顶板管理教案 - 图文

2026/1/25 17:27:56

⑤放顶时放顶线采朋一梁三柱戗棚,向采空区方向斜撑,戗棚互相连锁,以保持顶板来压时有足够的支撑力。 十四、回采工作面过老巷时的防冒措施

老巷就是在工作面推进中遇到的过去掘的废巷道。有的老巷和工作面在同一煤层内,有的在工作面的上方或下方。老巷里的支架,由于时间长和受工作面超前压力的影响,折梁断柱较多,顶板破碎,容易冒顶。因此,工作面过老巷时需要采取预防措施。

1、工作面快到老巷位置时,先要在老巷里进行清理、维修,加固支架,在原有支架下打上一梁二柱或一梁三柱的托梁顺板棚子;

2、如果老巷支架上面有局部冒落,要用木垛接顶;分层开采时,要预先铺好顶网。

3、老巷顶板破碎、压力很大时,工作面不能与老巷平行推进,应在接近老巷时逐步调整工作面推进方向,使工作面与老巷斜交。这样老巷在工作面空间占的面积不大,即使老巷顶板破碎、压力大也便于控制。 4、落煤时尽可能放小炮或放震动炮,减小对顶板的破坏。 5、在工作面与老巷斜交处的上下,要增加支架密度,加打木垛。

6、如果老巷在工作面上方,要用大于老巷宽良的长木梁托顶。木梁一头伸入煤壁梁窝,打上贴帮柱,长木梁上用本料刹紧背严,再沿倾斜方向打上抬棚。移设运输机以后,靠采空区一侧打上木垛。

7、开采厚煤层时,老巷大都在工作面下方。过老巷之前应先用采落的煤填实。工作面推进到老巷时,底板要下长底梁,支柱支在底梁上,防止支柱下沉。在老巷处要加打木垛托顶。 8、工作面过老巷,要加快推进速度,以减少顶板压力,防止冒顶。

十五、回采工作面过断层和褶曲

在采煤过程中常会遇到一些地质构造,如断层、褶曲等。这些地区往往出现顶板破碎、倾角变化、煤层变软、淋水增大等现象,最容易冒顶。

1、断层破坏了煤层的完整性,造成裂隙和破碎带。过断层时,先要把工作面与断层走向的交角弄清(交角越小,工作面出现的破碎带宽度大,冒顶的可能性越大)。 2、方法:

1)断层落差小于O.8米时,可以直接采过去;

2)落差较大、范围较小时,可采用挑顶、卧底或两者相结合将工作面推过断层。

加强支护:为防止横向来压推倒支架,应当采用连锁棚子,在断层破碎地点,要垂直断层面打带帽戗柱,柱根要支在硬底上,在断层两侧都要打木垛。

挑顶过断层时要丢底煤,所以支柱应穿鞋,防止下沉;

卧底过断层时要丢顶煤,为防顶煤片落,造成空顶引起冒顶,留顶煤处要刹严背紧。

3)落差很大,顶底板岩层坚硬,或断层平行工作面、挑顶卧底很困难时,就只有重开开切眼绕过断层,不然硬过顶板不易管理,就会发生大冒顶。 3、褶曲:就是工作面的煤层和岩层起伏弯曲。

特点:顶板经受过挤压变得破碎,底板倾角变化较大,煤岩层变得松软,支护比较困难。 方法:如果褶曲变化平缓,工作面可以直接采过去;

如果褶曲变化较大,就要根据情况采用挑顶或卧底的方法了。

注意事项:工作面通过褶曲带,可能要留下顶、底煤,如果顶煤留不住,要及时挑落,并在支架上用小木垛接顶。留底煤时柱子下要穿鞋。在挑顶、卧底处附近,要架设木垛,加强支护。

十六、冒顶事故的处理

1、巷道:

为支承顶、帮岩石,保持巷道不被破坏,掘进时采用了多种类型的支架。但经过一定时间以后,在矿山压力的作用下,巷道仍然会出现支架损坏、断面变形、底鼓、片帮和冒顶等现象。为保证巷道畅通无阻,安全生产,必须经常检查,作好维修工作。

巷道冒顶,有时是顶、帮压力过大造成的,有时是支架被破坏未及时修理造成的,也有的因为地质条件变化,如断层附近的压力突然增大造成的。

根据巷道冒顶的原因及范围,可采取不同的维修方法: 1)小范围冒落:

一般用长铁钎或小圆木从完好棚梁上插入冒顶处,上面背严,防止煤歼继续滑落,清除冒落的煤矸后重新支设支架,然后背顶、帮,棚梁上用木垛接顶。 2)大范围冒落:

利用喷射混凝土处理。处理方法:撞楔全部打入以后,由两帮开始向前清理浮矸1米左右,然后用高压风

水冲洗撞楔问的岩石,再喷射300毫米的混凝土。这样由两帮逐渐向拱顶合拢,形成300毫米厚、1米长的混凝土拱圈,然后再用14号槽钢制成的拱形支架对已处理部分进行加固。这样一次次向前推进,直到完全通过冒顶区。最后再重新喷射混凝土。采用这种方法处理后,质量一直完好。 2、回采工作面:

工作面局部冒顶多发生在工作面沿煤壁一侧。 1)冒落范围不大:

可以采用掏梁窝探大板梁或支悬臂梁的方法处理。

注意:先要观察顶板动静、加固冒顶区附近的支架,再掏梁窝、探大板或挂梁。棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶。然后清除浮煤浮矸,打好贴帮柱,支住棚梁。 2)局部冒顶沿倾斜超过10米:

从冒顶区上下两头向中间处理。先检查冒顶地带的顶板是否已经稳定,并加固冒顶区上下方支架,准备好材料,把人员退路清理好,设置专人监视顶板。

属于伪顶冒落:采用探板处理,棚顶上插严背实、;

属于直接项沿煤帮冒落,而且冒落矸石沿煤帮继续下流:采用撞楔法通过,就是在加固未冒顶区的支架后,将一头削尖的小直径圆木或钢钎垂直放在棚梁上,尖头朝静,尾部与项板问垫一木块,然后用大锤打进冒顶区,把破碎岩石托住,随后在撞楔下架好支架。 3)金属网假顶下的冒顶:

一般是顶板先坠成网兜(工人叫“吊包”),然后撕网漏矸,严重的推倒支架,造成较大范围冒落。 小冒顶:扒出碎矸,铺上顶网,重新架棚即可安全度过。

冒顶沿倾斜超过5米:必须把支架改为一梁三柱,梁的一端探入煤壁,再铺网、架棚、刹顶,或者垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过。

4)冒顶范围较大:上述方法无法采用,可沿煤壁重新掘开切眼,绕过冒顶区。从冒顶区下部向上部掘进开切眼,靠冒顶区一侧用板皮背严或留小煤柱,防止矸石流入新开切眼内。

十七、加强工程质量管理

目前我国煤矿的顶板事故,许多是由于管理不严、操作不当和工程质量低劣造成的。其中以工程质量低劣

最为严重。

工程质量好,包含八项要求,就是人们常说的。三直,两平,一净,两畅通”。 三直:煤壁直、运输机直、支架直,三者互相影响。 两平:底板平、顶板平;

一净:采空区内支架回收干净。对于综采工作面来说,主要指液压支架内要干净,无杂乱物和煤矸堆放; 两畅通:上下出口和运输机道畅通。

上述八项要求中的前六项是采煤工自己可以做到的,后两个要求除采煤工外,还涉及到掘进工程质量和巷道支护质量。所以采、掘工作面都要坚持高标准、严要求。

搞好采掘工作面的工程质量,最好的办法是推行全面安全质量管理。具体做法是:根据地质条件和生产技术条件,参照《采煤工作面质量标准》、《井巷工程质量标准》及“三大规程”的有关规定,制订出各工序的质量标准和工人的岗位责任制。

此外还须有合理的分配制度。每道工序完成后,首先是工人自检,不合标准的主动返工,然后由班组长、质量验收员验收。最后实行个人计分、按分计奖的办法。这样就把提高工程质量和保证安全生产结合起来。

煤矿冒顶的预防,大量的是管理工作,而工人参加管理又是主要的。所以说,推行全面安全质量管理,对于减少和杜绝冒顶事故是一项得力的措施。

十八、坚持正规循环作业

坚持正规循环作业,加快工作面推进速度,对改善顶板管理,防止冒顶事故有重要的意义。

如果走不上正规循环,工作面推进速度太慢,必然使项板状况恶化,容易发生冒顶事故。因为工作面推进速度慢,顶板悬露时间加长,就会加大顶饭下沉量和支架承受的重量。

我国一些矿井的观测资料表明,在单体支架工作面,如推进速度加大一倍,顶板下沉量一般降低15-41.5%,而支架承受的重量降低11-3l%。

搞好正规循环作业:

首先:要认真编制工作面的作业规程,正确确定工作面的支护形式和方法、顶板管理方法、控顶距、初次来压和周期来压的特殊支护措施,假顶的材料、规格和埔设方法,工作面初采、收尾时的安全技术措施等。这些都是防止冒顶事故的重要环节。

其次:要合理安排各道工序约平行交叉作业,充分利用工作面的空间和工作时问,保征按时、保质、保量、低耗、安全地进行采掘作业。

实践证明,按照正规循环作业图表实行科学管理,可以保证工作面均衡而有节奏地完成循环工作量,提高工作面规格质量,减少顶板事故,实现安全生产。因此,必须坚持正规循环作业。

十九、坚硬难冒顶板灾害的防治

坚硬难冒顶板:指直接顶岩层比较完整、坚硬(固),回柱后顶板不能立即垮落的顶板。一般为砂岩、砾岩和石灰岩。

坚硬难冒顶板具有整、厚、硬的性质:

整:就是顶板完整,裂隙节理间I>1m;

厚:就是岩层厚度大:岩层厚度≥2m-5m,分层厚度h>1m;

硬:就是岩层试块抗压强度大,强度指标D>120,岩石系向抗压强度б>60MPa-80MPa,直接顶初次垮

落步距L>25m。

也有人主张坚硬顶板应综合直接顶和老顶而定。老顶主要考虑来压显现强烈与极强烈,老顶来压步距L>50m,或者当老顶来压步距L=25m-50m时,直接顶厚度与采高的比值Km≤0.3。 1、主要特点:

开采坚硬难冒顶板的煤层,采空区易形成大面积悬顶。 使用刀柱法开采时:悬顶面积高达几万平方米到几十万平方米;

使用垮落法开采时:悬顶面积面积也可达l万m2

以上。在超过极限面积后,顶板就会突然冒落,造成剧烈的动力现象。大面积的顶板在极短时间内形成压垮型冒顶。不仅对回采工作面支护产生严重的破坏,而且把已采空间的空气瞬时压迫排出,形成巨大的暴风,对附近巷道甚至矿井破坏极大。

压垮型冒顶:是由垂直于岩层层面的顶板压力破坏工作面支架而导致的冒顶。它是主要顶板灾害之一。顶板大面积来压与冒落,产生压垮型顶板灾害事故,是开采坚硬难冒顶板的煤层的主要特点。 2、来压规律:

采用全部垮落法和刀柱法采煤的采煤工作面,其来压规律又有所不同。 1)长壁工作面来压规律:

初次来压前,顶板可视为板结构,这时采煤工作面处于“板”结构的保护之下,顶板压力并不显著。

周期来压前,工作面上方尚未破坏的老顶岩层开始呈悬露状态,上复岩层的重量由老顶的悬板直接传递给煤壁,此时采煤工作面空间处于“悬板”的保护之下。

随着工作面推进,老顶悬露跨度增加,其挠度增加,致使煤壁内的支承压力亦相应增大,同时表现为煤壁的变形与片帮。

坚硬难冒顶板工作面来压规律是: A、初次来压与周期来压步距大:

初次来压步距一般大于30m,整体厚砂岩或砂岩、砾岩组合顶板则大于50m,甚至可达100m以上。 周期来压步距小于初次来压步距,但一般也大于20m。同时有大、小周期之分,大的周期来压步距与初次来压步距相近。

B、工作面切顶线后方顶板悬露面积大:

一般形成3m-6m或以上宽度的悬顶。 C、顶板来压猛度大:

顶板来压时,造成单体支柱折断,严重的会出现摧倒支柱及工作面冒顶。液压支架工作面来压比单体支柱工作面猛度还要大,支架载荷较正常运行时增高1倍--2倍。支架载荷瞬增阻可达15MPa--20MPa,由于安全阀来不及开启或卸载速度慢,常使液压支架发生严重损坏。其主要表现为:支柱活柱变形、弯曲裂开、缸体胀裂、底座变形等,最严重时使高吨位液压支架缸体爆炸。 2)刀柱采煤法来压规律:

刀柱采煤法:沿工作面推进方向每隔一定距离(30m-50m)留一段煤柱支撑顶板的采煤方法。但是,事实上随着采空区面积增加,承担上复岩层压力的煤柱,常常由于蠕变而使其强度减小,甚至丧失了对顶板的支撑能力。坚硬难冒顶板岩石不易冒落是大面积来压和冒落的内因,而刀柱法残存煤柱支撑顶板,小范围不冒,是大面积来压和冒落的外因。

刀柱法管理顶板,出现顶板事故的形式有两种:整体一次性冒落;分层多次冒落。分层多次冒落对工作面影响较小,但整体一次性冒落对工作面甚至整个矿井破坏极大。 刀柱法整体一次性冒落特点如下:

(1)在短时间内坚硬岩层发生断裂并沿煤壁切落,甚至影响地表。

(2)大部分在浅部发生。根据大同矿务局记载,开采深部大部分在100m以内,个别可达160m。

(3)冒落面积大,可达2-4万m2,最大的可达12.5万m2

(4)冒落岩体的形状为反漏斗状,即上小下大,四周断裂面与水平面的夹角为65-85度。

(5)地表塌陷的范围大多小于开采面积,中心区下陷深度为0.5m-2.0m,最大可达3m-4m,地表形成裂隙的宽度可达0.1m-0.5m,裂隙常深不见底。

(6)冒落时,可将工作面和巷道摧毁,并使附近生产工作面矿压增大,严重时可造成矿井停产或封闭。 (7)冒落发生前,井下矿山压力出现异常。 (8)发生整体一次性冒落的因素:

①顶板岩石性质和结构。如果层理发育,含有植物化石,煤线或顶板中夹有强度较低的软弱夹层,则易形成分层多次冒落;反之,岩石坚硬,岩层厚度大,整体结构易出现整体一次性冒落。

②地质构造。在顶板大面积悬空区内部有多条小断层或老顶板岩性突然变化,则会发生分层分次冒落;反之,如果在采空区边缘有明显的断裂构造和结构面,则易发生整体一次性冒落。

③采空区煤柱面积、几何尺寸、形状与分布、采高、多煤层开采的相互影响等。 3、顶板大面积来压和冒落的预兆:

1)工作面煤壁片帮或刀柱煤柱炸裂,并伴有明显的响声。煤炮增多,工作面和顺槽都出现煤炮,甚至每隔5-6min就响一次。

2)由于煤体内支承压力的作用,煤层中的炮眼变形,打完眼不能装药,甚至连打眼后煤钻杆都拔不出来。 3)可听到顶板折断发出闷雷声。发出声响的位置由远及近,由低到高,地音仪收到的岩石开裂声频显著增加。 4)顶板下沉急剧增加。顶板和采空区有明显的台阶状断裂、下沉和回转,垮落岩块呈长条状,致使采空区信号柱受压,柱帽压裂,炮崩不倒或在短时间压弯、折断。

5)顶板有时出现裂隙与淋水,底板局部也可能底鼓,出现裂隙和出水,断层处滴水增大,有时出现钻孔中流水变为混有岩粉现象,严重时顶板可能掉矸。

6)来压时,支架压力突增,动载系数可达3.0以上。这时支架后柱阻力急增可达980KN/柱-1000KN/柱,前柱则较低,有时仅10KN/柱-30KN/柱,常伴有指向煤壁的水平拉力。

7)如果设有微震仪观测,可发现记录中有较多的岩体破裂与滑移的波形出现,也可记录到小的顶板冒落。 4、坚硬难冒顶板灾害的防治方法:

1)提前强制爆落顶板:根据施工地点、适用条件,可将提前强制爆落顶板的方法分为四种:

A、地面深孔爆破放顶:

该方法主要是用在人员无法进入的刀柱法形成的老采空区悬顶区。在悬顶区上方相对应的地面打钻至采空区顶板,然后进行扩孔和大药量爆破崩落顶板。 B、刀柱采空区强制放顶:

对形成的采空区悬顶进行强制崩落,当已形成大面积悬顶区时,则可配合地表钻孔放顶进行综合处理。 放顶的具体方法:在刀柱一侧向采空区顶板打钻孔,钻孔沿垂直工作面的方向布置。平行于工作面方向则按扇形布置,即钻机开孔孔位基本不动,只改变水平转角;垂直方向则根据需要,改变钻孔仰角,使钻孔成三排或四排。钻孔仰角为14-15度。钻孔孔距一般为lOm-12m。各排孔的装药量,上排孔应多于下排孔。如图示:

C、平行于工作面长钻孔强制放顶:

指隔一定距离(取值应小于来压步距)对顶板处理一次,在采空区上方形成一定高度的破坏沟槽,使坚硬顶板的下部岩层能分层分段冒落,减弱顶板冒落时对工作面造成的压力。

具体方法:在本工作面前方未采动煤层上方顶板打平行工作面的长钻孔,煤层开采后在采空区内装药爆破;也有的在煤层采动前爆破,在预定范围内超前于采煤工作面,形成一定程度的裂隙区,而且并不破坏直接靠近煤层顶板下部的岩层。如图示:


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