顶板管理工作现状与展望

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  摘要:该文作者参加了黄陵二号煤矿顶板管理工作,通过实际的工作分析了回采巷道冒(漏)顶矿压现规律及原因,提出了问题,针对问题采取相应的措施。
  关键词:顶板 管理工作 现状
  中图分类号:TN2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(b)-0-01
  顶板管理是我矿井安全生产管理中的重要管理制度,为了搞好顶板管理,杜绝重大伤亡事故的发生,确保我矿安全生产目标的实现,根据我矿井的实际情况,特制定顶板管理制度。然而顶板管理与支护参数的设计和煤柱合理留设等多方面因素有关。其中,黄陵二号煤矿作为现如今的大型现代化矿井,在设计理念和支护方式的选择上均比较超前和先进,在充分借鉴其它大型矿井经验的基础之上,经过几年的实践与积累,形成了独立自主的管理体系。但是随着工程量的不断增大,也暴露出一些问题,针对这些问题,我们必须深入研究,以保证工作的顺利完成。
  1 分析回采中巷道冒(漏)顶矿压显现
  二号煤矿在回采巷道共计发生冒顶9次,分别为:01工作面1次,107工作面老回风巷4次,试采工作面回风巷1次,撤架通道1号联络巷1次,107工作面辅助撤架通道与107工作面老回风巷交叉口1次,109工作面胶带巷1次,107工作面辅运巷发生漏顶1次,这对矿井的生产以及安全带来非常严重的危害。
  (1)发生冒(漏)顶的规律
  试采工作面回风巷冒顶主要是因为超前支架反复支撑破坏了原有顶板结构,造成支护失效,同时大采高工作面超前支撑压力影响范围比普通采高工作面更大,虽然试采工作面回风巷补打φ17.8~7500mm锚索加强支护,但超前支护范围以外未采取更为有效的支护,导致冒顶的发生。冒顶发生前巷道较为明显出现底鼓、切顶现象,顶底板移近量加剧,锚杆托盘压平,锚索托盘变形。
  107工作面的老回风巷因为受到了推采工作的影响,矿压特征明显,非常具有代表性并同时还具有规律性。然而,对于留巷顶板的管理工作,总结一些规律是非常具有意义的,现就107工作老回风巷几次冒顶分析其矿压规律。
  在107工作面中,7号、5号、4号、2号联络巷分别发生冒顶。实行工作面推采,107工作面回风巷出现顶板切顶、下沉等问题,并且还伴随着巷道底鼓、两帮挤出等现象的发生,这些都会给107工作带来巨大的影响。而且,在无联络巷的情况下,压力显现一般推采位置200 m,时间则长达四个月,而且,最大底鼓量可达1.5 m;当发生冒顶以后,冒顶范围一般从联络巷外帮向外延伸,联络巷里帮顶板一切都安好。
  我们一定要对剩余联络巷及前后10 m范围都要进行了锚索梁加固,并且还要提前在联络巷内打木垛以作支护保障,这样为了防止再一次出现冒顶现象。其中,4号、5号联络巷都提前采取了锚索梁加固、打木垛等诸多方法来避免采后发生冒顶情况。4号联络巷至2号联络巷间巷道一般采取补打双排锚索梁、架棚支护等措施,这样会使顶板得到很好的保障与维护。其中,特别是采用双排锚索梁段,这样就会使得巷道顶板基本发生下沉现象。
  在试采工作面推采,剩余50 m左右,2号联络巷向外78 m,发生冒顶现象,滞后推采位置27 m。当试采面进入最后退采期间时,107工作面主、辅撤架通道出现切顶、底鼓等现象,这样就对主撤架通道进行打锚索、架棚加固,同时对助撤架通道打木垛还起到了保护的作用。但是,1号联络巷交叉口抹角跨度较大,撤架通道1号联络巷容易发生冒顶现象。而且,在推采过程中,当推至联络巷前10m范围,工作面压力会很大。
  (2)冒顶发生的原因及影响因素
  主要的原因可以大致分为两种:
  ①和工作面的推采有直接关系
  受到采动压力而造成的冒顶,这种冒顶共有6次,其中漏顶1次。
  ②和工作面的推采有间接联系
  这种冒顶共有2次,是因为受采场上的覆岩层活动和区域应力的集中影响。
  总结以上各类情况,我们可以得知原因有以下几个方面的因素:
  ①支护失效而导致支护强度降低。试采工作面回风巷、107工作面老回风巷、109工作面胶带巷施工时间较长,受水气侵袭严重,锚杆、顶网锈蚀严重。
  ②受回采工作面动压的影响。回采工作面在推采过程中,老顶不仅会沿工作面切眼方向断裂,形成周期来压,还会沿顺槽方向发生断裂,造成采动压力,这样会给留巷带来非常巨大的影响。大采高工作面对采场围岩破坏程度很大,相对于普通采高工作面来说,影响、波及范围及矿上压力等因素来说就显现更为严峻。
  ③与煤层顶板岩性有关。由于巷道具有不稳定、坚硬老顶、抗压强度低等特点,将会导致巷道围岩松动圈范围扩大。而且,还会使得现有锚杆支护无法得到充分的发挥。
  工作面回采结束后,其围岩活动周期一般为3~6个月,但是大采高工作面采场上覆岩层活动周期更长,在其未达到平衡之前,会对周边巷道不断传递压力。105工作面胶带巷在施工过程中不断底鼓,掘进巷道1天之后即发生底鼓,而且底鼓现象不稳定,需反复起底。
  2 存在问题
  通过几次冒顶,使我们充分认识到二号煤矿顶板管理方面存在的不足,主要存在以下几个问题:
  (1)设计方法简单。目前二号煤矿支护设计大部分沿用或参照设计院的设计,未考虑到二号煤矿实际地质条件变化;支护参数设计仅从经验出发,采用类比,通过简单验算,未充分考虑到围岩自身内在应力影响。
  (2)缺乏必要的观测手段。矿山压力显现及由此引起的巷道变形、顶板下沉、两帮移近无准确可靠的数据,无法考量支护参数的应用效果。
  (3)对于大采高工作面矿山压力显现规律认识不足。二号煤矿是新建的矿井,大采高工作面对于采场围岩的破坏形态、影响范围、烈度缺乏第一手资料和必要的科学观测数据,无法掌握采动压力对巷道的影响。
  3 采取相应的措施
  (1)调整支护的参数。403工作面全部采用φ21.8 mm的锚索梁,缩小锚杆、锚索的间排距。
  (2)调整巷道断面和工作面的长度。403工作面回风巷宽度由原来的5000×3500 mm调整为4000×3800 mm,辅运巷由原来的5000×3800 mm调整为4600×3800 mm,工作面长度由原来的260 m调整为230 m。
  (3)增加留巷之间煤柱尺寸。107、109、111工作面兩巷净煤柱尺寸均为20 m,403工作面调整为35 m。
  (4)对巷道提前进行加固,特别是对各联络巷及交叉口的锚索开展支护工作。
  4 结语
  黄陵二号煤矿顶板管理工作任重道远,在今后的工作中,我们还需要不断地摸索、试验,不断总结经验,探索规律,依靠科学手段,将二号煤矿顶板管理水平提升到一个新的阶段。
  参考文献
  [1] 张景立,王玉庆,郭顺清,等.煤巷锚杆支护大面积冒顶事故原因分析[J].中州煤炭,2003(6).
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