頂板支護安全管理規(guī)范
一、發(fā)生頂板事故的原因:發(fā)生頂板事故的原因從地質條件來看是因為礦井地質構造復雜,除此之外還有許多是管理落后和工程質量低劣的問題,頂板事故無論在發(fā)生的次數(shù)和傷亡的人數(shù)上,均排在五大災害之首,據(jù)統(tǒng)計,發(fā)生在采煤工作面的占77.5%,發(fā)生在掘進工作面的占14.84%。
二、頂板的分類:煤層上面的巖層叫做頂板,煤層下面的巖層叫做底板, 根據(jù)頂板是不是容易垮落和距離煤層的遠近分為:偽頂、直接頂和老頂。直接位于煤層下面的巖層叫做直接底,直接底下叫老底。
三、偽頂:偽頂直接貼在煤層之上,厚度在0.5m以下,隨著放炮或采煤機采煤容易脫落。通常是由粘土、炭質頁巖、泥質頁巖等強度較低的巖層所組成。有的煤層上面沒有偽頂。同一個煤層或同一個工作面?zhèn)雾數(shù)暮癖∫渤３０l(fā)生變化。
四、直接頂:偽頂?shù)纳厦媸侵苯禹?有的直接頂直接覆蓋在煤層上面。直接頂具有一定穩(wěn)定性。通常是由泥巖、頁巖和粉砂巖等比較容易垮落的巖層組成。一般隨支架前移或回柱而自行垮落,有時則需人工放頂。
五、老頂:(也稱基本頂)在直接頂之上,一般比較厚,大都有堅硬的砂巖、礫巖或石灰?guī)r組成。采空后懸露到一定面積才垮落。少數(shù)煤層上面沒有直接頂,老頂直接壓著煤層。
六、直接底和老底:直接底直接位于煤層之下,通常是有泥巖、頁巖、粘土巖等強度較低的巖層組成。有的遇水后容易發(fā)生滑動,膨脹隆起等現(xiàn)象,老底位于直接底之下,通常是由砂巖、石灰?guī)r等比較堅固的巖層組成。
七、頂板壓力:由于進行采掘活動而在巷道及回采工作面周圍巖體中,以及在支架上所引起的力叫做“礦片壓力”,人們習慣稱為“頂板壓力”,在煤層中掘進巷道,如果不支護,頂板就要冒落,最后形成自然平衡拱;支架能承受的壓力,主要是拱內破碎巖石的重量。
八、初次來壓和周期來壓:一個新工作面從開切眼開始向前推進,老頂?shù)谝淮未竺娣e垮落叫做初次垮落,初次垮落造成的工作面壓力突然增大,就是初次來壓,工作面繼續(xù)向前推進,經(jīng)過一定時間,達到一定距離時,老頂來壓又重復出現(xiàn),就是工作面的周期來壓。周期來壓時,頂板壓力比平時要大30~40%。
九、頂板處理方法:
垮落法:把靠近采空區(qū)的支架撤出,讓直接頂自行垮落或強制垮落。也就是常說的回柱放頂。
充填法:將沙子、碎矸石充填到采空區(qū)。全部充填法多用于開采厚煤層或“三下采煤”(鐵路下、水下、建筑物下)。局部充填法一般是壘砌矸石帶,適用于開采頂板堅硬的薄煤層。
煤柱支撐法:指工作面推進一定距離后,在采空區(qū)內留下適當寬度的煤柱來支撐頂板。這種方法適用于頂板巖石特別堅硬,人工強制放頂也很難垮落的頂板條件。這種方法很少使用,因為一是煤炭回收率低,二是給下部煤層的工作面頂板處理造成極大困難。
緩慢下現(xiàn)法:指頂板巖層韌性較大,回柱后頂板巖層不垮落,而能彎曲下沉,直到與底板自然合攏。這種方法適用于薄煤層工作面。
十、支護形式:巷道里的支架不但受頂?shù)装宓淖饔?還受兩幫巖石的作用。因此掘進巷道時就要根據(jù)不同的情況選擇合理的支架。
木支架:巷道木支架形式有梯形棚子、矩形棚子、完全棚子、加強棚子。采煤工作面木支架的形式有:頂板堅硬完整時用點柱,為了增加托頂面積有時戴上柱帽,頂板壓力較大,或有平行工作面的裂縫時用橫板棚子,頂板壓力較小,或有垂直于工作面的裂縫時用順板棚子,在壓力特別大的地方,一般用木垛或叢柱;在放頂線為了切頂和擋住垮落的矸石時,用密集支柱。
木支架的優(yōu)點:可就地取材,便于運輸、便于加工。頂壓大時會折斷并發(fā)出霹靂聲,可作為信號柱。廣泛適用于小型煤礦,在重點煤礦的采煤工作面處理冒頂、維修上下順槽、頂板來壓時打木垛、作信號柱子等特殊情況時仍在使用。
木支架的缺點:木支架是一種剛性支柱,可縮量僅為0.5~1.0%,頂板下沉后往往因為它的可縮性不夠而壓劈壓斷,失去了支撐頂板的作用,初支撐力小,容易使頂板早期脫層破壞容易造成冒頂。據(jù)統(tǒng)計,使用木支架比可縮性金屬支架事故高10倍多。
十一、單體金屬支架:包括摩擦式支柱和鉸接頂梁。金屬支柱有兩種,急增阻式支柱,適用于頂板穩(wěn)定,下沉量較小的薄煤層工作面;微增阻式支柱,可用在頂板下沉量較大的工作面。鉸接頂梁對起伏不平頂板和金屬網(wǎng)假頂?shù)倪m應性較差。急增阻式支柱可縮量為50~120㎜,最大工作阻力為250~350千牛頓。微增阻式支柱可縮量最大為400mm,最大工作面阻力為350千牛頓。
十二、金屬支架的幾種形式:戴帽點柱對支護不平整頂板的適應性強但不能在比較破碎的頂板下使用。摩擦支柱與鉸接頂梁配合使用。形成支架適用于頂板比較破碎或有局部小地質構造的工作面。摩擦支柱與鉸接頂梁可組成懸臂支架,可以減少頂板初期下沉,對破碎頂板的管理非常有利。
十三、單體液壓支柱:利用液體壓力產生工作阻力的單根可縮性支柱,具有由液壓挖制升降,支、回柱速度快,支柱承載力均勻等特點。
十四、單體液壓支柱的適用范圍:適用于緩傾斜煤層頂板中等穩(wěn)定,采高3m以下的普、炮采工作面的頂板支護,工作面兩巷的超前支護以及綜采工作面的端頭支護。
十五、使用單體液壓支柱注意事項:嚴禁碰撞、重擊支柱,存放時要保持站立狀態(tài),架設支柱要在底板挖好柱窩,支柱頂蓋要與頂梁接觸嚴密。嚴禁在挖頂區(qū)域內提前摘柱。若有自動卸載降柱,活柱卸載后不升降失效柱,柱體有明顯變形的損壞柱,活柱下縮到底的死柱,必須立即恢復或更換。
十六、液壓切頂支柱:適用于緩傾斜煤層,頂板中等穩(wěn)定,頂?shù)装遢^平穩(wěn),采高2.5m以下的回采工作面。液壓切頂支柱是由大工作阻力的液壓支柱與推移千斤頂組成。它的工作阻力是單體液壓支柱的3倍,它的底座大,對底板的比壓小。它推移輸送機力量大,工人可以不進入機道清浮煤。
十七、自移式液壓支架:把支柱和頂梁練成整體,加上底座,以高壓液體為動力來升降和推移,就形成了自移式液壓支架。它能完成支撐、放頂、移架、推移輸送機等一整套工序。
十八、錨桿支護:向巷道圍巖打眼,眼內錨入錨桿。錨桿巷道掛上金屬網(wǎng),噴上混凝土,即是錨噴支護。利用圍巖自身的強度加固頂板。
十九、頂板事故的常見原因:
地質構造的原因:松軟破碎的頂板常有小的局部冒頂,堅硬難冒的頂板會發(fā)生大冒頂。少數(shù)礦井還有沖擊地壓。如果采掘過程中遇到斷層、褶曲等地質構造,更容易發(fā)生冒頂。
頂板壓力的變化影響初次來壓和周期來壓時,頂板下沉量和下沉速度都急劇增加,支架受力猛增,頂板破碎,還會出現(xiàn)平行煤壁的裂縫,甚至頂板出現(xiàn)各階狀下沉,這時冒頂?shù)目赡苄宰畲蟆?/p>
回采工序的影響,采煤機切割煤壁或工作面放炮時,改柱、回柱和放頂時,對頂板的震動破壞較大,比進行其他工序時容易冒頂。
工作面部位的影響,輸送機機頭和機尾處,不按規(guī)格要求支護的地方,工作面與回風巷和運輸巷連接的上、下出口,工作面煤壁線、放頂線與頂板交接處,都是容易冒頂?shù)牡胤健?/p>
人的因素影響,違章指揮、違章作業(yè)是造成頂板事故最根本、最直接的原因。
頂板管理方式的影響:托偽頂、留煤頂開采時,厚煤層用竹笆、塑料網(wǎng)、金屬網(wǎng)作假頂開采,工序復雜,管理不好就要冒頂。
二十、冒頂?shù)念A兆:
響聲:巖層下沉斷裂,頂板壓力急劇加大時,木支架就會發(fā)生霹靂聲,緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象;金屬支架的活柱急速下縮,也發(fā)出很大響聲。有時也能聽到采空區(qū)內頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲。
掉渣:頂板嚴重破碎時,折梁斷柱增加,隨著出現(xiàn)頂板掉渣現(xiàn)象。掉渣越多,說明頂板壓力越大。在人工頂板下,掉下的碎矸石和煤渣更多,工人叫“煤雨”這就是發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU信號。
片幫:冒頂前煤壁所受的壓力增加,煤變的松軟,片幫煤比平時增多。大面積片幫說明冒頂?shù)目赡苄愿蟆?/p>
裂縫:頂梁的裂縫一種是地質構造產生的自然裂隙,一種是由于采空區(qū)頂板下沉引起的采動裂隙。如果裂縫加深加寬,說明頂板繼續(xù)惡化。人們常常在裂縫中插上木楔子,觀察它是不是松動或掉下來。判斷裂縫擴大了沒有,作出預報。
脫層:頂板快要冒落的時候,往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。檢查脫層要用問頂?shù)姆椒?如果聲音清脆,表明頂板完好;頂板發(fā)出“空空”的響聲,說明上、下巖層之間已經(jīng)脫離。
漏頂:破碎的偽頂或直接頂,在大面積冒頂以前,有時因為背頂不嚴或支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象。漏頂如不及時處理會使棚頂托空,支架松動。頂板巖石繼續(xù)冒落,就會造成沒聲響的大冒頂。
二十一、端頭支護:工作面上、下端頭是指沿工作面方向,上巷下幫向工作面方向10m,下巷上幫向工作面方向10m的范圍內。應使用單體液壓支柱支護。運輸機頭機尾部分要使用4對8根11號工字鋼長梁支護,保持一梁三柱交替邁步前移。
二十二、防止煤壁片幫:在采高較大,煤質松軟、頂板破碎的回采工作面,冒頂事故多由煤壁片幫引起。新暴漏的頂板要及時支護,炮眼距頂板不要太近。采高大于2米,煤質松軟,有片幫現(xiàn)象時,要打橫撐。加托梁或超前掛金屬鉸接頂梁,煤壁要刷直,最好使煤壁向工作面前進方向仰斜一點。
二十三、對回柱放頂?shù)囊?對回柱的要求是安全、快速,支架回收干凈,使頂板充分垮落,支架回收復用率高。木柱一般用回柱絞車回撤?；厥战饘僦е鶗r,如頂板比較穩(wěn)定,支柱受力不大,可以人工回撤。如頂板比較破碎,支柱插入底板或被垮落的巖塊埋住應當用絞車回柱。單體液壓支柱不允許用機械設備強行回撤。
二十四、回柱放頂前的準備工作:檢查頂板壓力是否穩(wěn)定,工作面支柱有無短缺,折斷和歪扭,檢查回柱絞車是否完好,戧柱是否打牢,回柱絞車鋼絲繩的斷絲、斷股是否超過規(guī)定,回柱鉤頭是否牢固,絞車操作聯(lián)系信號是否靈敏等,做好準備工作再進行回柱。
二十五、初次放頂:第一次放頂以放兩排柱比較合適,即放夠開切眼寬度,沿工作面傾斜方向自下而上順序回柱,也可以分幾段同時回柱。初次放頂時,要密切觀察頂板活動和冒落情況,必須有初次放頂安全管理小組人員親自在場指揮。一般從開切眼向前推進10m左右即可初次放頂,放頂前加固工作面支護,適當增加密度,沿工作面每6-10m增加一個木垛,支上向采空區(qū)傾斜的戧柱。
二十六、初次來壓時的安全措施:初次來壓時,單體支護工作面一般采取下列措施:加強支護提高支架的穩(wěn)定性。
沿放頂線增設1-2排密集支柱。
沿放頂線每隔5-8m增設一個木垛。
設置一梁三柱的戧棚。
可適當加大工作面控頂距;采取小進度多循環(huán)作業(yè)方式,落煤后及時支架,并增大支護密度;指派專人嚴密觀察頂壓變化,同時在工作面和采空區(qū)內設信號點柱,如果劈斷折斷,便是報警信號。
二十七:周期來壓時的安全措施:老頂周期垮落同樣會給工作面的安全生產帶來不利影響,可以采取同初次來壓時一樣的安全技術措施。不同的是周期來壓時要盡量縮小工作面的控頂距,以減輕老頂對工作面的影響。此外,采空區(qū)里的支柱一定要回收干凈,使直接頂充分垮落,以緩沖老頂垮落時對工作面支架沖擊。
二十八、回收單體支柱的方法:運送、安裝和拆除液壓支架時,必須有安全措施,明確規(guī)定運送方式、安裝質量、拆裝工藝和控制頂板的措施。(收尾時,工作面每推進一排就新打一排木樁,把替換下來的單體支柱和頂梁由下順槽外運,拆除機電設備外運,用回柱絞車回收木柱)。
二十九、回收單體液壓支柱的安全措施:回采到停采線時要留出支護良好的最小挖頂距空間,作為行人和運料用;用大梁套棚和木垛維護好上出口,保證后路暢通;回柱的次序是由采空區(qū)向煤壁,由下向上;對拉工作面及有中巷的工作面,如傾角不大可由兩頭向中間回收?；刂ぷ鞅仨氂墒煜ろ敯逍再|責任心強的工人擔任,回柱時還必須有專人觀察頂板,采空區(qū)內的支柱要回收干凈,下部頂板垮落賭塞時,如果工作面溫度升高,有害氣體積聚,回風巷要安設局部通風機加強通風。
三十、金屬網(wǎng)假頂?shù)闹ёo:用傾斜分層垮落法開采緩傾斜及傾斜厚煤層,第一分層工作面要鋪設人工頂板。用金屬網(wǎng)作假頂材料,在開采分層數(shù)目較多的厚煤層時最為適宜。(把金屬網(wǎng)托至緊貼頂板,鉸接頂梁和金屬網(wǎng)之間加板皮使支架牢固,出現(xiàn)“網(wǎng)兜”要在煤壁掏梁窩超前掛梁。放頂線要支戧柱)。
三十一、綜采工作面防止頂板事故:
架型與圍巖條件不適應:在破碎頂梁下沒有采用掩護式支架而使用了垛式支架,引起冒頂和漏矸事故。
支架工作阻力確定不合理:有的工作面頂板壓力大,而支架阻力造的偏低,結果活柱下縮量過大,引起冒頂,甚至把支架壓死,處理非常困難。解決上面的兩個問題的關鍵是要對頂板進行合理的分類,根據(jù)頂板壓力及巖性特點正確選擇液壓支架的架型和工作阻力。
液壓支架必須接頂。頂板破碎時必須超前支護。在處理液壓支架上方冒頂時,必須制定安全措施。
超高采煤:采煤機割煤高度必須保持在支架最大支撐高度的范圍內,如果超過支架最大高度,支架失去了支護的作用,致使頂板大量下沉,引起冒頂。端面距大:支架頂梁前端到煤壁這一段頂板沒有支護,是引起冒頂?shù)闹匾颉６嗣婢嘁话銘淮笥?00mm。
三十二、加固老巷:老巷就是在工作面推進中遇到的過去掘的廢舊巷道,有的老巷和工作面在同一煤層內,有的在工作面的上方或下方。老巷里的支架由于時間長和受工作面超前壓力的影響,拆梁斷柱較多,頂板破碎,容易冒頂。因此,工作面過老巷時需要采取預防措施。(工作面快到老巷位置時,要在老巷內維修加固,在原有支架下打上一梁二柱和一梁三柱。如果老巷支架上有局部冒落,要用木垛接頂,分層開采時,還要預先鋪好金屬或塑料頂網(wǎng)。)
三十三、回采工作面應斜過老巷:老巷頂板破碎,壓力很大時,工作面不能與老巷平行推進,應在接近老巷時逐步調整工作面推進方向,是工作面與老巷斜交。工作面與老巷斜交處要增加支護密度,加打木垛。
三十四、回采工作面在老巷的上、下方時過老巷:如果老巷在工作面上方,要用大于老巷寬度的長木梁托頂。木梁一頭伸入煤壁深窩,打上貼幫柱,長木梁上用木料剎緊背嚴,再沿傾斜方向打上抬棚。移設運輸機以后,靠采空區(qū)一側打上木垛。老巷在工作面下方時,工作面過老巷前應先用矸石和煤填實。工作面推進到老巷時,底板要下長底梁,支柱支在底梁上,防止支柱下沉。在老巷處要加打木垛托頂。
三十五、回采工作面過斷層:斷層破壞了煤層的完整性,造成裂隙和破碎帶?；夭晒ぷ髅孢^斷層時,先把工作面與斷層走向的交角弄清。斷層交角越小,工作面出現(xiàn)的破碎帶寬度越大,冒頂?shù)目赡苄栽酱?。斷層落差小?.8m可以直接采過去,斷層落差較大時要在兩側打好木垛戴帽戧柱。
三十六、回采工作面過褶曲:回采工作面過褶曲,可能要留下頂煤和底煤,如果頂煤留不住,要及時挑落,并在支架上用小木垛接頂。留底煤時柱子不要穿鞋。在挑頂、臥底處附近,要架設木垛,加強支護。褶曲變化平緩,工作面可以直接采過去。褶曲變化較大,要根據(jù)情況采用挑頂或臥底的方法。
三十七、工作面過自然裂隙:煤層和巖層中的自然裂隙,如層理面和節(jié)理面等,會降低巖體的強度,破壞頂板的完整性,是工作面發(fā)生冒頂?shù)囊粋€重要原因。(1、落煤后要馬上支柱,支柱初撐力要高,以減少離層。2、頂梁之間要加撐子。3、要使工作面對著主節(jié)理的傾向推進,這樣頂板的狀態(tài)好。4、如果順著主節(jié)理的傾向推進,頂板容易沿節(jié)理面下沉脫落)。
三十八、工作面過采動裂隙:采動裂隙也叫“壓力裂隙”,往往超前煤壁5-15m就已形成,常與節(jié)理裂隙互相交切,使頂板形成楔形巖塊,很容易冒落。要及時敲幫問頂,挑落活矸并及時支護。頂板如果出現(xiàn)張開的裂隙或臺階下沉,有大冒頂?shù)奈ｋU。
三十九、單體支護工作面礦壓觀測:單體支護工作面礦壓觀測的主要內容有:頂板下沉量、頂板下沉速度、支柱所能承受的壓力和活柱壓縮量(1、從測桿上看標尺,測頂板下沉量。2、從測桿上看百分表,記錄頂板下沉速度,從測力計上記錄支柱所受的壓力)。
四十、觀測礦壓掌握頂板活動規(guī)律:觀測完頂板巖石頂板下沉速度、支柱所受的壓力,支柱壓縮量以后,要對測量數(shù)據(jù)進行綜合分析,一方面得出工作面頂板壓力活動規(guī)律,一方面發(fā)現(xiàn)頂板管理存在的問題。
