一、礦山壓力顯現基本因素分析
(一)煤層頂底板
本礦井田內含煤地層為西山窯組下段,巖性由河流相、湖泊相、泥炭沼澤相形成的砂礫巖、粉砂巖、炭質泥巖和煤層組成。
地質報告重點對B5、B7煤層頂底板巖石物理力學性質進行采樣測試,分述如下。
1) B5煤層頂板
該煤層直接頂板以中-細砂巖為主,厚度一般在25m左右。干燥情況下巖石較堅硬,力學強度較高,據測試煤層直接頂板在飽和狀態下單向抗壓強度為0.2-0.23 MPa, 干燥狀態下單向抗壓強度為72.1-73.5 MPa, 天然狀態下單向抗壓強度為22.2-24.1 MPa,天然狀態下單向抗拉強度為2.4-2.3 MPa, 天然狀態下直剪切強度為4.5-4.7 MPa,軟化系數為0.00,屬易軟化的巖石。
2) B5煤層底板
該煤層直接底板為粉砂巖,厚度3.5m左右,據測試粉砂巖在飽和狀態下單向抗壓強度為1.4 -1.5 MPa, 干燥狀態下單向抗壓強度為22.9 -23.1 MPa, 天然狀態下單向抗拉強度為8.4-8.6 MPa, 軟化系數為0.06-0.05,屬軟弱巖石
3) B7煤層頂板.
該煤層頂板為粉砂巖,巖石破碎,穩定性差,據測試粉砂巖在飽和狀態下單向抗壓強度為5.8 MPa, 干燥狀態下單向抗壓強度為27.5MPa, 天然狀態下單向抗壓強度為11.2 MPa,天然狀態下直剪切強度為10.3MPa, 軟化系數為0.21,屬軟弱強度的巖石。
二、頂板事故防治及裝備
1、根據井田煤層賦存條件,頂底板巖性情況和所選用的采煤法的開采特點及地面地形地物情況,確定工作面頂板管理方式為全部垮落法,工作面支護配備ZJH1200/14/30(X-1TY)型懸移頂梁液壓支架,端頭支護采用DZ28-30/100型單體液壓支柱用二、四排支護;工作面超前支護采用DZ28-30/100型單體液壓支柱支護。
2、工作面在回采過程中必須在上下順槽距工作面20m范圍內進行超前支護,強化工作面端頭及上下順槽的支護強度。
3、本礦井煤層及頂底板穩定性一般,頂板巖石多為軟弱巖石,主要開拓準備巷道(井筒、石門)錨噴支護,對煤層巷道掛金屬網,硐室支護用料石碹支護。
4、采掘工作面敲幫問頂,掘進工作面遇到松軟巖層要進行支護。掘進工作面在放炮后支護之前采用木支柱進行臨時支護。
三、強制放頂
本礦井采用全部垮落法管理頂板,當頂板較硬不易垮落時,避免工作面受到初次來壓及周期來壓時大面積來壓的嚴重威脅,采用循環淺孔,步距深孔爆破放落頂板的方法。原理是工作面推進時每循環采用淺孔爆破比較堅硬的直接頂,根據老頂來壓的步距,在來壓前向頂板打兩排深孔爆破放落頂板,孔深20-30m,炮眼和水平方向夾角為60-65°,進行強制放頂。
四、頂板管理措施
(一)回采工作面的初次放頂措施
1、觀測工作面初次來壓和周期來壓的步距和強度,制定相應的初次放頂和正常放頂的安全技術措施。
2、采煤工作面的折損的坑木不得二次使用,損壞的金屬頂梁、失效的單體支柱必須立即替換掉。
3、觀察回采工作面的礦壓顯現規律,撐握初次來壓、周期來壓和初次放頂的步距和強度。
4、在初次放頂過程中若頂板壓力大,加強工作面的支護工作,超前支護要增加單體數量并減小支柱間距。
5、井下作業人員必須認真學習初次放頂的有關安全技術措施并熟知井下避災路線。
6、初次放頂時的工作面推進距離不得超過作業規程規定的距離,頂板未及時垮冒,采取人工強制放頂的措施。人工強制放頂時井下正常作業的人員升井,加強工作面支護。
(二)頂板事故防治措施
1、工作面爆破后工作面及時伸前梁支護空頂區,工作面前方出現漏頂時,及時用不燃物充填冒空處,做好支護。
2、采煤工作面按作業規程規定管理頂板,做好工作面的端頭支護,保證工作面上、下出口的暢通。加強對工作面單體支柱的檢查和維修,泵站壓力必須達到額定壓力,單體支柱的初撐力不小于250kN,卸壓的單體必須重新支設。
3、掘進巷道錨桿端部用墊塊,托板緊貼巷壁。錨網中的碎巖及時放出,網緊貼煤壁。
4、錨桿做拉力試驗。
5、掘進工作面作業人員做好敲邦問頂工作。
6、掘進工作面防止片幫措施:
(1)本礦用工字鋼支護工作面,嚴格遵守支架間距進行支護,作好兩幫背板的支護。
(2)錨桿、錨網支護工作面,嚴格遵守錨桿間排距進行支護,有兜網現象及時處理,對于不合格的錨桿更換。
(3)錨桿、錨網支護工作面遇到礦壓較大、破碎地段采用錨網和工字鋼聯合支護方式。
7、液壓支架采煤工作面回采時按作業規程規定管理頂板,做好工作面的端頭支護,保證工作面上、下出口的暢通。
8、掘進工作面作業人員做好敲幫問頂工作。
9、掘進工作面使用好前探梁或臨時支護,控頂距要符合作業規程規定,嚴禁空頂作業。
10、掘進工作面礦壓增大時,根據現場情況采取措施加強支護。
五、預防老頂來壓時的壓垮型冒頂事故的措施
(1)采煤工作面支架的初撐力應能平衡垮落帶直接頂及老頂巖層的重量;
(2)采煤工作面支架的初撐力應能保證直接頂與老頂之間不離層;
(3)采煤工作面支架的可縮量應能滿足裂隙帶老頂下沉的要求;
(4)普采工作面遇到平行工作面的斷層時,在斷層范圍內要及時加強工作面支護,不得采用正常辦法回柱;
(5)普采要擴大控頂距,并用木支柱替換金屬支柱,待斷層進到采空區后再回柱;
(6)工作面支護是液壓自移支架,若支架的工作阻力有較大的富裕,則工作面可以正常推進;若支架的工作阻力沒有太大的富裕,則應考慮使工作面與斷層斜交或應用采空區挑頂的措施過斷層。
六、掘進頭冒頂事故的防治措施
(1)根據掘進頭巖石性質,嚴格控制控頂距。當掘進頭遇到斷層褶曲等地質構造破壞帶或層理裂隙發育的巖層時,棚子應緊靠掘進頭。
(2)嚴格執行敲幫問頂制度,危石必須挑下,無法挑下時應采取臨時支撐措施,嚴禁空頂作業。
(3)在地質破壞帶或層理裂隙發育區掘進巷道要縮小棚距;在掘進頭附近應采用拉條等把棚子連成一體防止棚子被推跨,必要時還要打中柱以抗突然來壓。
七、預防漏跨型冒頂的措施
(1)選用合適的支柱,使工作面支護系統有足夠的支撐力與可縮量;
(2)頂板必須背嚴實;
(3)嚴禁放炮、移溜等工序倒支架,防止出現局部冒頂。
八、防治巷道開岔處冒頂的措施
(1)開岔口應避開原來巷道冒頂的范圍;
(2)必須在開口抬棚支設穩定后再拆除原巷道棚腿,不得過早拆除,切忌先拆棚腿后支抬棚;
(3)注意選用抬棚材料的質量與規格,保證抬棚有足夠的強度;
(4)當開口處圍巖尖角被壓壞時,及時采取加強抬棚穩定性的措施。
