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1、 纳雍县张家寨煤矿2010年度防治顶板事故的安全技术措施及应急预案纳雍县张家寨煤矿二一年一月纳雍县张家寨煤矿防治顶板事故的安全技术措施及应急预案 一、矿区简介为了贯彻执行党和国家安全第一，预防为主的方针，保护职工身体健康与企业财产安全，根据矿井实际编制纳雍县张家寨煤矿防治顶板事故安全技术措施及应急预案，通过贯彻落实措，达到防止事故发生，并在一旦发生事故时，能有效地控制事故的扩大和迅速抢救受灾遇险人员，特编制纳雍县张家寨煤矿防治顶板事故安全技术措施及应急预案如下：一、矿井概况 张家寨煤矿位于煤矿位于贵州省纳雍县龙场朱家营村，距211省道线26Km，距纳雍县城约17Km，交通便利。张家寨煤矿矿区为
2、规则四边形，矿区面积为1.1475km2，开采深度由+1650m至+1250m标高。 矿井采用斜井开拓，主、副、风井布置在+1600m标高，长500m，坡度200，方位900。 根据纳雍县煤矿开采方案设计和安全专篇设计生产能力9万t/a。本井田内主采煤层为5层，由上至下分为M5、M6、M28、M31、M32煤层，为倾斜薄及中厚煤层，煤层平均倾角19，设计采用单层布置方式，首先开采M31煤层，采用走相关长壁式开采。二、地形地貌地势表现阶梯状，地层地貌对矿井开采无大的影响。三、煤层顶、底板岩性M31煤层顶、底板为泥岩、灰质泥岩，局部为粉砂岩，底板为粘土岩或泥岩。四、矿山压力的概念1.原岩应力岩体在
3、采动以前，由于某种原因自重作用在其内部引起的引力。开采前，岩体处于静止状态，所以原岩处于平衡状态。开掘巷道或进行回采以后，破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内应力的重新分布及其变形，表现形式为顶板下沉和垮落，底板隆起，煤壁片帮，并引起支架变形和破坏，充填物沉缩，煤的压出，地表变形等，直到岩体形成一个新的平衡状态为止。2.矿山压力由于采掘工作破坏了岩体原始应力状态，引起应力重新分布，在其采掘空间周围岩体和支撑物上表现的力，应力重新分布产生的一系列力学现象为矿山压力显现。3.矿山压力的主要影响因素（1）包括地质因素、岩石性质及其构造特征。软岩的强度一般较低，受力后容易产生变形和破坏，岩层的层理、节
4、理发育强度影响较大，掘进时容易产生冒顶。反之，层理、节理不发育的坚硬岩层，受力后不易变形和破坏，也就不易冒顶。断层的存在能改变顶板冒落的一般规律，或者造成突然来压和冒顶。开采深度越大，上覆岩层显现大，形成的支承压力越大，在开采过程中，矿压显现越明显。在生产实践证明，煤层倾角越小，矿山压力显现越大，反之，矿山压力显现稍小。（2）生产因素：生产因素是人为的，只要掌握矿压显现规律，就可以人为地控制和改变这些因素的危害程度，生产因素主要有巷道布置的位置关系，支护形式、开采顺序、工作面推进速度和控顶方法等。五、采煤工作面矿山压力显现规律采矿工作破坏了矿山原岩体应力 的平衡状态，采掘空间周围岩体的应力在一
5、定区域内将重新分布。1.支承压力当在煤层中开掘切割眼后，位于切割眼上方岩石的支撑点发生移位，上部岩层的重量将向巷道两则转移，使两则载荷增加，形成集中压力，在集中压力的作用下，煤帮破坏变形，承载能力降低，高峰压力即向煤帮深部转移，其抗压强度逐渐增加，支撑压力也逐渐形成。2.采煤工作面初次来压工作面从开切眼开始采煤后，随着工作面的推进，顶板岩梁的跨度越来越大，顶板就逐渐弯曲下沉，这时工作面顶板下沉加快，煤壁片帮严重，支柱受力增大，接着发生顶板阶梯式下沉，在这样的情况下是工作面回采以来老顶的第一次大规模来压，叫做老顶的初期来压。由切割眼到初次来压时工作面推进的距离叫做老顶初次来压步距，一般为25-3
6、5m左右。3.周期来压初次来压后，老顶岩梁由双支撑梁状态变为悬臂梁状态，随着工作面继续推进，老顶岩梁周期性折断下沉，这时，工作面周期性的出现顶板下沉加快，煤壁出现片帮严重现象，支柱受力增大，出现断柱、倒柱，以及顶板台阶下沉等老顶来压现象，严重时可推垮回采工作面，在这样的情况下必须加强特殊支护，周期来压时，工作面应保证一定支柱密度及支架稳定性。六、掘进工作面矿山压力显现规律在煤岩体内掘进巷道后，巷道围岩产生变形位移，破坏甚至垮落，这种现象叫做地压现象。由巷道变形、位移、破坏、垮落而作用在支架上的力，叫做巷道地压。巷道地压的大小及形成主要表现为巷道顶压、巷道侧压和巷道底压3种基本形式。1.巷道顶压
7、在煤岩体中挖掘巷道后，由于巷道上方的岩体失去了支撑，产生了拉应力，同时在拉应力的作用下，岩石产生裂隙，这些裂隙相互交错，使岩石成为碎块。如果在这种情况下支护不可靠，这些岩石就会掉下来，所谓冒顶，造成巷道垮塌，该裂缝继续扩大，达到一定高度，然后稳定下来，就会形成一个自然平衡拱，此时，若有接顶支护可靠，自然平衡拱内的岩石其重量全部作用在支护上，这就是顶压。2.巷道侧压随着顶板的冒落，加上平衡拱的形成，所有向下的作用力都作用在巷道两帮岩石上。如果两帮岩石所承受的力没有超过本身的强度，两边岩石就不会遭到破坏，若两帮岩石松软，而承受不了上面的压力，两帮岩石造成垮落，这时支架的柱腿承受两帮的水平推力，这种
8、水平推力就叫巷道的侧压。侧压常使柱腿折断变形等。3.巷道底压巷道产生侧压得到新的平衡之后，新的自然平衡拱更多把压力传递给两帮，再作用在底板当底板岩石强度较低时，底板岩石就会向上鼓起，从而产生底压，岩石吸水后膨胀而底鼓也会产生底压。七、顶板事故重点控制头面我矿M31煤层地质构造极为简单，煤层平均倾角19度左右，煤层顶板属泥岩，易于破碎，但是在开采过程中，煤层顶板破碎，不易于支护，由于顶板破碎给管理带来了一定程度的困难，因此不能用固定的支护方式支护顶板，顶板完整时偏重于“支”，顶板破碎时偏重于“护”，采煤工作面要逐步完善支护方式，认真使用好单体支柱和铰接顶梁，必须按规定打好戗柱，并加强背护，布置支
9、护时必须认真按作业规程要求支护，其柱距不超过:0.8m、排距不超过:1.0m，顶板破碎或顶板来压时采用密集支护，必须保证单体支柱有足够的支撑力，起到控顶而不空顶的支护作用和效果，防止工作面回采时冒顶或推垮性事故的发生，在掘进过程中，也要处理好炮掘与支护方式的关系，摸顶掘进，不破顶板，否则，会造成采煤和掘进因支护不当或支护质量差而导致顶板事故的发生。重点控制头面为11301采煤工作面，11302运输巷、11302回风巷的掘进工作面。八、采掘顶板灾害事故类型及预兆（一）采煤工作面冒顶的防治1.采煤工作面冒顶事故类型（1）按冒顶范围分为局部冒顶和大型冒顶两大类。（2）按冒顶事故的力学原因分为压垮型冒
10、顶事故、漏垮型冒顶事故和推垮型冒顶事故3大类。2.采煤工作面发生冒顶事故的地点（1）局部冒顶易发生地点有：靠近煤壁附近的局部地点、采煤工作面两端的局部地点、回柱放顶附近的地点、地质破坏带的局部地点，局部冒落范围不大有时在3-5架范围内，容易伤亡操作人员，但局部冒顶事故多余大型冒顶事故，但采煤工作面打哈哈操作质量管理到位，冒顶事故的次数相应减少。（2）大型冒顶是指冒顶范围比较大，易造成更大的伤亡事故 ，它包括老顶来压时的压垮型冒顶、直接导致的压垮型冒顶或者大面积漏压型冒顶、复合顶板推垮型冒顶，大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒落冲入采煤工作面的推垮型冒出顶及冲击推垮型冒顶等。3.顶板的冒险顶预
11、兆（1）工作面煤壁片帮或支柱下移、顶板掉渣并有明显的响声，有煤炮声响甚至每隔几分钟响一次。（2）由于某种原因煤体内支撑压力的作用，煤层中的煤眼变形，有的地段打完眼后装不进药，甚至打完眼后退钻杆都有困难。（3）可听到顶板折断发出的闷雷声，发出声响由远到近、由低到高若安设有地音仪收到的岩石开列韦频显著增加。（4）顶板下沉急据增加，顶板和采空区有明显的台阶状断裂、下沉、垮落岩石呈长条或块茎状形、采空区信号支柱受压，柱帽压裂，或在短时间内压弯或折断。（5）顶板有时出现裂隙与淋水，底板局部也可能底鼓，出现裂隙和出水，断层处出现滴水增大，严重时顶板出现掉矸。（6）工作面来压时，支架压力突增，甚至出现倒柱、
12、断柱的现象发生，工作面的木朵受压有破裂出水现象，若出现这种预兆时，撤出工作面所有人员，在压力稳定后，增设支柱或木朵，加固采场内支架后，经全面检查无安全隐患后方能作业。4.老顶来压时的压垮型冒预防：压垮型冒顶是指工作面支柱强度不足和顶板来压引起支架大量压坏而造成的顶板事故。其预防方法如下：（1）保持工作面单体液压支柱的完好性，支柱的初撑力应能平衡垮落带直接顶和老顶岩层的重量。（2）单体支柱应经常检查确保每根支柱不漏液才能保证每根支柱的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层。（3）工作面遇到断层时，在断层范围内要及时加强工作面的支护，最好采用加打加密木朵，不能采用正常方法回柱。（二）掘进工作面冒顶的
13、防治1.根据掘进巷道岩石性质，严格控制空顶距，掘进头在施工过程中遇到断层褶皱等地质构造破坏带及层理裂隙发育的岩层时，支架应紧靠掘进头。2.严格执行敲帮问顶制度，巷道岩石悬矸必须清找干净，危岩一时敲不下来的应采取打临时工支柱，严禁空顶作业。（3）在地质破坏带或层理裂隙发育地区掘进巷道缩小棚距，在掘进头附近应采取加固支架、防治突然顶板来压推垮支架。（4）巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩的压力。（5）巷道替换支柱时，必须先支新支柱再撤老支柱。九、采掘工作面顶板管理安全技术措施1.回采工作面顶板管理安全技术措施（1）回采工作面开工前必须编制内容全面、具体、可行又可靠、针对性强、可操作性好的作业规程
14、和安全技术措施。（2）尽量采用先进合情、合理的开采工艺、技术和装备材料。（3）合理确定作业方式和安全生产组织、组合形式，合理劳动组合及人员定岗分工，以人为本，因材施用，从人的第一要素上把好顶板安全关。（4）必须专门编制回采工作初次放顶，预防老顶初次来压、周期来压、采面收尾结束的专门安全技术措施和确保措施贯彻落实，确保特殊情况下顶板安全的组织保障措施。（5）合理确定回采工作面采场布置形式、支护方式、循环方式、回柱放顶步距、控顶及老空区处理方式，并根据采场压力，回柱放顶后老空区冒落情况及时采取有效的针对性措施。（6）回采过程中必须加强对采场的检查维护工作，发现失效，缺损支柱及时更换处理，发现隐患、
15、险情及时采取安全补救措施。（7）无论采用何种落煤、运煤工艺及方式都必须执行随采随时支护，严禁空顶冒险作业。（8）回采工作面遇地质变化构造带必须编制针对性强的安全技术处理措施，严禁现场工人无规、无序、随意处理而酿成灾难。（9）回采工作面必须保持三直一平两畅通，支护质量规范标准化，上、下安全出口畅通。（10）回采工作面运输巷、回风巷必须在距煤壁20米范围内按双排10米、单排10米进行超前支护，巷道高度、断面 符合煤矿安全规程规定。（11）回采工作面在进行落煤、支柱、回柱放顶和替换支柱时，严格执行敲帮问顶制度，发现危岩、离层破碎顶板及时进行处理或者加固支护。（12）回采工作面在进行回柱放顶或者回撤老巷支架时必须至少2人一组，一人操作，一人观察顶板安全并选择好安全退路，严禁独自一人回柱、撤架作业。（13）回采工作面支柱必须有2-5公分深的柱窝，绞接顶梁绞接率必须大于95%，顶板视其坚硬完整状况采用合理的背护方式背护材料背严接实，每一根柱都必须支正、支牢，承压状态好。（14）回柱切顶密集，加强斜撑柱的支设，预留回柱人员安全出口，老巷留设长度，上、下安全出口特殊支护等都必须在作业规程中作具体明确规定。2掘进工作面顶板管理安全技术措施（1）掘进工作面开工前必须编制作业规程和有顶板安全管理规定的安全技术措施，并组织作业人员学习后实施。（2）掘进工作面应选用安全可靠性好、服务
