采场事故类型及防治措施

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1、1采场预测容易发生的事故类型及防治措施1顶板事故回采工作面顶板事故主要包括小范围局部冒顶、大面积切顶、局部垮落或切顶。回采工作面主要事故类型可参考下图：图1.1回采工作面主要事故类型1.1大面积切顶事故大面积切顶事故主要包括直接顶运动引发的跨面事故，基本顶引发的跨面事故，高位覆岩 运动引起的工作面压垮事故。1.1.1直接顶引发的跨面事故直接顶运动引发的跨面事故就其作用力的性质和顶板运动时的始动方向可分为推垮型事 故和压垮型事故两类。包括以下几类: 坚硬顶板的区域性切冒当煤层顶板是整体厚层硬岩层(如砂岩、砂砾岩、砾岩等，其分层厚度大于56m)时， 它们要悬露几千平方米，几万平方米，甚至十几万平方

2、米才冒落。这样大面积的顶板在极短时 间冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是把已采空间的空 气瞬时挤出，形成巨大的暴风，破坏力极强。防治措施：(a) 顶板高压注水。从工作面平巷向顶板打深孔，进行高压注水，注水泵最大压力达 15MPa。顶板注水可起弱化顶板和扩大岩层中的裂隙及弱面的作用。(b) 强制放顶。所谓强制放顶，就是用爆破的方法人为地将顶板切断，使顶板垮落一定 厚度形成矸石垫层。 倾角较大工作面直接顶漏垮由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采煤工作面支护系统中如果某个地点失效发生局 部漏冒，破碎顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏

3、垮 型工作面的冒顶。防治措施：(a) 选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量；(b) 顶板必须背严实；(c) 严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。 金属网下推垮回采厚煤层下分层时，金属网假顶处于下列两种情况时，可能发生推垮型冒顶：(I)当 上、下分层开切眼垂直布置时，在开眼附近，金属网上的碎矸石与上部断裂了的硬岩大块之间 存在一个空隙。(II)当下分层开切眼内错布置时，虽然金属网上的碎矸与上部断裂了的硬岩 大块之间不存在间隙，但是一般也难以胶结在一起。防治措施：(a) 回采下分层时用内错式布置开切眼，避免金属网上碎矸之上存在空隙。(b) 提高支柱初撑力，增加支架稳定

4、性，防止发生高度超过150mm的网兜。(c) 用“整体支架”增加支护的稳定性。(d) 采用伪俯斜工作面，增加抵抗下推的阻力。(e) 初次放顶时要把金属网下放到底板。 复合顶板的突变运动从本质上讲，复合顶板就是离层型顶板。复合顶板由下软上硬岩层组成，采动后下部岩层 因强度小或分层厚度小，其挠度比上部岩层大，引起上下岩层的下沉差异而导致岩层内部或岩 层之间纵向分离即为岩层之间的离层。复合顶板容易发生推跨型冒顶事故的地点：(I) 开切眼附近。(II) 地质破坏带(断层、裂隙等)附近。(III) 尖灭构造附近。(W)旧巷(走向的或倾斜的)附近。(V) 掘进上下顺槽时破坏了复合顶板的地点。(W)局部冒顶

5、区附近。(W)倾角大的地段。(训I)顶板岩层含水的地段。防治措施：(I) 工作面伪斜布置。限定六面体只沿工作面下侧向推移；另外伪斜布置可使顶板下滑 力减小。(II) 上下顺槽不破顶掘进，杜绝提供人为形成六面体下滑的空间；(III) 工作面初采禁止反向推采。由于工作面在切眼内滞留时间长，顶板离层普遍而且范 围较大，反向推采煤柱使控顶区范围增大，新增设的支柱整体性较差，支护阻力较小，极易产 生推垮型事故；(W)控制采高，使垮落岩层充满采空区，抑止采动后孤立六面体的自由运动空间，提供 顶板和已冒岩石的摩擦力，阻止顶板沿层面方向运动；(V) 使用戗柱(斜撑柱)提供阻抗顶板沿层面滑移的反力。戗柱可分为向

6、上戗柱、向前 和向后戗柱等三种，分别预防工作面复合顶向下，向采空区或向工作面煤壁方向的复合顶推垮；(W)切眼布置锚杆或锚索支护预防顶板离层。除此以外，加强工作面单体支护仍可为防止该类顶板事故提供更有效的途径。a) 采用倾向连结的“整体支护”。在易发生复合顶推垮的地点和时间，用拉钩连接倾向 支柱，提高支架的整体稳定性;b) 提高单体支柱的初撑力和刚度，抑制顶板的早期离层。 大块游离顶板旋转推垮型冒顶当煤层顶板存在有断层、裂隙、层理和薄弱岩层切割成的大块游离顶板时，这个游离 顶板可能旋转而下。把工作面支柱向煤壁推倒，造成推垮型冒顶事故。防治措施：(I) 地质及观察工作，判断游离顶板的范围；(II)

7、 在游离顶板范围内加强支护，不要进行回柱作业；(III) 如果工作面使用的是单体金属支架，要用木支架替换金属支架；(W)待游离顶板全部都处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回柱。1.1.2基本顶运动引发的跨面事故 冲击推垮型这种事故发生时，基本顶首先将其作用力施加于靠近煤壁处已离层的直接顶上，造成煤壁 片帮和顶板下切，紧接着高速下沉的的基本顶把直接顶推垮。 压垮型这种事故多发生在木支柱支护的工作面。木支柱属于刚性支柱，破坏后强度几乎为零。由 于木支柱缩量小，且全工作面支柱载荷分布不均匀，在基本顶来压过程中，集中载荷大的支柱 首先被压断，使载荷转移至其它支柱上，结果依载荷大小支柱被“各个击破”，最

8、后连直接顶 也支撑不住而造成垮面事故。冲击推垮型和压垮型事故可统称为压垮型事故，它们都是由于支护强度不足而导致的支架 (柱)大量压坏而造成的冒顶事故。防治措施：(I) 采煤工作面支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及基本顶岩层的重量；(II) 采煤工作面支架的初撑力应能保证直接顶与基本顶之间不离层；(III) 采煤工作面支架的可缩量应能满足基本顶下沉的要求；(W)普采工作面遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要及时加强工作面支护(最 好用木垛)，不得采用正常办法回柱；(V) 普采要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱；(W)工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的

9、富裕，则工作面可以正 常推进；若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层斜交或应用采空区挑顶 的措施过断层。1.1.3高位覆岩运动引起的工作面压垮事故高位覆岩运动引起的压垮型事故，是指突变运动的岩层范围超过了回采工作面常规的直接 顶和基本顶的岩层厚度。引起高位岩层运动并对工作面矿压产生明显影响的覆岩运动，其生产 地质条件有下述几个方面：（I）浅埋长壁采场；（11）浅部开采留煤柱支撑顶板；（III）复 杂采矿地质条件采场。 浅埋长壁采场的压垮型事故浅部缓倾斜煤层开采，回采工作面的覆岩断裂运动可能直达地表，地表呈现非连续性破坏 而出现漏斗状塌陷坑；在有含水层的松散层下采煤时，不适当地提

10、高回采上限，工作面的覆岩 断裂运动也能通达地表，并在地表引起漏斗状塌陷坑。这种情况下，由于覆岩的整体切落，回 采工作面支架承担的上覆岩层重量要超过常规的采场直接顶和基本顶岩层重量，很容易导致工 作面出现压垮型冒顶事故。对该类顶板事故的防治，主要从采煤方法上考虑避免切顶事故。 浅部开采留煤柱支撑顶板的采空区压垮事故防止大面积来压的有效措施之一是采用小区域隔离，将顶板的破坏冒落过程限制在小区域 内，以小区域内的无灾害顶板垮落，取代可能造成灾害的大面积来压，其中关键技术是严格区 分区域间隔离煤柱、区内临时煤柱的尺寸和隔离区域的尺寸；另外，对开采区域内的突变运动 进行针对煤柱受力变形为主的矿压监测，实

11、现对顶板突变运动的预测预报。 复杂采矿地质条件的压垮型事故防治措施：a）对回采工作面覆岩的运动规律，尤其是在地质构造主导下的覆岩运动规律进行准确的 预测预报，得到工作面顶板来压的时间、地点和强度信息，为顶板事故防治提供理论指导。b）进行正确的采场布置设置，避免相邻开采区域开采应力对本工作面的影响。c）采取针对性的顶板控制措施，强化工作面支护。例如，本工作面可增加对基本顶的切 顶支柱；断层构造附近尽量要将采出的矸石充填入采空区，以增加采空区垫层厚度，减少顶板 大面积断裂下沉时对支护的压力。12回采工作面局部冒顶121煤壁线附近的冒顶事故此类冒顶的煤岩块属于采场伪顶、直接顶或顶煤。由于顶板中存在原

12、生裂隙或构造断层等 原因，导致刚出露煤壁的顶板形成游离的块体，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落, 形成局部冒顶事故；另外，采用爆破落煤的回采工作面，也可能因放炮崩倒支柱而冒顶；再者, 回采工作面煤壁煤体较软，或受到超前支承压力作用时产生明显的片帮，扩大了无支护空间等, 均有可能产生局部冒顶。防治措施： 单体支柱工作面预防局部冒顶的措施（a）采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架、正倒悬臂错梁直线柱支 架等，并使端面距不大于200mm,还应提高支柱的初撑力。此外，在金属网下，还可以采用 长钢梁对棚迈步支架。在架设支架前还必须敲帮问顶，以防岩落伤人。（b）炮采时，炮眼布置及装药

13、量应合理，尽量避免崩倒支架。（c）尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮。煤层一旦片帮， 应掏梁窝超前支护，防止冒顶。 综采工作面局部冒顶事故的预防措施（a）支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的 水平推力，提高支架的初撑力。（b）工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不 超过70度。（c）当碎顶范围较大时（比如过断层破碎带等），则应对破碎直接顶注入树脂类黏结剂 等使其固化，以防冒顶。1.2.2工作面端头的冒顶事故工作面两端包括机头、机尾附近以及与工作面相连的一段巷道。在工作面端机头、机尾处, 暴露的空间大，支承

14、压力显现集中，巷道提前掘进，引发了巷道周边的变形和破坏。经常要进 行机头机尾的移置工作，拆除老支架支设新支架时，碎顶可能进一步松动冒落。防治措施：可在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护（即四对八梁支护），每对抬棚随机 头机尾的推移迈步前移；或在机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护（一般铰接顶梁，加上楔子后， 不能向下弯，但能向上弯，双楔铰接顶梁则向上向下均不能弯）。在工作面与巷道相连处，宜 用一对抬棚，迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外在工作面两端还可以采用十铰接顶梁支 护系统以防漏冒。在超前工作面10m以内，巷道支架应加双中心柱；超前工作面10m20m,巷道支架应加 单中心柱以预防冒顶。

15、综采时，如果没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外， 超前工作面20m内的巷道支架也应以中心柱加强。1.2.3放顶线附近的局部冒顶放顶线附近的局部冒顶主要发生在使用单体支柱的工作面。放顶线上支柱受力是不均匀 的，当人工回撤“吃劲”的支柱时，往往支柱一倒下顶板就冒落，如果回柱工来不及退到安全 地点，就可能被砸着而出现顶板事故。防治措施： 加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸； 在大岩块范围内用木垛等加强支护； 当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要加大控顶 距； 如果工作面使用单体支柱，在大岩块范围内要用木支架替换金属支架； 待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回木支架。1.2.4地质破坏带附近的局部冒顶地质破坏带及附近的顶板裂隙发育、破碎，断层面多充以粉状或泥状物；断层面都比较光 滑，使上、下盘之间的岩石几乎没有粘结力，尤其是断层面成为导水裂隙时，更是彼此分离。 单体支柱工作面如果遇到垂直于工作面或斜交于工作面的断层时，在顶板活动过程中，断层附 近破断岩块可能顺层面下滑，从而推倒工作面支架，造成局部冒顶。防治措施：为预防这类顶板事故，应在断层两侧加设木垛来加强维护，并迎着岩块可能滑下的方向支 设戗棚