大面積冒頂?shù)陌踩夹g(shù)管理
(一)復(fù)合頂板推垮型胃頂?shù)念A(yù)防
復(fù)合頂板是由下軟上硬不同巖性的巖層組成,軟硬巖層間夾有煤線或薄層軟弱巖層(如,泥巖、碳質(zhì)頁巖等),下部軟巖的厚度一般大于0.5m,面且不大于3.0m
復(fù)合頂板推垮型冒頂是由于支架的初撐力及剛度不夠時,軟巖層發(fā)生離層又由于原生及采動裂隙所切割,因此在頂板軟巖層中形成一個裂開的六面體當(dāng)六面體傾斜下方產(chǎn)生冒頂,或工作面按偽仰斜布置時,六面體滑向傾斜下方或滑向采空區(qū),即產(chǎn)生向傾斜下方或向采空區(qū)的推力此時如果圍巖對六面體的摩擦阻力小于六面體滑向下方或采空區(qū)的推力,采場支架抵抗不住側(cè)向推力,因面就失穩(wěn)傾倒發(fā)生推垮型冒頂。
復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)闹饕乐未胧┌?
(1)摸清頂板情況,確切掌握復(fù)合頂?shù)膸r性、巖層分布、厚度結(jié)構(gòu)及有無軟弱夾層等,以便采取針對性的控制措施。
(2)提高支柱的初撐力及剛度,盡可能使用單體液壓支柱配合金屬接頂梁。按照《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,架設(shè)單體液壓支柱初撐力:80mm的支柱初力大于60kn,100mm的支柱初撐力大于90kn。擦式金屬支柱必須使用5t液壓升柱器升柱底板松軟時,支柱要穿“鐵鞋”,控制鉆底量<100mm液壓支架初撐力不低于規(guī)定規(guī)定值的80%
(3)凡是有偽頂或頂板破碎的工作面,初采時不得推采開切眼的另一幫煤柱,或提前摘隙貼幫支柱。
(4)工作面應(yīng)布置成偽俯斜方向推進,使垂直工作面方向的向下傾角達4~6井盡可能避免仰斜開采。
(5)巷道掘進時,應(yīng)盡量避免挑復(fù)合頂掘進,對漏頂或空頂要及時充填嚴(yán)實。
(6)避免工作面布置成與上、下順槽小于45°的銳角相交。
(7)初次放頂期間,應(yīng)適當(dāng)加大控頂距,一般采用5~6排成5~7排控頂以便增設(shè)木垛及戧棚特殊支架。第一次放頂以回兩排柱、夠開切眼寬度為宜。采高較大時,應(yīng)適當(dāng)降低采高,使軟巖冒落高度超過采高,但最低采高以不小于1.4m為宜,初次放頂完成后,再恢復(fù)正?？仨斁嗪筒筛?/p>
(8)條件許可時,在工作面關(guān)鍵地點,或沿工作面傾斜方向布置錨桿錨固復(fù)合頂?；蛘咴诔醮畏彭斊陂g采用“整體支架”,如用聯(lián)柱器把每排支柱從工作面上端至下端連接起來,以增加其整體穩(wěn)定性。
(二)堅硬頂板壓垮型頂?shù)念A(yù)防
當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖層,如砂巖礫巖、砂礫巖等,其分層厚度大于5.0~6.0m時,它們冒落前懸頂面積大(從幾十、幾百,甚至達幾千平方米),冒落塊度大(從1~10m長,甚至10~20m長),范圍大(沿工作面幾十米,甚至大半個工作面切頂冒落)。這樣大面積的頂板在極短時間內(nèi)冒落下來,不僅會產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力,面且更嚴(yán)重的是會把已采空間內(nèi)的空氣瞬間擠出,形成巨大的暴風(fēng),破壞力極大。
防止和減弱大面積冒頂危害的原則是:改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì),以減小頂板懸露面積及目落面積,減小頂板冒落高度,降低空氣排放速度。具體做法包括:
(1)堅持支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測,掌握老頂活動規(guī)律主要掌握初次來壓和周期來壓步距,監(jiān)測支柱工作阻力、頂板下沉量及下沉速度、支柱下縮量、下縮速度及其變化情況等。
(2)根據(jù)初次來壓及周期來壓大小,加大工作面支護強度及密度,沿煤壁增設(shè)貼幫柱,沿放頂線支設(shè)叢柱或密集支柱,或配合戧棚及木垛強化支護。在條件適應(yīng)的工作面,盡可能采用切頂墩柱。綜采工作面以采用垛式液壓支架為宜。
(3)減小每次放頂步距,以一排支柱的步距為宜,最多不超過兩排支柱并適當(dāng)加大控頂距(一般最大控頂?shù)?~7排),以提高采場總支撐能力及有效支護空間
(4)必要時采用人工強制放頂。所謂強制放頂,就是用爆破的方法人為地將頂板切斷,使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制頂板冒落面積減弱頂板冒落時產(chǎn)生的沖擊力。形成矸石墊層,則可以緩和頂板冒落時產(chǎn)生的沖擊波和暴風(fēng)
(5)積極推廣頂板高壓注水。從工作面槽向頂板打深孔,進行高壓注水,注水泵最大壓力可達15mpa。頂板注水可起到弱化頂板和擴大巖層中的裂隙和弱面的作用,將表面的強度明顯降低。
嚴(yán)格執(zhí)行《生產(chǎn)礦并質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)關(guān)于頂板管理的規(guī)定,要求控頂范圍內(nèi)頂?shù)滓平堪床筛摺?00mm/m控制,不出現(xiàn)臺階下沉。如,出現(xiàn)臺階下沉,無論有無懸頂,均應(yīng)適當(dāng)加大控頂距,待煤壁側(cè)至少有兩排支柱空間的安全空間后才能回柱放頂如出現(xiàn)較大懸頂,又呈現(xiàn)臺階下沉?xí)r,必須進行人工強制放頂或采取加強支護及監(jiān)控措施。
三)金屬網(wǎng)假頂下推垮型冒頂?shù)念A(yù)防
這類冒頂多在初次放頂前或初次放頂過程中發(fā)生。
工作面在進行各種工序時都可能發(fā)生推垮型冒頂工作面傾角較大采用摩擦式金屬支柱的工作面容易發(fā)生此類冒頂。
其發(fā)生的原因有:
(1)在堅硬頂板或直接頂厚度小,其上是堅硬頂板條件下,由于上分層冒落高度小在切割眼處、停采線處、上下順槽處網(wǎng)上碎矸之上存在空隙。當(dāng)下分層開采達到一定跨度時,空隙上方堅硬頂板斷裂移動產(chǎn)生較大的推力或沖擊力造成推垮型冒頂。
(2)由于上分層冒落大塊石,第二分層工作面回柱放頂時開始出現(xiàn)大塊石的懸頂,因此隨著工作面推進,大塊矸石失去平衡產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動,導(dǎo)致側(cè)向推力推垮網(wǎng)下支架。或由于網(wǎng)上大塊矸石之間存有空隙,因此回柱放頂后,大塊石沿網(wǎng)移動,造成推垮型冒頂(3)當(dāng)工作面傾角較大時,在放炮及回柱等工序影響下由于支架初撐力低、支柱扎底,工作面出現(xiàn)網(wǎng)兜,因此帶動支柱向下傾斜以致失穩(wěn)傾倒。當(dāng)網(wǎng)兜向下推力超過網(wǎng)邊連接力時,便出現(xiàn)撕網(wǎng)發(fā)生漏垮型冒頂,或當(dāng)初次放頂時網(wǎng)邊被壓住未放落下來造或網(wǎng)兜,發(fā)生推垮型冒頂。
(4)在傾角大于30°的煤層中,當(dāng)冒落矸石不能立即充滿采空區(qū)時,隨著回柱放頂由下向上進行,冒落矸石由上向下流動造或工作面上部網(wǎng)上抽空及采空區(qū)抽空狀況。當(dāng)上覆巖層繼續(xù)垮落時,造成推垮型冒頂。
金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)闹饕A(yù)防措施包括:
(1)對上分層頂板的冒落狀況,通過在開切眼內(nèi)現(xiàn)察,或從上下順槽掘進探巷觀察,發(fā)現(xiàn)有懸空的斷裂老頂或大塊矸石時,應(yīng)及時采取預(yù)防性控制措施。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于鋪設(shè)假頂?shù)囊?guī)定:金屬網(wǎng)等假頂鋪設(shè)整齊連接搭接符合規(guī)定冒頂區(qū)不撕網(wǎng)分層工作面必須把分層煤厚和鋪網(wǎng)情況及時記載在(1:500)圖上;上分層工作面要加強觀察,假頂上冒落大塊巖石(>;2.0m)要及時上圖,要有灌漿(或灑水)系統(tǒng)和措施保證灌漿(或灑水)質(zhì)量符合規(guī)程要求。
(3)推廣菱形網(wǎng)假頂及網(wǎng)下綜機開采,高檔普采工作面推廣ⅱ型長鋼梁控制金屬網(wǎng)假
頂。除最下分層外,一律穿鐵鞋,以便提高支柱的初撐力及剛度。
(4)通過人工放頂、爆破開切眼,采空區(qū)一側(cè)煤壁,應(yīng)盡可能增加第一分層采空區(qū)充填
高度。同時適當(dāng)降低第二分嚴(yán)起始開采高度,以減小采空區(qū)冒落空隙。盡可能延長上、下分
層開采間隔時間,促使頂板再生。
(5)初次放頂壓網(wǎng)時,應(yīng)沿切頂線剪網(wǎng)并從放頂起始處橫向剪網(wǎng),使之一開始形成冒
落豁口,將網(wǎng)放落到底板上。
(6)適當(dāng)加大控頂距,采用木垛及戧棚特殊支架,使工作人員處在有效支護空間內(nèi)。煤層傾角25以上時,切頂排加打反傾斜戧柱,靠煤壁的兩排支柱用聯(lián)柱器全部聯(lián)緊,必要時支設(shè)雙排交叉布置的木垛。
