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回采工作面特殊地段顶板管理方法的创新

发布日期:2019-11-28  浏览次数:170
 近年来矿开采工程中安全事故频发,其中有相当一部分是回采面的特殊地段发生的冒顶事故,不仅对煤矿开采的工作带来不利,更严重威胁到煤矿工人的人身安全。因此对回采工作面的特殊地段进行技术分析,研究其顶板变形情况和解决措施刻不容缓。 
  1 回采工作面特殊地段概论 
  煤矿回采工作面的特殊地段中易发生顶板事故的有六种,均为地质结构特殊或者有工程问题的地段。 
  1.1 构造复杂 
  有些地质地段的构造相当复杂,例如断层、褶曲之类,由于其自身的地质条件就不够稳定,因此一旦受到外力作用,其工作面就很容易垮落而发生顶板事故。 
  1.2 顶板不稳 
  有些地段中存在着层理与裂隙,因此其岩组间粘着力相对薄弱,削弱了顶板的稳定性,最终导致这些地段因顶板不稳而容易发生顶板事故。 
  1.3 回采面煤帮 
  这类地段受煤矿开采行为的影响较大,因此其煤帮会变得较为松散,再加上煤层本身易于开裂,只要受到过大的外界冲击就极可能造成顶板事故。 
  1.4 倾斜角较大 
  有些地段的煤层具有很大的倾斜角度,致使立槽煤在这些地段中很容易出现。立槽煤的稳定性很差,只要受到些许振动就会以极快的速度坍塌,诱发顶板事故。 
  1.5 工作面支护失效 
  该类型地段的问题主要由工程施工引发。工程人员因设计失当,所设计支护不能满足工程需求,与实际情况脱节,设置于工作面的支护无法提供相应的支撑力,使得支护失去效用,有些工程甚至干脆不设置支护,最终导致顶板事故的发生。 
  1.6 安全出口 
  作为安全生产重要地段的安全出口恰恰也是顶板事故的高发地段。该地段实际上包括了以上多种类型地段的问题,其既容易被煤炭开采所影响,又具有较为松散的煤帮,兼之支护设置的问题往往出现在这里,因此顶板、底板均极易开裂,导致顶板事故发生。 
  2 回采工作面特殊地段顶板变形情况 
  进行回采工作时,煤层的顶板会因为矿山的压力而产生不同程度的变形,具体体现为顶板会沿自身的节理错动而出现裂缝,进一步还会出现离层、断层、垮落、片帮、冒顶等现象。 
  3 回采工作面特殊地段顶板变形原因 
  从近些年的实际事故案例可知,回采工作面的冒顶地点主要有二,分别是地质变化的混合支护带与工作面的上下出口。 
  3.1 地质变化混合支护带顶板变形原因 
  该地段的冒顶事故都是当顶板来压的时候支撑力不均衡而发生的。顶板变形的原因有三:其一是所用支护的材料与形式都不一致,顶板来压时不同的支护无法均匀受压,导致支柱与顶板变形甚者脱落;其二是位于地质变化带的顶板不完整,结构较为破碎,又没有按相应情况采用特殊的支护形式;其三是在放顶时所使用的顺序失当,将原本应自下而上的分段擅自改为从上到下进行,虽然施工上方便了,却会造成安全隐患,或者分段放顶时位置不当,令支柱压力集中在分段的接茬处。 
  3.2 上下出口顶板变形原因 
  上下出口处顶板变形进而发生冒顶有两种原因:其一是采煤法为长壁后退式,此时需要在回采作业前先挖掘出回采工作面上用于运输和回风的巷道,这使得巷道的顶板长时间暴露于外,兼之回采工作时采掘压力与采场支撑力都会影响顶板,所以极易产生冒顶;其二是上下出口位于采空区与巷道的交叉处,因此支架需要随工作面推移而反复支起和拆除,在这些支拆过程中,新支架未必能迅速承担起旧有支架所承受的压力。 
  从以上两类事故的主要原因可以知道,回采工作面特殊地段的顶板变形与冒顶事故具备一定的规律,对这些规律加以总结和研究可以有效规避事故风险。另外,冒顶事故也不是突然发生,在发生前会出现一些明显预兆,通过留意和监测这些预兆可以对冒顶事故有效加以预防。 
  4 回采工作面特殊地段顶板管理方法 
  为了应对以上的种种顶板事故,对顶板的管理工作务必要加强,与实践经验相结合,深入了解矿山压力与顶板受力的变化规律,考虑回采工作面的地质条件、顶板岩性、冒顶预兆、支护形式等多重因素,制定最合理的管理预防措施,并根据实际情况及时进行修改和补充。其具体管理方法如下: 
  4.1 选择支护形式 
  应对回采工作面的特殊地段的地质条件进行具体分析,包括顶板和底板的岩性、煤层的厚度、地段倾斜角、开采层位等,根据这些具体条件确定支护的形式与密度、循环进度、放顶步距、控顶距的最大值和最小值。以木支护为例,如果顶板坚硬且完整,则使用带帽点柱;如果顶板破碎,有裂隙与工作面相垂直,则要设置走向棚,工作面的上下头之类压力较大之处还要以木垛、丛柱进行加固。 
  4.2 确保支护质量 
  在支护材料的选择上要严格谨慎,选择尽可能优质的材料,同时对支护的密度和坚固性加以确保。另外,如果支柱发生崩倒或折断需要及时予以更换,柱窝的深度要达到150毫米以上,具体数值则应由底板的岩性来决定。 
  当回采工作面的地段存在断层、褶曲、顶板错动等特殊地质构造或者需要通过旧巷道时,要按具体的情况采取确保支护质量的相应措施。如果工作面需要通过断层,则断层侧要以木垛加固;如果工作面需要通过旧巷,则在靠近旧巷之前就应对工作面推进的方向加以调整,务必斜交于旧巷,且在斜交处上下的支护密度要注意加强。
 采煤工作在进行落煤时使用的小炮、震动炮会对支护和顶板产生一定的破坏,因此要尽量压低其破坏程度。具体来说,炮眼的位置需要合理布置,炮眼数量和装药量也不能过多,否则爆破可能会崩倒支架,进而引发冒顶事故。如果工作面的顶板已经破碎,则一定要将放炮距离缩短一次,如果有必要,可以以人力手镐进行作业。 
  4.3 敲帮问顶检查 
  在有支护的区域,以手镐或钢钎等工具对工作面中尚未添加支护的岩层进行敲击,从发出的声音判断岩体内部是否有松动、断裂、离层等现象。这种检查方法简单可靠,可以有效预防顶板事故。另外为了减少顶板来压时的突然伤害,煤壁上不能留伞檐,否则有可能突然片落。 
  4.4 观察来压预兆 
  使用信号点柱对顶板的压力变化与来压预兆进行观测,具体方法为工作面上每15~20米的距离设置一根木点柱,点柱直径须控制在14毫米以下,且柱子的中部去除1/3柱径。当顶板来压,产生压力变化时,设置的点柱会先行折断,对工作人员起警示作用,此时及时加强支护就可以预防冒顶的发生。 
  4.5 实施重点支护 
  回采工作面的上下出口是冒顶事故发生的高发地段,因此应针对这个区域的支护工作予以重点加强。不只要以一梁三柱的形式进行加强支护,而且需要设置范围在20米以上的超前抬棚维护。如果顶板实际承受的压力过大,还要在靠老塘的一侧增设木垛。 
  5 结语 
  回采工作面的特殊地段因为各自特殊的地质条件或工程性质而使得其顶板容易变形,最终导致顶板事故,因此在对这些地段的顶板进行管理时要与实际的各项因素相结合,将科学的管理技术应用到实践中去,保证煤矿工程顶板的安全,最终实现煤矿开采的科学化、安全化、可靠化。 

【免责声明】此文章仅供读者作为参考,出于传递给读者更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转载稿件涉及版权等问题,请联系我们,电话:029-85212477
 
 
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