沿空留巷―――隨著上區(qū)段推進，用專門的支護材料，在采空區(qū)維護好上區(qū)段運輸平巷作為下區(qū)段采煤工作面的回風平巷。
沿空送巷就是沿空掘巷，注意巷道的維護，受二次采動影響，支護是大問題；掘進巷道沿已回采相鄰工作面空區(qū)邊沿，留設2~5m凈煤柱向前掘進，需要注意的是已回采的空區(qū)資料要掌握準確，尤其是泵窩、絞車窩、矸石窖等，嚴防無準備的掘透。對臨空低洼積水區(qū)要超前進行疏放。
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煤礦頂板重特大事故分析及現(xiàn)場實用安全技術的研究
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山東煤礦安全監(jiān)察局 趙日峰
據(jù)統(tǒng)計，煤礦歷年來發(fā)生的重特大安全事故，占全部死亡事故的39％;因此，分析重特大事故發(fā)生的原因和規(guī)律，進行現(xiàn)場實用安全技術研究，在管理上、技術上、裝備上采取針對性的防范措施，實行重點治理和監(jiān)察監(jiān)控，對遏制重特大事故的發(fā)生具有十分重要意義。
1山東煤礦重特大安全事故多發(fā)專業(yè)分析(見表1)
*:表中市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦重特大事故為1972年到2004年統(tǒng)計數(shù)
從表1分析，重特大事故多發(fā)專業(yè):
(1)事故起數(shù)為:頂板占39％、水災占27％、瓦斯占24%。
(2)死亡人數(shù)為:頂板占17％、瓦斯占40％，水災占35 %。
2頂板重特大事故分析及現(xiàn)場實用管理技術措施
山東省煤礦在1980年以前，頂板事故占60%左右，垮面、大冒頂重特大事故常有發(fā)生，究其原因，主要是“兩個不清楚”:(1)對頂板來壓規(guī)律不清楚;(2)對支柱性能及實際支撐能力不清楚。因此，有針對性的開展了“兩測”工作:(1)進行礦山壓力觀測和底板比壓測定，摸清采場上覆巖層運動規(guī)律和底板破壞規(guī)律;(2)對支柱檢修試壓和進行實際支撐能力測定。經(jīng)過全省技術人員十年的艱苦努力，“兩測”工作取得了巨大成績:(1)對頂板來壓規(guī)律和底板破壞規(guī)律心中有數(shù);;(2)對支柱性能和支撐能力心中有數(shù)。在此基礎上對全省煤礦主采煤層進行了頂?shù)装宸诸悾扇×酸槍π怨芾砑夹g措施，進行了大量的支護改革，1990年以來，全省杜絕了大冒頂垮面特大事故，零打碎敲頂板事故大幅度下降，全省頂板事故下降30％。但是，2000年以來，全省煤礦重大頂板事故時有發(fā)生，零打碎敲頂板事故也頻繁發(fā)生，頂板事故上升到占全部事故的50%左右;;2001年全省煤礦原煤死亡165人，其中，頂板事幫死亡58人，占35 % ;2002年全省煤礦原煤死亡104人，其中，頂板事故死亡53人，占51 % ;2003年全省煤礦原煤死亡97人，其中，頂板事故死亡27人，占27 .8 % ,2004年全省煤礦原煤死亡49人，其中，頂板事故死亡18人，占36 .7%。
2 .1頂板事故分析
(1)發(fā)生時間:早班占34.8％，中班占26.1％，夜班占39.1％。夜班事故較多的原因，主要是工人休息不好，精力不集中，容易忽視工程質量;另外，礦領導夜班下井少，放松了安全管理和安全檢查。
(2)頂板條件:砂巖等堅硬頂板比較完整，容易麻痹大意，事故占全部頂板事故的53.6％;泥、碳質頁巖等較碎頂板，因易發(fā)生漏冒頂事故而引起重視，因此，事故僅占6%。
(3)發(fā)生地點:采煤面上下端頭、出口是頂板事故多發(fā)地點，此處是支承壓力疊加區(qū)，當前移運輸機頭、機尾時造成大面積空頂，加之平時支護密度小，特殊支護質量差，造成的冒頂事故占20%。
(4)發(fā)生工序:
①放炮:采煤工作面放炮后或采煤機過后支護不及時，長時間大面積空頂擂煤，此時測定的頂板下沉速度是日常的3倍以上，極易發(fā)生離層冒頂，頂板事故占37%以上。
②回柱:采煤工作面回撤支柱，頂板活動加劇，頂板下沉速度是日常的10倍，頂板極易跟下傷人，頂板事故占32%。
(5)支護強度低:采煤工作面90%的頂板事故是由于支柱初撐力低，底板軟支柱鉆底，支護強度底，造成頂板下沉、離層、冒落。
(6)地質構造:采煤工作面因過斷層，過老酮子，煤層條件、頂?shù)装鍘r石性質發(fā)生變化，沒有及時采取特殊支護措施，發(fā)生冒頂事故占11 .7 %。
(7)掘進工作面:掘進放炮后的頂板下沉速度是距迎頭2m以外的2倍，不使用前探梁，空頂作業(yè)，前十架棚不聯(lián)鎖加固，造成片幫冒頂事故。
(8)巷道交叉點三叉門、四叉門處，支承壓力疊加，空頂面積大，不使用雙抬棚加強支護，造成片幫冒頂事故。
(9)整修巷道:不先進行加固支護，不先支后回，造成片幫冒頂事故。
(10)沖擊地壓:沖擊地壓發(fā)生主要與礦井的開采深度、煤巖物理力學性質、采掘工藝及其它誘發(fā)因素有關。山東省從1966年到2004年共發(fā)生破壞性沖擊地壓229次，死亡23人，重傷44人。
2 .2現(xiàn)場實用頂板管理技術措施
(1)采煤工作面主要抓好“二個質量，三個環(huán)節(jié)”
二個質量:①支柱(架)的質量，必須按規(guī)定定期檢修、試壓，確保零部件完好;使用木支柱，材質必須符合規(guī)定要求;②支設質量，支柱必須迎山有力，按規(guī)定支設整齊、穩(wěn)固、接實頂、底板。三個環(huán)節(jié):①泵站壓力，單體液壓支柱必須達18MPa，乳化液濃度1－2%;綜采支架必須達30 MPa，乳化液濃度3－5%。 ②底板松軟，要穿鐵柱鞋，支柱鉆底不得超過10cm;③每班必須進行二次(多次)補液。升柱時，若活柱一觸頂即停止注液，初撐力僅達55kN/根。因此支柱注液時，活柱觸頂后應繼續(xù)注5s。
(2)正確使用采煤工作面四種特殊支護
①端頭出口支護:使用一梁三柱的四對八根長鋼梁或雙楔梁，必須成對、交替、邁步支護;石灰?guī)r頂板，端頭支護密度要大于工作面的支護密度;綜采工作面要使用端頭支架。
②貼幫支護:主要是支護要及時，防止機炮道頂板下沉、離層和煤壁片幫?，F(xiàn)場實測，砂巖頂板的允許下沉值為150－200 mm，允許懸露時間為40－60 min，泥巖、碳質頁巖頂板的允許下沉值為160－190 mm，允許懸露時間為30 min。
③切頂支護:應使用戧柱、戧棚或叢柱加強支護，盡量不使用木垛，因其抗壓能力僅 120kN，抗推力僅20kN。
必留前支護:在上下平巷的原支護下，使用兩排支柱、頂梁支護，高度綜采不低于1 .8m，其它不低于1 .6m;初撐力不小于50kN，超前支護范圍:根據(jù)實測，砂巖頂板為30－40m,石灰?guī)r頂板為18-25m，泥碳質頁巖頂板為13－20m ,“三軟煤層”為80－100m。采煤工作面后方支承壓力帶一般在30-50m，其劇烈影響區(qū)在8－25m,穩(wěn)壓區(qū)在50－130m。
(3)重點抓好采煤工作面初次放頂
①從開切眼推進開始，要組織各業(yè)務部門根據(jù)現(xiàn)場實際，制定初次放頂特殊措施，落實責任，并抓好措施落實，實行調(diào)度牌板重點管理，直至初次放頂結束。
②在采煤工作面內(nèi)和上下平巷設觀測點，使用頂板動態(tài)儀觀測超前支承壓力變化情況，結合礦壓顯現(xiàn)進行綜合預測預報，嚴防發(fā)生初次來壓垮面冒頂事故。
(4)認真做好作業(yè)規(guī)程的編制和實施
①抓好十個環(huán)節(jié):規(guī)程編制、會簽審批、傳達學習、工人簽字、工人考試、學習補考、成績登記、現(xiàn)場實施、定期復查、修改補充。
2及日寸補充十種特殊措施:初次來壓、采場收尾、斷層構造、開采煤柱、偽頂開采、過破碎帶、過老巷道、過老空區(qū)、過冒頂區(qū)。
(5)巷道頂板管理
①推廣應用光爆錨噴和“三小”技術:山東省1976年開始光爆錨噴，目前已從全巖巷道發(fā)展到全煤巷道、從硬巖巷道發(fā)展到軟巖巷道、從靜壓巷道發(fā)展到動壓巷道;支護材料從錨桿到錨網(wǎng)、錨W鋼帶、錨梯形鋼筋梁等并推廣應用了小鉆頭(Φ32mm)、小錨桿((Φ27mm)、小藥卷(Φ27mm乳化炸藥)。
②巷道穩(wěn)定狀況及錨桿長度確定:巷道頂板為泥頁巖，距迎頭30m以外趨于穩(wěn)定狀態(tài)，其松動范圍為0.5－1 .2m;巷道頂板為泥碳質頁巖，松動范圍為1 .2－2 .0 m;巷道頂板為石灰?guī)r，距迎頭70m以外趨于穩(wěn)定，其松動范圍為0.4m;巷道頂板為砂巖，距迎頭10m以外趨于穩(wěn)定，其松動范圍為1.0-1 .2m。無論何種錨噴巷道，錨桿的錨固力均應達到20－40kN。
③前探梁的使用:巷道掘進迎頭，除堅硬巖石、石灰?guī)r頂板外，都必須使用前探梁;前探梁的材料有鋼管、工字鋼、輕型鋼軌等;前探梁的種類有吊掛式，一般為木棚支架使用，常用一梁二環(huán)或一梁三環(huán);工字鋼支架一般用可調(diào)式和卡環(huán)式;拱型金屬支架一般用卡栓式;錨噴支護一般用吊環(huán)式，吊環(huán)的螺母與錨桿連接。
④沿空送巷及留設煤柱:根據(jù)觀測，采煤工作面兩側支承壓力影響范圍為:壓力降低區(qū)為0－7m，升高區(qū)為7－30 m,所以應在采煤工作面兩側7m以內(nèi)進行沿空送巷，不可在采煤工作面兩側7 - 30范圍內(nèi)留設護巷煤柱，如必須留設護巷煤柱，應不小于30m。
2 .3支護設計
(1)支護設計要根據(jù)煤層地質資料，定量預計頂板運動規(guī)律和支架圍巖關系，做出針對性設計。因此，正確確定支柱在采場的實際支撐能力和合理支護強度(亦俗稱頂板壓力)是計算合理支護密度的關鍵。
①支護設計中，支柱實際支撐能力與支柱在采場實際工作狀況、增阻過程、支撐不均勻狀況和采煤工作面的傾角、采高等因素有關，其計算為:
Rt=kg×kz×kb×kh×ka×R
式中:R－支柱額定工作壓力。
K－支柱阻力影響系數(shù)（見表1）
②支護強度(亦俗稱頂板壓力)的確定
支護強度的確定原則應是防止頂板發(fā)生剪切、滑動、沖擊、冒落，抑制頂板出現(xiàn)臺階下沉、破碎、離層、沖擊載荷。
可根據(jù)以下三種方法結合現(xiàn)場實際確定:
A)可采用經(jīng)驗公式計算支護強度
Pt＝(4－8)×h×r ( t/m²)
式中:h－采高(m)
r－頂巖容重( t/ m³一般為2 .5)
B)采用現(xiàn)場礦壓實測工作面來壓最大平均支護強度
C)可參照《山東煤礦主采煤層采煤工作面頂?shù)装宸诸悩藴省方Y合本礦煤層頂?shù)装鍖嶋H條件確定支護強度。
③采煤工作面合理支護密度
N＝Pt/ Rt(根/m²)
式中:Pt－支護強度(( t/ m²)
Rt－支柱實際支撐能力((t/根)
(2)底板控制
據(jù)測定，底板軟，支柱鉆底，支撐力下降66%;如果墊木鞋，支柱壓入木鞋1－2cm，支撐力下降65％；加果戴木帽，活柱頂入三分之一，支撐力下降76％。因此，必須十分重視對底板進行控制，應根據(jù)底板比壓合理選擇鐵柱鞋，不使用木鞋和戴大木帽，防止支柱鉆底。
(3)合理控頂距選擇:
采煤工作面合理控頂距確定原則，堅硬頂板適當大些，松軟破碎頂板適當小些，一般為3一4硐。
2 .4采煤工作面頂?shù)装宸诸?br> 山東省在1997年，根據(jù)有關標準，在對大量礦壓觀測資料分析、研究的基礎上，完成了《山東煤礦主采煤層采煤工作面頂?shù)装宸诸悩藴省?，根?jù)山東省煤層實際條件，又重新整理成各礦區(qū)頂?shù)装宸诸惐?，便于進行支護設計和技術管理。
(1)直接頂穩(wěn)定性的分類指標為:巖性、厚度、初次垮落步距、綜合弱化常量、單向抗壓強度、等效抗彎能力。
按其穩(wěn)定性分四類:不穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定、非常穩(wěn)定。
(2)老頂來壓強度的分類指標為:巖性、厚度、初次垮落步距初次來壓當量。
按其初次來壓和周期來壓顯現(xiàn)程度分四級:來壓顯現(xiàn)不明顯、明顯、強烈、極強。
(3)底板穩(wěn)定性分類指標為:巖性、允許底板載荷強度、允許底板剛度、允許底板單向抗壓強度。
按其抗壓入程度分五類:極軟、松軟、較軟、中硬、堅硬。
3結束語
“祝故多藏于隱蔽，而發(fā)于人之所忽’，，只要認真總結經(jīng)驗，吸取教訓，分析事故發(fā)生的原因和規(guī)律，采取針對性的措施，強化責任感、使命感和緊迫感，扎實有效地抓好事故多發(fā)專業(yè)的綜合治理，認真落實事故隱患整改措施，超前預防，就一定能杜絕重特大事故的發(fā)生，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的長治久安。 |
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