板或部分稳定顶板 顶板事故多 约占全部工作面顶板事故的70 80 中等稳定和部分稳定顶板事故少 约占20 30 2 事故发生地点从顶板事故发生地点来看 煤壁区 放顶区 采面上下端头和地质构造破坏带的事故较多 2020 3 30 43 3 事故发生的工艺技术条件从支护形式看 采用金属摩擦支柱的工作面比木支柱工作面发生的顶板事故约减少60 比单体液压支柱工作面约高2 4倍 比综采工作面约高6 9倍 由此可见 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 地质构造 煤层条件地质构造如断层 褶曲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壁片帮或采空区冒落矸石推倒支架 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 从煤层条件看 当倾角超过200时 支架的稳定性较差 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底板事故较多 且预兆不明显 2020 3 30 44 二 采场局部冒顶的原因分析与防治1 煤壁区局部冒顶在直接顶裂隙很发育时 容易形成 锅底石 等游离岩块的镶嵌顶板或破碎顶板 在采煤机采煤或爆破落煤后 如果支护不及时 这种游离岩块可能突然冒落砸人 造成局部冒顶事故 当用爆破法采煤时 如果炮眼布置不卡当或装药量过多 可能在放炮时崩倒支架而导致局部冒顶 此外 当基本定来压时 如果煤层本身强度较低 则容易片帮 从而扩大了无支护空间 也会导致局部冒顶 主要防治措施 1 采用能及时支护悬露顶板的支架 2 尽量使工作面与煤层的主要节理 裂隙方向垂直或斜交 避免片帮 3 炮采时 炮眼角度及装药量应合理 尽量避免崩倒支架 4 严禁工人在无支护空顶区作业 2020 3 30 45 2 上 下端头局部冒顶上下端头控顶范围大 在掘进工作面运输巷或回风巷时由于巷道支护的初撑力一般都很小 直接顶板要下沉 松动和破碎 当直接顶是由薄层软弱岩层组成时更是这样 在上下端头处经常要进行输送机机头机尾的推移工作 这时难免要替换原来的支柱 在老柱拆下新柱尚未支设时 松动破碎顶板就有可能造成局部冒顶事故 主要防治措施 1 支架必须有足够的强度 不仅能支承松动冒落的直接顶 还能支承住老顶来压时的压力 2 支护系统必须能始终控制局部冒顶 且具有一定阻力 防止老顶来压时推倒支架 3 采煤工作所有安全出口与巷道连接处20m范围内 必须加强支护 2020 3 30 46 3 放顶线附近局部冒顶放顶线上支柱受力是不均匀的 当人工回撤承压大的柱子时 尤其是分段回撤最后一根或几根支柱时 往往支柱一倒下顶板就会冒落 易砸住未及躲避的回柱工人 当采空区局部悬顶超过规定 冒落高度小于1 5倍采高时 如未采取措施 回柱后大块悬顶旋转冒落而推倒支架 可导致局部冒顶 主要防治措施 1 采煤工作面必须及时回柱放顶或充填 控顶距离超过作业规定时 禁止采煤 2 用垮落法管理顶板 要求采空区冒落高度大于1 5倍采高 局部悬顶和冒落高度不充分处 2 5 m2 用丛柱加强支护 超过的要进行强制放顶或用其他措施进行处理 3 放顶人员必须站在支架完整 无崩绳 崩柱 甩钩 断绳抽人等危险情况的安全地点工作 回柱放顶前 必须对放顶的安全工作进行全面检查 清理好退路 回柱放顶时 必须指定有经验的人员观察顶板 发生不安全因素 应立即采取果断措施进行处理 2020 3 30 47 3 地质破坏带附近的局部冒顶地质破坏带岩石破碎 应力集中 所以 易发生冒顶 主要防治措施 应在断层两侧架设木垛加强支护 并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱 加强褶曲轴部等破碎带的支护 2020 3 30 48 三 采场大面积冒顶的原因分析和防治1 采煤工作面大面积冒顶原因分析按顶板垮落类型可把采煤工作面大冒顶分为压垮型 推垮型 漏垮型 压垮型冒顶事故是由于坚硬直接顶或老顶运动时 垂直于顶板方向的作用力 压断 压弯工作阻力不够 可缩量不足的支架 或使支柱压入抗压强度低的底板 造成大面积切顶垮面事故 推垮型事故是由直接顶和老顶大面积运动造成的 因此 发生的时间和地点有一定的规律性 多数情况下 冒顶前采煤工作面直接顶已沿煤壁附近断裂 冒顶后支柱没有折损只是向采空区倾倒 或向煤帮倾倒 但多数是沿煤层倾向倾倒 漏垮型冒顶的原因 由于煤层倾角较大 直接顶又异常破碎 采煤工作面支护系统中如果局部地点护顶失效发生漏顶 破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空 造成支架失稳 导致漏垮型事故发生 2020 3 30 49 2 主要防治措施 1 提高单体柱的初撑力和刚度 2 提高支架的稳定性 3 严格控制采高 4 采煤工作面初采时不要反向开采 5 掘进回风 运输巷时不得破坏复合顶板 6 坚硬难冒顶板要采用高压注水和强制放顶 以减少顶板悬露及冒落面积 7 加强矿井生产地质工作 加强矿压的预测预报 2020 3 30 50 综采工作面冒顶主要防治措施 1 工作面支架要保证有足够的初撑力 支架不漏液 不窜液 不自动卸载 支架升起后顶梁要升紧升平 2 若工作面顶板破碎或支架梁端距超过规定值时 可采取超前移架的方法 及时控制顶板 若超前移架后梁端距仍超过规定值时 可在支架顶梁上垂直煤壁加打板梁 一头在支架顶梁上 另一头要紧顶煤壁 以防片帮冒顶事故发生 若遇顶板破碎易冒落时 采煤机后滚筒割过煤后 及时擦顶移架和隔架移架 3 为保证对工作面顶板动态进行准确监测 工作面作业人员要加强对矿压仪表的维护 并每班都要指定专人做好顶板监测记录 4 所有人员要经常检查作业地点附近的顶板 煤壁支护情况 严格进行敲帮问顶 严防片帮 掉矸伤人 严禁到无支护的空顶区及不安全的地点作业或休息 2020 3 30 51 顶板灾害的特点一 顶板事故的概念煤矿中常见的重大灾害事故有五类 瓦斯 煤尘爆炸 矿井火灾 煤与瓦斯突出 矿井突然涌水 冲击地压和大面积冒顶 其中 煤矿顶板事故是指由于顶板冒落造成人员伤亡 设备财产损失事件 是煤矿极为严重的事故之一 据统计 1949 1995年全国煤矿顶板事故造成的伤亡人数48845人 占矿井事故死亡人数的37 11 因此 消除顶板事故隐患 避免人员伤亡和财产损失 防患于未然 是顶板安全管理工作的根本 当灾害事故发生后 如何安全 迅速 有效地抢救人员 保护设备 控制和缩小事故影响范围及其危害程度 防止事故扩大 将事故造成的人员伤亡和财产损失降低到最低限度 是救灾工作的关键 任何怠慢和失误 都会造成难以弥补的重大损失 因此 掌握事故的特点 处理的原则方法和技术 是十分必要的 2020 3 30 52 二 顶板灾害事故的特点我国各个矿区的矿井 由于自然条件 生产环境和管理效能不尽相同 事故的发生具有偶然性 即使发生重大顶板灾害事故 因其主客观条件不同 其发生原因和发展过程各有其独特性 造成的后果也不尽相同 但总体而言 所有顶板灾害事故都有如下共同特点 1 突发性顶板灾害事故往往是突然发生的 它给人们心理的冲击最为严重 最容易出现措手不及 使指挥者难以冷静 理智地考虑问题 难以制定出行之有效的救灾措施 在抢救的初期容易出现失误 造成事故的损失扩大 2 灾难性重大顶板灾害事故造成多人伤亡或使井下人员的生命受到严重威胁 若指挥决策失误或救灾措施不得力 往往酿成重大恶性事故 处理事故过程 得悉已有人员伤亡或意识到有众多人员受到威胁 更增加了指挥者的心理慌乱程度 容易造成决策失误 2020 3 30 53 3 破坏性重大顶板灾害事故往往会使矿井生产系统遭到破坏 它不但使生产中断 井巷工程和生产设备损毁 给国家造成重大损失 也给抢险救灾增加了难度 特别是通风系统的破坏 使有毒有害气体在大范围内扩散 会造成更多人员的伤亡 这就要求指挥者在做救灾决策时 要充分考虑通风系统的情况 通风系统破坏与否对救灾方案起关键性作用 4 继发性在较短的时间里重复发生同类事故或诱发其他事故 称为事故的继发性 例如 火灾可能诱发瓦斯煤尘爆炸 也可能引起再生火源 爆炸可能引起火灾 也可能出现连续爆炸 煤与瓦斯突出可能在同一地点发生多次突出 也可能引起爆炸 当顶板事故发生后 如果不能及时 正确地处理 不能发现顶板存在的隐患 也许接下来更大的事故会发生 更易造成严重的后果 事故继发性的存在 就要求指挥者在制定救灾措施时 多做些预想 要有充分的思想准备 采取有效的措施避免出现继发性事故 而且一旦出现继发性事故 能胸有成竹地做出正确的决策 不能 顾此失彼 不能只顾处理目前发生的事故 不顾及事故的发展变化 因此 要求指挥者在重大灾害事故面前 冷静 理智 全面的考虑问题 提高指挥决策能力 有针对性地做出正确的决策 以减少事故的损失 2020 3 30 54 第二节冒顶事故的处理一 发生事故时现场人员的行动原则1 及时报告灾情发生灾变事故后 事故地点附近的人员应尽量了解或判断事故性质 地点和灾害程度 并迅速地利用最近处的电话或其他方式向矿调度室汇报 并迅速向事故可能波及的区域发出警报 使其他工作人员尽快知道灾情 在汇报灾情时 要将看到的异常现象 火烟 飞尘等 听到的异常声响 感觉到的异常冲击如实汇报 不能凭主观想象判定事故性质 以免给领导造成错觉 影响救灾 这在我国煤矿救灾中是有沉痛教训的 2 积极抢救灾害事故发生后 处于灾区内以及受威胁区域的人员 应沉着冷静 根据灾情和现场条件 在保证自身安全的前提下 采取积极有效的方法和措施 及时投入现场抢救 将事故消灭在初起阶段或控制在最小范围 最大限度地减少事故造成的损失 在抢救时 必须保持统一的指挥和严密的组织 严禁冒险蛮干和惊慌失措 严禁各行其是和单独行动 要采取防止灾区条件恶化和保障救灾人员安全的措施 特别要提高警惕 避免中毒 窒息 爆炸 触电 二次突出 顶帮二次垮落等再生事故的发生 2020 3 30 55 3 安全撤离当受灾现场不具备事故抢救的条件 或可能危及人员的安全时 应由在场负责人或有经验的老工人带领 根据矿井灾害预防和处理计划中规定的撤退路线和当时当地的实际情况 尽量选择安全条件最好 距离最短的路线 迅速撤离危险区域 在撤退时 要服从领导 听从指挥 根据灾情使用防护用品和器具 遇有溜煤眼 积水区 垮落区等危险地段 应探明情况 谨慎通过 灾区人员撤出路线选择的正确与否决定了自救的成败 4 妥善避灾如无法撤退 通路被冒顶阻塞 在自救器有效工作时间内不能到达安全地点等 时 应迅速进入预先筑好的或就近地点快速建筑的临时避难硐室 妥善避灾 等待矿山救护队的援救 切忌盲动 2020 3 30 56 二冒顶事故时的自救与互救1 采煤工作面冒顶时的避灾自救措施 1 迅速撤离到安全地点 当发现工作地点有即将发生冒顶的征兆 而当时又难以采取措施防止采煤工作面顶板冒落时 最好的避灾措施是迅速离开危险区 撤退到安全地点 2 遇险时要靠煤帮贴身站立或到木垛处避灾 从采煤工作面发生冒顶的实际情况来看 顶板沿煤壁冒落是很少见的 因此 当发生冒顶来不及撤退到安全地点时 遇险者应靠煤帮贴身站立避灾 但要注意煤壁片帮伤入 另外 冒顶时可能将支柱压断或推倒 但在一般情况下不可能压垮或推倒质量合格的木垛 因此 如遇险者所在位置靠近木垛时 可撤至木垛处避灾 3 遇险后立即发出呼救信号 冒顶对人员的伤害主要是砸伤 掩埋或隔堵 冒落基本稳定后 遇险者应立即采用呼叫 敲打 如敲打物料 岩块 可能造成新的冒落时 则不能敲打 只能呼叫 等方法 发出有规律 不间断的呼救信号 以便救护人员和撤出人员了解灾情 组织力量进行抢救 4 遇险人员要积极配合外部的营救工作 冒顶后被煤矸 物料等埋压的人员 不要惊慌失措 在条件不允许时切忌采用猛烈挣扎的办法脱险 以免造成事故扩大 被冒顶隔堵的人员 应在遇险地点有组织地维护好自身安全 构筑脱险通道 配合外部的营救工作 为提前脱险刨造良好条件 2020 3 30 57 2 独头巷道迎头冒顶被堵人员避灾自救措施 1 遇险人员要正视已发生的灾害 切忌惊慌失措 坚信矿领导和同志们一定会积极进行抢救 应迅速组织起来 主动听从灾区中班组长和有经验老工人的指挥 团结协作 尽量减少体力和隔堵区的氧气消耗 有计划地使用饮水 食物和矿灯等 做好较长时间避灾的准备 2 如人员被困地点有电话 应立即用电话汇报灾情 遇险人数和计划采取的避灾自救措施 否则 应采用敲击钢轨 管道和岩石等方法 发出有规律的呼救信号 并每隔一定时间敲击一次 不间断地发出信号 以便营救人员了解灾情 组织力量进行抢救 3 维护加固冒落地点和人员躲避处的支架 并经常派人检查 以防止冒顶进一步扩大 保障被堵人员避灾时的安全 4 如人员被困地点有压风管 应打开压风管给被困人员输送新鲜空气 并稀释被隔堵空间的瓦斯浓度 但要注意保暖 2020 3 30 58 三 工作面冒顶埋人事故的抢救处理处理冒顶事故的主要任务是抢救遇险人员及恢复通风等 抢救遇险人员时 首先应直接与遇险人员联络 如呼叫 敲打 使用地音探听器等 来确定遇险人员所在的位置和人数 如果遇险人员所在地点通风不好 必须设法加强通风 若因冒顶遇险人员被堵在里面 应利用压风管 水管及开掘巷道 打钻孔等方法 向遇险人员输送新鲜空气 饮料和食物 在抢救中 必须时刻注意救护人员的安全 如果觉察到有再次冒顶危险时 首先应加强支护 准备好安全退路 在冒落区工作时 要派专人观察周围顶板变化情况 注意检查瓦斯及其他有害气体 在消除冒落矸石时 要小心地使用工具 以免伤害遇险人员 在处理冒顶时 应根据岩层冒落高度 冒落岩块大小 冒落位置和范围以及围岩情况 采取不同的抢救方法 2020 3 30 59 1 顶板冒落范围不大时 如果遇险人员被大块矸石压住 可采用千斤顶 撬棍等工具把大块矸石顶起 将人救出 2 采煤工作面顶板沿煤壁冒落 矸石块度比较破碎 遇险人员又靠近煤壁位置时 可采用沿煤壁由冒顶区从外向里掏小洞 架设梯形棚子维护顶板 边支护边掏洞 直到把遇险人员救出 3 如果遇险人员位置靠近采煤工作面放顶区时 可采用沿放顶区由外向里掏小洞 架设梯形棚子 木板背帮背顶 或用前探梁边支护边掏洞 把遇险人员救出 4 采煤工作面冒落范围较小 矸石块度小 比较破碎 并且继续下落 矸石扒一点 漏一点 在这种情况下处理冒顶 抢救人员时 可采用撞楔法处理 控制住顶板 2020 3 30 60 5 分层开采的采煤工作面发生事故 底板是煤层 遇险人员位置在金属网或在荆笆假顶下面时 可沿底板煤层掏小洞 边支护边掏洞 接近遇险人员后将其救出 6 如果底板是岩石 掏不动 遇险人员位置在金属网或荆笆假顶下面时 可沿煤壁掏小洞 7 采煤工作面冒落范围很大时 遇险人员的位置在冒落工作面的中间 采用掏小洞和撞楔法处理 时间长不安全时 可采取沿煤层重新开切眼的方法处理 新开切眼与原工作面距离一般为3 5m左右 边掘进边支护 也可以沿煤壁用掏洞法处理 但靠冒落区的一帮必须用木板背好 防止漏矸石 8 如果采煤工作面两端冒落 把人堵在工作面内 采用掏小洞和撞楔法穿不过去 可采取另掘巷道的方法 绕过冒落区或危险区将遇险人员救出 9 独头掘进巷道发生冒顶事故 将人员压住或者堵住时 可参照以上方法抢救遇险人员 对抢救被长期围困的人员时禁止用灯光直接照射他们的眼睛 用布蒙住他们的眼睛 要用毯子保温 进行体检并给予必要的治疗 包扎 输液等 不能立吃硬食和过量食物 以免损坏消化系统 短期内不要让其亲友探视 以免过度兴奋造成血管破裂