掘进工作面

　　摘 要：通过对使用单体支柱支护的采面生产和回柱过程中发生的冒顶事故原因进行分析，结合采场顶板控制理论，制定防范这类冒顶事故的措施，总结采面顶板管理经验，从控顶距的确定、支护类型及支护方式选择等方面阐述采场顶板控制设计。 　　关键词：采面冒顶 原因分析 防范措施 顶板控制设计 　　前言：参加工作以来，主要负责采煤工作面回采作业规程的编制和采面现场技术管理工作。采面支柱从木支柱、金属摩擦支柱，发展到单体液压支柱；支护方式带帽点柱、金属铰接顶梁配合单体支柱及密集切顶支护。通过对采煤工作面生产和回柱放顶过程中发生的局部冒顶事故进行统计，对其发生的原因进行分析，论述防治采面局部冒顶事故的措施。 　　一、回采工作面局部冒顶事故原因及防范措施 　　一 在采煤工作面回采过程中发生的局部冒顶事故 　　此类事故的发生是由于回采过程中出露的破碎顶板得不到及时支护，或者虽然及时支护，但支护方式不对、支护质量差所造成的。 　　1、顶板破碎的原因 　　顶板破碎的原因主要有以下两个方面： 　　⑴ 构造运动引起的破碎 　　在断层等地质构造附近，由于岩层受到水平挤压的作用，经常会出现许多原生裂隙，岩石比较破碎。这部分岩石在参谋过程中暴露出来后得不到及时支护，很容易由“自由挠曲”发展到冒落。 　　⑵ 开采因素的影响 　　开采因素引起的破坏包括三个方面： 　　第一是在超前支承压力作用下，直接顶板内原生裂隙可能要进一步扩展。 　　第二是在老顶裂断部位，直接顶因强大支承压力的作用，经常要产生一段破碎带，由于老顶的裂断周期性发生，因此破碎带也将周期性出现。 　　第三是工作面平行裂隙推进，或者支护工作差（支护不及时、支护质量差、支护方式不合理：如采用无梁支护、平行裂隙挂梁等），使出露后的顶板承受更大的拉应力导致破坏。 　　2、防范措施 　　为了减少这类事故的发生，应采取以下防范措施： 　　⑴ 做好顶板破碎情况的预测预报工作 　　根据煤层构造情况推断预生裂隙和破碎的部位，采用井下岩层动态观测研究法预测预报老顶的地点及直接顶周期性破坏出现的地段，可以提起做好防范措施，避免局部冒顶事故。 　　⑵ 合理选择工作面推进方向 　　采煤工作面垂直或者斜交裂隙推进，有利于减少顶板出露后的下沉，防止其发展成冒落。 　　⑶ 减少空顶面积和采取正确的支护方式 　　对容易破碎的顶板，为减少其悬顶面积，炮采应采取小范围放炮的方式，对暴露的顶板及时进行支护。在支护方法上要求选用合理的支护形式，包括及时支托出露的顶板，垂直裂隙挂梁，以及支柱要有足够的初撑力等，支护密度应当与裂隙间距相对应。 　　二 回柱放顶过程中发生的冒顶事故 　　发生此类事故的主要原因是因回柱操作方式不合理，先回承压支柱，引起周围破碎顶板的冒落，或大块矸石垮落推倒未回的支柱，使临近的破碎顶板失去支托，发生冒顶事故。 　　为防止这类冒顶事故的发生，应采取以下措施： 　　1、防止采场内顶板的破碎，提高顶板岩层及工作面支架的稳定性。 　　2、采取正确的回柱操作方式，防止顶板压力向部分支柱集中，造成局部顶板破碎，回柱工作比较困难。 　　二、采场顶板控制设计 　　为了有效控制采场顶板，防止冒顶事故发生，首先要进行顶板控制设计，采取经济适用的支护方式，减少采场空顶面积。 　　一 顶板控制设计的基本要求 　　为提高控顶区上方直接顶的完整性和稳定性，将老顶岩层运动所引起的一系列矿压显现控制在安全合理的范围内。顶板控制设计应满足以下要求： 　　1、尽可能保证控顶区上方直接顶的完整，降低出露前受超前支承压力作用遭受的破坏程度和避免出露后因应力和变形释放引起的进一步破碎。 　　2、支架的承载能力必须能防止直接顶和老顶之间离层，防止动压冲击。 　　3、把岩层运动过程中所造成的最大顶板下沉量控制在支柱活柱缩量及保证必要的工作空间所允许的范围内。 　　4、正确选择支护方式和控顶距，使坚硬直接顶在控顶区后方周期性裂断，防止直接顶在控顶区上方裂断时推倒支柱，要求冒顶垮面事故。 　　5、保证支柱足够的初撑力，防止直接顶产生横行运动时使支柱失稳。 　　二 控顶距的确定 　　正确选择控顶距是控顶区内维护顶板状况好坏的关键问题。改变控顶距大小，在一定程度上可以获得对顶板的不同控制效果。 　　控顶距大小首先应满足行人、运输、通风、支护材料堆放等要求。在满足生产要求和对直接顶控制的前提下，应尽量缩小控顶距，减少直接顶对支架的作用力。 　　直接顶岩层比较松软，应尽可能缩小控顶距，使支护反力合力作用点前移靠近煤壁，提高对运输机道上方顶板的支撑能力，防止运输机道上方因顶板破碎引起局部冒顶。 　　直接顶岩层强度比较高，采空区内有悬顶并且周期性裂断的顶板条件，控顶距的选择有一个合理的范围，控顶距过小，支护反力合力点前移，直接顶易在控顶区上方周期性裂断，要求垮面事故。适当加大控顶距，在切顶线上加打密集支柱提高切顶能力，可以较好地实现直接顶在控顶区后方裂断。但控顶距过大，直接顶对支柱的作用力相应增大，支架对直接顶的控制效果不在明显改善。实践表明，当周期性裂断直接顶厚度在4—9m，悬顶距在7m时，控顶距一般选择在3.5—5.0m（切顶线加点柱、戗柱切顶）为宜。 　　三 支护选择 　　支护选择（包括支柱的特性参数、支护方式等）主要取决于控顶区内顶板的运动形式、运动幅度、稳定状况，以及支柱对顶板运动所采取的工作方式。 　　1、支柱类型 　　工作面所选择支柱类型，即支柱的工作特性和可缩量应当与控顶方案相协调。支柱的可缩量应满足顶板下沉量而不被压折或压死，以至于失去支撑作用。支柱的工作阻力应当能在岩层运动过程中及时发挥出来，有效支撑顶板。支柱初撑力大小应足以在老顶岩层运动前使直接顶与老顶相互贴紧，尤其是松软直接顶，提高适当提高初撑力，减少直接顶出露后的下沉变形，可以明显提高控顶区上方直接顶的稳定性。

帮顶

1、掘进工作面的顶板管理要严格执行“敲帮问顶”制度，不准空顶作业，工作面必须使用临时支护。2、掘进工作面遇地质构造、顶板破碎、压力较大、巷道开口、贯通、开帮挑顶、架设抬棚等零星工程时，要制定顶板管理安全技术措施。

　预防掘进工作面冒顶事故的措施　　1)根据掘进工作面岩石性质，严格控制空顶距。当掘进工作面碰到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，并缩小棚距，在掘进工作面四周应采用拉条等把棚子连成一体，防止棚子被推垮，必要时还要打中柱；锚杆支护时应有特殊措施。　　2)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。　　3)掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。　　4)掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架、掘进工作面间隔相适应，以防止因放炮而崩倒棚子。　　5)采用“前探掩护式支架”，使工人在顶板有防护的条件下出渣、支棚腿，以防止冒顶伤人。

1)根据掘进工作面岩石性质，严格控制空顶距。当掘进工作面遇到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护时应紧靠掘进工作面，并缩小棚距，在掘进工作面附近应采用拉条等把棚子连成一体，防止棚子被推垮，必要时还要打中柱；锚杆支护时应有特殊措施。2)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。3)掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。4)掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架、掘进工作面距离相适应，以防止因放炮而崩倒棚子。5)采用“前探掩护式支架”，使工人在顶板有防护的条件下出渣、支棚腿，以防止冒顶伤人。

　　《煤矿安全规程》对掘进工作面回风流的瓦斯浓度规定:　　①采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。　　②采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电器设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电启动。　　③采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。　　④矿井必须从采掘生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚，当发生瓦斯积聚时，必须及时处理。临时停工地点，不得停风;否则必须切断电源，设置栅栏，揭示警标，禁止人员进人，并向矿调度室报告。停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》的规定不能立即处理时，必须在24h内封闭完毕。