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【中图分类号】R142.2 【文献标识码】A 【文章编号】1673-8209(2009)9-0250-01
【摘要】本文介绍了复合顶板的主要特点,详细分析造成复合顶板下推垮型事故的原因及预防对策,为顶板安全管理提供了可靠依据。
【关键词】复合顶板;推垮型;原因分析;对策
1 复合顶板的主要特点
复合顶板是一种组合特殊的直接顶,其下位岩石厚度在0.2m-1.1m左右,多数有泥岩、页岩及松散的砂质岩单独或互层组成。
复合顶板在受力过程中,下位岩石首先破裂,当其出露到采场时,这部分已破裂的下位岩石将以假塑性 岩石的特性沿某一弱面滑动,从而造成大面积推垮支柱的推垮型事故。
典型的复合顶板的下位岩层往往由厚0.2m-0.5m的变形模量较小、内摩擦角较小的单层或互层组成,甚至还有的还以极薄的煤线、泥夹层与上位岩层相连接,只要有下沉空间,极易与上覆岩层相离层,极易被剪断破裂,沿弱面滑移,推倒支柱形成推垮型事故。
2 复合顶板工作面推垮型事故的条件
①支护质量差。支柱初撑力低,支柱的工作阻力小于初撑力,支护刚度不强,稳定性差,切顶支柱切顶能力差,稳定性不强。
②回柱放顶时。
③炮采工作面放炮崩倒支柱未能及时扶好。
④工作面发生局部冒顶,没能及时处理。
⑤工作面过断层、过老峒。
⑥开采尺寸较小的孤岛煤柱。
⑦大倾角工作面在拆除两巷支架及挪移上下出口抬棚时。
⑧工作面全长范围内,大面积采高由大变小,或工作面俯采、仰采推进时,也容易发生此类事故。
3 复合顶板条件下推垮型事故的防治措施
3.1 做好事故预测工作
(1)首先判断直接顶是否是复合顶。
(2)在复合顶板条件下,要在工作面全长范围内判断其下位软弱薄层易于产生滑移的区域。比如在断层切割面内;工作面角度及煤层厚度急剧变化的褶皱段;工作面煤壁端顶板台阶下沉裂口处;局部冒顶的上下方。
(3)生产前,要对这些区域全面检查,在可能产生滑移的结构面附近设置仪器(如动态仪)、或塞上木条、划上记号,并派专人观察。
(4)对老顶来压预测预报。
3.2 做好工作面布局
(1)复合顶板条件下,尽量不采孤岛煤柱,如果必须采,则应采用条带式开采,而且工作面长度不应小于80m。
(2)工作面倾角大于8°,不采上山煤,也不采伪上山煤。
(3)对两巷布置,因受断层影响,必须开出斜交顺槽时,要特别注意其所带来的影响。因为这种布置工作面上下拐角将长期处于有初次放顶的问题,极易造成顶板事故。
(4)工作面最好不要在断层构造处收作,以免收作时压力过分集中,压碎松散岩层,造成顶板事故。
(5)工作面方向要与主断层、主节理方向正交或斜交,斜交时角度不小于15～20°。
3.3 注意采掘相互影响
(1)煤层倾角大于15°以上,两巷的掘进一定不要破坏复合顶板下的松软岩层。
(2)切眼巷道开出后,要认真支护,背帮背顶,帮顶严实。巷道不要做的过早,以免不修,空帮空顶,致使回采时在切眼处就具备推垮型事故的条件。
3.4 合理有效地对工作面进行支护
(1)支护参数与支护形式应满足“护、稳、控”三个方面的要求。护:顶板管理上采用“支、护”相结合,采取以护为主的措施,最大限度的消除煤壁片帮,预防顶板抽、冒、漏等事故。稳:使支柱有足够的稳定性,支护系统保持必要的刚度,杜绝退垮冒顶事故的发生。控:控制支柱的钻底量,必须严格控制顶板离层和支柱的迎山角,使工作面顶底板处于良好的被支撑状态,支柱钻底量大于100mm的支柱必须穿鞋。
(2)对复合顶板的管理,要求支架既要有足够的支撑力,更要护好下位岩层,尽量保持下位岩层的完整,一般采用金属铰接顶梁与单体液压支柱进行支护,过严顶。支柱排距在1.2m的前提下,支柱柱距在0.4-0.5m之间为好,单体支柱初撑力以不低于90KN为佳。
(3)第一控顶排支柱支设要及时。要保证基本支柱的工程质量,支设支柱时要打直,就是支柱的顶点要在一条直线上,这样,支柱才能既垂直顶底板,又保持对顶板的支撑整齐有力。
(4)要保持支护系统的刚度,杜绝支柱(包括特种支架)打在浮煤浮矸上。要杜绝不同特性的支柱混用。不要乱穿木鞋,不要重楔、重帽、重鞋。
(5)要正确使用特种支架。戗棚(柱)的支设要注意方向与角度,不能千篇一律,戗棚(柱)支设方向一定要迎向复合顶板下位岩层最可能滑移的方向。但老顶来压时,戗棚(柱)支设方向同时考虑“压力”是否迫使顶板扑向煤壁的问题。木垛是一种大缩量、晚支撑的特种支架,当需要时,木垛可提前打在工作面一侧的空档内,摆成三角形,让其提前吃上“劲”,以便提高木垛及支架的抗推能力。
(6)工作面倾角大于25°的复合顶工作面,要采用全工作面整体支护的支架形式。比如“拉钩式”连续支架就能确保全工作面支架的完整性、稳定性。
(7)工作面出现局部冒顶,必须认真对待,并及时将空顶的空间的两端(特别是冒顶空间上方一端)支护好,并打一戗棚(柱)撑起来。
(8)复合顶板工作面要严格控制采高。在初次来压之前,工作面采高不宜大于1.8m。
【摘要】本文介绍了复合顶板的主要特点,详细分析造成复合顶板下推垮型事故的原因及预防对策,为顶板安全管理提供了可靠依据。
【关键词】复合顶板;推垮型;原因分析;对策
1 复合顶板的主要特点
复合顶板是一种组合特殊的直接顶,其下位岩石厚度在0.2m-1.1m左右,多数有泥岩、页岩及松散的砂质岩单独或互层组成。
复合顶板在受力过程中,下位岩石首先破裂,当其出露到采场时,这部分已破裂的下位岩石将以假塑性 岩石的特性沿某一弱面滑动,从而造成大面积推垮支柱的推垮型事故。
典型的复合顶板的下位岩层往往由厚0.2m-0.5m的变形模量较小、内摩擦角较小的单层或互层组成,甚至还有的还以极薄的煤线、泥夹层与上位岩层相连接,只要有下沉空间,极易与上覆岩层相离层,极易被剪断破裂,沿弱面滑移,推倒支柱形成推垮型事故。
2 复合顶板工作面推垮型事故的条件
①支护质量差。支柱初撑力低,支柱的工作阻力小于初撑力,支护刚度不强,稳定性差,切顶支柱切顶能力差,稳定性不强。
②回柱放顶时。
③炮采工作面放炮崩倒支柱未能及时扶好。
④工作面发生局部冒顶,没能及时处理。
⑤工作面过断层、过老峒。
⑥开采尺寸较小的孤岛煤柱。
⑦大倾角工作面在拆除两巷支架及挪移上下出口抬棚时。
⑧工作面全长范围内,大面积采高由大变小,或工作面俯采、仰采推进时,也容易发生此类事故。
3 复合顶板条件下推垮型事故的防治措施
3.1 做好事故预测工作
(1)首先判断直接顶是否是复合顶。
(2)在复合顶板条件下,要在工作面全长范围内判断其下位软弱薄层易于产生滑移的区域。比如在断层切割面内;工作面角度及煤层厚度急剧变化的褶皱段;工作面煤壁端顶板台阶下沉裂口处;局部冒顶的上下方。
(3)生产前,要对这些区域全面检查,在可能产生滑移的结构面附近设置仪器(如动态仪)、或塞上木条、划上记号,并派专人观察。
(4)对老顶来压预测预报。
3.2 做好工作面布局
(1)复合顶板条件下,尽量不采孤岛煤柱,如果必须采,则应采用条带式开采,而且工作面长度不应小于80m。
(2)工作面倾角大于8°,不采上山煤,也不采伪上山煤。
(3)对两巷布置,因受断层影响,必须开出斜交顺槽时,要特别注意其所带来的影响。因为这种布置工作面上下拐角将长期处于有初次放顶的问题,极易造成顶板事故。
(4)工作面最好不要在断层构造处收作,以免收作时压力过分集中,压碎松散岩层,造成顶板事故。
(5)工作面方向要与主断层、主节理方向正交或斜交,斜交时角度不小于15～20°。
3.3 注意采掘相互影响
(1)煤层倾角大于15°以上,两巷的掘进一定不要破坏复合顶板下的松软岩层。
(2)切眼巷道开出后,要认真支护,背帮背顶,帮顶严实。巷道不要做的过早,以免不修,空帮空顶,致使回采时在切眼处就具备推垮型事故的条件。
3.4 合理有效地对工作面进行支护
(1)支护参数与支护形式应满足“护、稳、控”三个方面的要求。护:顶板管理上采用“支、护”相结合,采取以护为主的措施,最大限度的消除煤壁片帮,预防顶板抽、冒、漏等事故。稳:使支柱有足够的稳定性,支护系统保持必要的刚度,杜绝退垮冒顶事故的发生。控:控制支柱的钻底量,必须严格控制顶板离层和支柱的迎山角,使工作面顶底板处于良好的被支撑状态,支柱钻底量大于100mm的支柱必须穿鞋。
(2)对复合顶板的管理,要求支架既要有足够的支撑力,更要护好下位岩层,尽量保持下位岩层的完整,一般采用金属铰接顶梁与单体液压支柱进行支护,过严顶。支柱排距在1.2m的前提下,支柱柱距在0.4-0.5m之间为好,单体支柱初撑力以不低于90KN为佳。
(3)第一控顶排支柱支设要及时。要保证基本支柱的工程质量,支设支柱时要打直,就是支柱的顶点要在一条直线上,这样,支柱才能既垂直顶底板,又保持对顶板的支撑整齐有力。
(4)要保持支护系统的刚度,杜绝支柱(包括特种支架)打在浮煤浮矸上。要杜绝不同特性的支柱混用。不要乱穿木鞋,不要重楔、重帽、重鞋。
(5)要正确使用特种支架。戗棚(柱)的支设要注意方向与角度,不能千篇一律,戗棚(柱)支设方向一定要迎向复合顶板下位岩层最可能滑移的方向。但老顶来压时,戗棚(柱)支设方向同时考虑“压力”是否迫使顶板扑向煤壁的问题。木垛是一种大缩量、晚支撑的特种支架,当需要时,木垛可提前打在工作面一侧的空档内,摆成三角形,让其提前吃上“劲”,以便提高木垛及支架的抗推能力。
(6)工作面倾角大于25°的复合顶工作面,要采用全工作面整体支护的支架形式。比如“拉钩式”连续支架就能确保全工作面支架的完整性、稳定性。
(7)工作面出现局部冒顶,必须认真对待,并及时将空顶的空间的两端(特别是冒顶空间上方一端)支护好,并打一戗棚(柱)撑起来。
(8)复合顶板工作面要严格控制采高。在初次来压之前,工作面采高不宜大于1.8m。