煤矿回采工作面顶板危险分析及控制技术研究

  来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2018年06月23日

摘要:随着社会和经济的不断发展,煤矿企业也在不停地提高自身的经济效益和社会效益,但是在煤矿生产过程中,煤矿事故在井下经常会出现,主要有突水、瓦斯、顶板、粉尘等事故,然而,这些事故中最为经常发生的是顶板事故,占到整个煤矿事故的百分之六七十左右。顶板事故经常会由小区域内的岩块掉落,发展到整个工作面会出现大范围的冒顶等,正是由于这类事故具有多发性,并且煤矿工人极易忽略这类事故,所以这类事故已经引起了煤矿企业地领导的高度重视和关注。本文对煤矿采煤工作面顶板事故的形成过程和顶板事故的原因作了分析,并提出了不同的防治措施和日常安全管理工作的重点。
关键词:采煤工作面;顶板事故;防治措施;事故;安全管理
1 引言
根据现有资料统计,在煤矿企业所发生的事故中,有百分之六七十的煤矿事故是顶板安全事故,而其中百分之七八十的顶板安全事故都是在采煤工作面中所发生的。矿井回采工作面顶板事故发生的原因,一是对采矿工作面的顶底板情况及其活动规律了解不清; 二是缺乏针对性防治措施。实践证明,顶板事故的发生基本上是有规律的,只要能用正确的理论和手段实现对顶底板的监测,掌握其活动规律,把顶板管理建立在科学的基础上,顶板事故是可以预防的。那么对于这么频发的顶板事故,我们该如何进行治理和防治呢?这就涉及到煤矿顶板管理,管理方式是否科学、合理、有效对安全、高效生产起着关键性的作用,因此,加强顶板管理是降低采煤工作面顶板安全事故发生率的一项重要措施。下面就煤矿采煤工作面顶板事故发生的原因和防治措施谈谈自己的观点。
2 煤矿采煤工作面顶板事故的类型及原因
2.1 采煤工作面顶板安全事故类型
采煤工作面顶板安全事故类型主要有以下几种类型:第一,推垮型冒顶事故,这种类型的顶板事故在煤矿生产过程中,经常会出现,特别是在工作面开采的初期,这也是煤矿企业防治顶板事故的重点。第二,压垮型冒顶事故,这类顶板事故发生的原因主要是由于老顶初次来压或周期来压导致的,这类事故发生的相对来说较少,但是其破坏性相当严重。第三,漏垮型冒顶事故,这类事故主要发生在破碎顶板中,必须要采取有效的顶板控制技术,防治这类顶板事故。第四,冲垮型冒顶事故,这类事故主要是发生在坚硬岩层中,在采空区悬顶较大,如有巨石块掉下,将会沿倾斜滑向煤壁,将支架及特殊支架冲到,造成顶板事故。第五,局部岩块冒顶事故,主要是发生局部岩块冒顶,这类事故极易伤人,并且没有任何的预兆,所以这类事故是顶板事故防治的重点,同时也是防治过程中的一个难点 [1]。
2.2 煤矿采煤工作面顶板事故原因
2.2.1 采煤工作面地质条件的影响
在煤矿采煤工作面作业中,作业地点会遇到一些有制约性的地质构造,如断层、节理等,这时顶板安全维护起来极其困难,并且极有可能出现坍塌,断层的节理裂隙也极为发育、构造面纵横交错,在节理面内常常伴有泥质夹带,造成围岩破碎、稳定性差,严重阻碍煤矿采煤工作面顶板支护的维护和管理;其次是破碎岩体,这也会给顶板安全带来一定的隐患和限制,在煤矿采煤工作面作业过程中,都会引起岩体的微观结构破坏而导致岩体发生变化,一旦层面上的滑移超过极限时,整个岩体就会解体崩溃,并且这种现象的发生常常是没有任何预兆性的冒落[2]。
2.2.2 采煤工作面采煤方法的影响
在进行回采作业时,顶板安全事故还受回采工序的影响,回采工序不同会引起顶板安全事故发生类型的不同,如采煤机割煤后和爆破落煤后必须要进行及时支护,如果出现支护滞后,那么推移输送机机头、机尾及替换支护时工作面两端处,回柱放顶时都会出现冒顶安全事故。
2.2.3 管理上的原因
直接顶或老顶来压时,由于支护密度不够, 支护可缩量小, 顶板沉降不均衡造成支架断裂、垮塌。违章作业,不坚持敲帮问顶、空顶作业等均会导致冒顶[3]。
3 顶板事故的预防措施
3.1 及时支护.不空顶作业
对采煤工作面,空顶距要符合作业规程规定,移溜后支柱要及时架设。打好临时支柱、托棚或戗柱。工作面的上、下安全出口及上下顺槽的超前支护要及时,回临时柱要先支后回。发现支架有断梁坏柱要及时更换并运出。顶、帮要背严、背实,对漏顶、片帮地段更应加强支护[4]。
3.2 合理装药、放炮
放炮地点附近的支架要加强支护。炮眼的布置方式深度、角度、位置合理,装药量适当。一次放炮数量和炮眼长度符合设计和作业规程要求,只有这样,放炮才不至于崩坏工作面设备和支架引起冒顶事故[5]。
3.3 措施得力.严格执行
制订安全措施要抓住重点,切实可行,并能根据现场情况变化及时修订、补充措施。特别是顶板管理,措施部分要行之有效,既要有经验理论数据,又要有科学依据,达到既经济又合理的目的。遇到工作面来压或地质变化时,及时采取相应的加强措施并迅速落实 [6]。
3.4 正规循环作业
坚持正规循环作业是预防冒顶的一项重要措施。如果工作面推进(掘进)速度缓慢,顶板裸露时间长,压力容易集中,支架受力大且不均匀,当顶板压力超过支架支撑力时,就会发生变形、下陷或压死,支撑作用迅速下降,造成片帮、冒顶事故。坚持正规循环作业,顶板裸露时间短,顶板压力小,支架不易变形、损坏,可以有效地控制顶板事故发生 [7]。
3.5 落实规章制度
为实现安全生产,要建立健全各项规章制度,对违犯制度人员认真组织分析,减少或杜绝顶板事故发生。具体制度如下:
3.5.1 交接班制度
所有工种现场交接班,特别是本班遗留工程中注意事项及不安全因素一定要向下一班交代清楚。
3.5.2 验收制度
每班由队长对当班工程质量、安全状况及落实安全措施情况进行验收、评估。对存在问题提出解决方法并限期整改 [8]。
3.5.3 敲帮问顶制度
工作前和工作中坚持敲帮问顶,对地质变化地点及压力集中区次数要增多,一旦发现不安全因素立即处理。
3.5.4 顶板情况分析制度
定期或不定期召开顶板情况分析会,总结推广管理好顶板经验,指出存在的不足地方及采取的预防措施。
3.5.5 其它方面制度
如:岗位责任制度,梁柱检查制度,事故分析制度等等。
3.6 掌握顶板活动规律.采取针对性措施
大力开展顶板观察工作,掌握顶板活动规律,做好顶板来压预报。从一些顶板事故经验中以及实际现场观察,绝大部分顶板事故发生之前是有明显预兆的。[9]事实上,组织开展矿压监测管理工作,掌握片帮冒顶预兆的规律,进行顶板活动的预测预报,超前采取有效的预防措施,进行加强支护,以达到减少冒机事故和避免人身伤亡事故,并能减少因事故造成的损失。
3.7 加强安全教育,提高业务素质
牢固树立“安全第一”思想,充分认识到加强顶板管理的重要性和必要性。搞好安全教育和技术培训工作,所有管理和施工人员都应认真学习和掌握顶板压力形成机理、过程和管理方法等,提高整体队伍的技术素质。加强安全检查监督力度,及时堵塞漏洞,做到防患于未然。[10]对刚下井的人员要特别注意加强培训教育,坚持帮带制度,做好思想工作,提高警惕,逐步学会分析、判断和处理顶板事故能力,及时采取紧急应变措施,减少顶板事故带来的损失 [11]。
4 工作面日常安全管理的重点
日常顶板管理的重点是正确地确定支护密度、控顶方式,正确安排和组织采煤、控顶的定时关系,来压前加强支护质量管理,选用好必要的辅助性支护等,达到排除冒顶事故,保证效率的目的 [12]。
4.1 支护密度和控顶方式的选择
根据工作面顶板岩性、采场周期性来压明显程度、来压强度以及来压前后顶板的变化情况等,来确定支护密度和控顶方式。
4.2 生产过程中采煤与控顶之间的定时关系
周期来压不明显的采场,强调支护、采煤,控顶平行作业,尽可能缩小采煤、回柱放顶操作间的距离,以加快工作面推进度;周期来压较明显的采场,在来压前后采取不同的时、控关系组织方案,来压前不宜采煤、放顶同时作业,来压后应当采用采煤、放顶保持最小错距平行作业 [13]。
4.3 采场来压前,加强支护质量管理
保证支柱有足够的支撑力、防止支柱钻底、正确采用辅助性支护。采煤工作面顶板日常管理的关键在于提高现场管理、操作水平,支护要适应采场来压及顶底板变化情况,采取正确的辅助性支护措施,充分发挥控顶效果 [14]。
5  姚桥矿采煤工作面顶板管理实例
姚桥矿是一座年产90万吨的中型矿井。矿井主采煤层为7号煤,平均煤厚为5.5m,采用综采一次采全高开采,工作面采用液压支架支护。可采煤层顶底板工程地质条件较好,易于管理和维护。但局部地段由于岩浆岩的侵入、构造影响和风氧化的影响,岩石的节理、裂隙发育,岩石变得疏松。另外由于煤层采空,必然出现应力集中等现象,都可能引起顶板的掉块、垮落等。姚桥矿首采7111工作面过软煤区, 在生产组织管理过程中,为确保工作面顺利通过该区段, 采取的措施如下:
(1) 加强设备检修管理, 减少设备事故率, 提高泵站压力, 增大支架工作阻力, 保证支护质量。
(2) 根据工作面片帮大, 伪顶留不柱, 直接顶不易留等顶板特点, 把采高由原来的5.5m 降低到4m 左右, 防止片帮。
(3)采用浅截深的割煤工艺, 缩小顶板的暴露面积。
(4)坚持走正规循环, 严格控制梁端距不超规定, 快速移架, 使支架前探梁紧贴煤壁, 尽可能缩小梁端距, 缩小空顶面积, 割一架, 拉一架, 追机移架, 减少顶板空顶时间。
(5)煤体注浆和板梁勾顶相结合, 对煤体松软地段进行注浆。支架不接顶时, 用板梁勾顶等办法。
姚桥矿也建立了严格的顶板管理规章制度,这写制度包括:
(1)所有工种现场交接班,特别是本班遗留工程中注意事项及不安全因素一定要向下一班交代清楚。
(2)每班由队长对当班工程质量、安全状况及落实安全措施情况进行验收、评估。对存在问题提出解决方法并限期整改 。
(3)工作前和工作中坚持敲帮问顶,对地质变化地点及压力集中区次数要增多,一旦发现不安全因素立即处理。
(4)定期或不定期召开顶板情况分析会,总结推广管理好顶板经验,指出存在的不足地方及采取的预防措施。
(5)其它方面制度,如:岗位责任制度,梁柱检查制度,事故分析制度等等。

6  结论
综上所述,根据现场的资料可以看出,在现场作业的过程中,对于顶板安全事故的发生,这并不是杂乱无章的,而是有规律可循的,我们通过对顶板事故的长期记录、观察,并及时地进行总结,从而可以很清楚地发现,顶板事故的发生是有规律的,并且是可以防治的,与此同时管理人员应该要不间断地总结经验教训,提高管理水平,这对于防治顶事故的发生有着非常重要的意义,特别对于实现“双高”的煤矿企业,这一点体现的最为明显,同时也是尤为重要,另外,这样对煤矿企业的相关管理人员就提出了更高的要求,必须要做好顶板安全管理工作,对顶板必须要保证定期进行必要的维护检查,从而可以科学合理设计为基础,把质量和效益放在第一位,通过科学的预测方式,对地质构造合理监测,对人员合理安排,对设备合理利用,从而防止顶板事故的发生。
参考文献:
[1]  徐永圻. 采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1996:6-10.
[2]  汪理全,徐金海,屠世浩等.矿业工程概论 [M].徐州:中国矿业大学出版社,2004:20-36.
[3]  段绪华. 煤矿顶板事故防治新技术[M].北京:中国矿业大学出版社,2008:18-20.
[4]  姜福兴,尹增德.矿山压力与岩层控制[M].北京:煤炭工业出版社,2008:18-19.
[5]  黄庆国,高润平.塔山煤矿特厚煤层综放开采关键技术[J].煤炭科学技术,2009,2:16-18.
[6]  孔祥义,高波,焦洪斌.软岩巷道联合支护方式在生产中的应用[J].辽宁工程技术大学学报,2003,22(B8):33- 34.
[7]  谭云亮,刘传孝.巷道围岩稳定性预测[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999:10-12.
[8]  宋振骐.实用矿山压力控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,1988:22-25.
[9]  钱鸣高,石平五.矿山压力及岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003:45-80.
[10]  徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999:30-33.
[11]  Forbes G W.et al.Proceduer in sealing and Unsealing Mine Fires and Recovery Operation Following Mine Explosions.USBM,Miners Circular 36,1948.
[12]  Robet J J.New Techniques for Reducing Stopping Leakage.USBM IC.8949,1983.
[13]  S.C.BANERJEE.Spontaneous Combustion of Coal and Mine Fire.CMRS.1985.
[14]  吴志羲,汪景武,高文礼.煤矿矿井采矿设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,1984:40-42.

网友评论 more
东方创想 |  网站简介 |  会员服务 |  广告服务 |  业务合作 | 提交需求 |  会员中心 | 在线投稿 | 版权声明 | 友情链接 | 联系我们 
©2007-2018  北京东方创想科技有限公司   
运营单位:北京创想安科科技有限公司
联系电话:   E-mail:safehoo@163.com 
京ICP备11001792号    京公网安备 11010502035057号