頂板事故專項(xiàng)應(yīng)急救援預(yù)案
頂板事故專項(xiàng)應(yīng)急救援預(yù)案
(1)頂板事故危險性分析
頂板災(zāi)害有時也稱為圍巖垮塌,通常包括冒頂、片幫、地板鼓起和沖擊地壓危害等,其危害的發(fā)生,主要取決于圍巖力學(xué)性質(zhì)和采取的圍巖控制措施,以及頂板管理措施的有效性。頂板災(zāi)害是煤礦多發(fā)生性事故。礦井頂板事故會引起大面積來壓,造成工作面巖石垮落,片幫冒頂,支架和設(shè)備損壞,人員傷亡。也可能造成有毒有害氣體噴出,引發(fā)爆炸和燃燒繼發(fā)事故。
(2)頂板事故易發(fā)生的地點(diǎn)
冒頂災(zāi)害事故多發(fā)生在采煤工作面、掘進(jìn)工作面、巷道維修處和其他地點(diǎn)。在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜頂板管理困難的地區(qū),如斷層帶、褶曲帶、沖刷帶、裂隙發(fā)育帶、陷落帶附近是礦井頂板事故易發(fā)生的地點(diǎn)。
(3)事故可能出現(xiàn)的季節(jié)
冒頂事故季節(jié)性不明顯,一般在年末、雨季和節(jié)假日,因?yàn)槿说男睦硪蛩赜绊?,違章行為可能增加,造成事故可能性較大。
(4)礦井頂板事故預(yù)防措施
1) 礦井頂板和支護(hù)方式分類
頂板事故是指在地下采掘過程中,由于圍巖破壞、支護(hù)失效而引起頂幫垮塌等造成的人員傷亡、設(shè)備損壞或中止生產(chǎn)的事故。
礦井頂板類型:
礦井煤層頂板巖層一般由砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、黏土巖或石灰?guī)r等組成。按頂板與煤層相對位置及垮落難易程度,可將煤層頂板分為偽頂、直接頂和基本頂。
頂板支護(hù)方式:
采煤工作面頂板的支護(hù)形式按結(jié)構(gòu)分,有單體支柱和由柱及梁組成的支架(棚子);按材料分類,有金屬支架和木支架;按工作原理分,有摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱及液壓支架。
采空區(qū)頂板控制方法:
采煤工作面向前推進(jìn)時,頂板懸露面積不斷增加,工作面壓力也逐漸加大。為了使采煤工作面正常生產(chǎn),必須對采空區(qū)懸露的頂板及時處理。采空區(qū)的頂板處理方法,主要根據(jù)頂板巖層性質(zhì)、巖層厚度和開采煤層的厚度等因素選擇。我國大部分礦區(qū)采用全部垮落法,少數(shù)采用緩慢下沉法及煤柱支撐法。
A、全部垮落法。這種方法主要適用于松軟、容易垮落的頂板,近來又應(yīng)用到堅硬頂板中。
B、緩慢下沉法。這種方法利用塑性頂板彎曲下沉直至與底板接觸來維護(hù)采空區(qū)頂板,適用于薄煤層,尤其是具有底鼓性質(zhì)的底板更為適宜。
C、煤柱支撐法。這種方法是每當(dāng)工作面推進(jìn)一定距離后,留下適當(dāng)寬度的煤柱來支撐頂板或切斷頂板,在煤柱的另一側(cè)重新開切眼進(jìn)行回采。煤柱的寬度和間距根據(jù)頂板巖性和煤質(zhì)的軟硬程度來確定。
2)頂板事故的分類及常見發(fā)生地點(diǎn)
頂板事故的分類:
頂板災(zāi)難是煤礦生產(chǎn)過程中的一大安全隱患,如果預(yù)防不當(dāng)、管理措施不到位,將會造成事故。采空區(qū)、采煤工作面和掘進(jìn)巷道受巖石壓力的影響,都可能引發(fā)地壓災(zāi)難。頂板災(zāi)難通常表現(xiàn)為采煤工作面頂板大范圍垮落、陷落和冒落,采空區(qū)大范圍垮落或陷落,巷道或采掘工作面的片幫、冒頂或底板膨脹,立井井壁破裂、井筒涌沙、巖幫片落,地表沉陷等。
1)采煤工作面頂板大范圍垮落、陷落和冒頂,使采煤工作面無法正常生產(chǎn),損壞支架,破壞進(jìn)、回風(fēng)巷道,造成采煤工作面人員傷亡;破壞采煤工作面內(nèi)的設(shè)備和礦井的正常通風(fēng),造成生產(chǎn)秩序的紊亂;造成排水系統(tǒng)破壞,引起水害,破壞礦井的供電系統(tǒng)等。
2)巷道或掘進(jìn)工作面的片幫、冒頂,會造成巷道內(nèi)人員傷亡,破壞巷道內(nèi)的設(shè)備、設(shè)施和巷道支護(hù)等。
礦井頂板事故易發(fā)生的地點(diǎn):
煤礦頂板事故按常見發(fā)生地點(diǎn)分類如下。
1)大面積冒頂事故易發(fā)地點(diǎn),
所謂大面積冒頂事故,是指相對局部冒頂而言,災(zāi)難面積較大的冒頂事故。在采煤工作面開始推進(jìn)后,隨著采空區(qū)的不斷擴(kuò)大,工作面和采空區(qū)上方的基本頂?shù)V山壓力也不斷增大,即常見的初次來壓和周期來壓。如果這時不采取相應(yīng)的措施(如采空區(qū)頂板懸露面積過大,沒有強(qiáng)制放頂?shù)?或采取的措施不當(dāng)(如工作面支架支撐力過小,未按作業(yè)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行支護(hù)等),都會引發(fā)大面積冒頂事故。
大面積冒頂有以下易發(fā)地點(diǎn):
A頂板堅硬且采空區(qū)頂板懸露面積過大、沒垮落的采煤工作面。
B地質(zhì)構(gòu)造帶附近。當(dāng)采煤工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造帶,頂板失去了原有的塑性和完整性,造成大塊巖體下滑、垮落。
C局部冒頂附近。
D頂板淋水附近。由于頂板含水,硬度下降,裂隙張開,頂板完整性被破壞。
2)局部冒頂事故易發(fā)地點(diǎn)
局部冒頂事故通常是由于頂板破碎斷裂(垮塌)而導(dǎo)致支護(hù)失效或沒有支護(hù)(空頂)所引起的。在采煤過程中發(fā)生冒頂?shù)闹饕蚴琼敯迤扑闆]有及時支護(hù)或及時支護(hù)但質(zhì)量不合格;在回柱過程中發(fā)生冒頂?shù)闹饕蚴腔刂僮鞣绞郊绊樞虿缓侠怼?br />
局部冒頂主要發(fā)生在以下地點(diǎn):
A地質(zhì)構(gòu)造帶附近。地質(zhì)構(gòu)造帶(如向斜、背斜軸部、褶曲軸部)、頂板巖石破碎帶及斷層附近容易發(fā)生局部冒頂。
B上、下出口附近。工作面上、下出口的控頂范圍比較大,隨工作面移動需拆除巷道支架,并重新架設(shè),由于支架的初撐力較小,在采動的影響下,使直接頂下沉、松動、破壞,容易發(fā)生冒落造成局部冒頂。
C煤壁附近。工作面煤壁附近的局部冒頂一是由于采動、爆破后,頂板容易形成各種劈裂,造成游離巖塊或遇破碎頂板,支護(hù)不及時而發(fā)生局部冒頂;二是在炮采工作面,因炮眼角度、裝藥量不當(dāng),崩倒支架發(fā)生局部冒頂;三是基本頂來壓,因煤壁片幫形成局部無支護(hù)而發(fā)生局部冒頂。
D放頂線附近。當(dāng)回撤壓力大的支柱時,往往柱子一倒頂板就冒落,再由于斷層、層理等切割形成的較大游離巖塊會因回柱而回轉(zhuǎn)冒落,推倒工作面支架,造成局部冒頂。同樣,在金屬網(wǎng)下回柱放頂時,若網(wǎng)上有大塊游離巖塊,也會因回柱而推垮支架,造成局部冒頂。
(5)發(fā)生頂板事故的預(yù)兆
大面積冒頂?shù)闹饕A(yù)兆:
1)頂板的預(yù)兆
A頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲,有時發(fā)出悶雷聲,這是由于頂板斷裂造成的。在頂板突然來壓和工作面總支撐力較低時,工作面頂板下沉量會突然增加,頂板沿煤幫方向會出現(xiàn)裂隙,原有裂隙張大,甚至產(chǎn)生臺階下沉。
B頂板大面積來壓時,在破碎頂板處連續(xù)掉渣,巖粉末下落,巖塵飛揚(yáng)。如完整頂板有頂煤時,煤和頂板離層脫落。
C在偽頂和假頂下,有大量的煤屑和碎矸石下落卷起塵霧。
D當(dāng)頂板比較堅硬時或初次放頂后,采空區(qū)內(nèi)的頂板有時較大面積不垮落。為了預(yù)報采空區(qū)頂板活動情況,在采空區(qū)沿傾斜方向每隔20~30m留一根木頂柱,砍去2/3缺口作為信號柱,當(dāng)頂板來壓時,信號柱被壓彎折斷,
2)煤幫的預(yù)兆
A由于冒頂前頂板壓力增大,工作面及周圍巷道煤幫受壓增高,造成煤質(zhì)變酥,片幫增多。
B在工作中使用電鉆打眼比平時省力。
C采煤機(jī)工作用電負(fù)荷減少等。
3)支架的預(yù)兆
A使用木支架時,支架大量被壓壞或折斷,并發(fā)出響聲;使用金屬支柱時,耳朵貼在柱體上,可聽見支柱受壓后發(fā)出的聲音。
B當(dāng)頂板壓力繼續(xù)增加時,活柱迅速下縮,連續(xù)發(fā)出“咯咯”的聲音;若工作面留有底煤或頂板較軟、破碎時,支架有插底及鉆頂現(xiàn)象。
C工作面使用鉸接頂梁時,在頂板沖擊壓力的作用下有“飛楔”現(xiàn)象,即楔子被擠出或彈出。
D瓦斯及淋水的預(yù)兆
在含瓦斯煤層中瓦斯涌出量突然增加;有淋水的頂板淋水量增加。
局部冒頂?shù)念A(yù)兆:
1)響聲。木支柱發(fā)生劈裂聲,緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象;金屬支柱的活柱急速下降(或下縮),也發(fā)出很大的聲響;有時還能聽到采空區(qū)內(nèi)頂板發(fā)生斷裂時的悶雷聲。
2)掉渣。頂板嚴(yán)重破裂時,折梁斷柱現(xiàn)象增加,繼而出現(xiàn)頂板掉渣現(xiàn)象,掉渣越多時說明頂板壓力越大。
3)煤壁片幫。冒頂前片幫煤比平時增多。
4)裂縫。當(dāng)頂板裂縫加寬加深時,就有可能發(fā)生冒頂。
5)漏頂。因背頂不嚴(yán)或支架不牢出現(xiàn)的漏頂現(xiàn)象,如不能及時處理,當(dāng)頂板巖石繼續(xù)冒落時,就會出現(xiàn)沒有聲響信號的大冒頂。
6)頂板出現(xiàn)離層。頂板快要冒落時,常出現(xiàn)頂板離層現(xiàn)象,要用敲幫問頂?shù)霓k法判斷。即操作人員站在安全地點(diǎn),用長鋼桿先捅掉破碎的煤和巖石后,再用斧、鎬或鋼桿敲打頂板,如果聲音清脆,則表明頂板完好;如果頂板發(fā)出“空空”的響聲,說明上下巖層之間已經(jīng)離層。當(dāng)離層很厚時,則不好辨認(rèn),這時要用震動問頂法,用左手按住頂板,右手用工具敲擊,如果左手感到輕微震動,則頂板發(fā)生離層,要立即加強(qiáng)支護(hù)。
7)在含瓦斯煤層中,瓦斯涌出量突然增大。
8)有淋水的工作面,淋水量有明顯的增加。