一)煤壁区的安全管理
煤壁区是指采煤工作面靠煤壁的第一排支柱到煤壁之间的范围煤壁区经常因镶嵌型或破碎顶板面发生局部冒顶。尤其当煤壁留有伞檐发生片帮加大空顶后,更容易引起局部冒顶。
煤层的直接顶中,常常存在多组相交裂隙,这很容易将直接顶分割成游离岩块,极易发生脱落。在采煤机采煤或爆破落煤后,如果支护不及时,这类游离岩块容易突然冒落,造成局部冒顶事故。预防煤壁区局部冒顶应采取的措施主要包括:
(1)严格执行敲帮问顶制度。在开工前,(组)长必须对工作面安全情况进行一次全面检查,确认无危险时,才准工人进人工作面。每个工作人员必须经常认真地检查工作地点的顶板、煤壁、支架等情况,必须按照作业规程的规定及时支架,所有支架都必须架设牢固,严禁在浮煤成浮上架设支架。
(2)严禁空顶作业。炮采工作面要及时挂梁,不得在悬壁上再挂悬臂梁,破碎顶板要掏梁窝超前挂梁或支设超前托梁;机采工作面挂梁不得落后机组10m,停机后要及时紧跟挂梁,要求端面距≤300mm,机道梁端至煤壁间冒顶高度不超过200mm;综采面采煤机过后应及时伸出伸缩梁,及时擦顶带压移架,顶梁的俯视角不得超过7°,端面距≤340mm,机道梁端至煤壁顶板冒落高度不大于300mm,上述冒顶要插严背实和接顶。当冒落高度较大,有漏顶空洞时,应及时用旧木料填严、架设小木垛接顶或采取化学泡沫材料如注人树脂类粘结剂使其固化,以防止冒顶。
(3)炮采工作面应采用对顶板震动较小的毫秒雷管爆破,同时合理布置炮眼,适当控制装药量,缩小分段爆破距离,牢固架设支架严防崩倒支柱,崩倒支柱要立即重新架设好。在正常情况下,贴帮柱的柱距不得大于基本柱柱距的1倍,顶板破碎时要加密贴帮柱。翻打贴帮柱时,要严格按照先打后翻的原则进行,确保煤人员在支柱保护下进行作业。初次放顶及周期来压期间等情况下,贴帮柱应比正常情况加密。
(4)机采工作面支护形式宜采用交错梁直线柱布置,提高端面支护阻力,缩小梁端距宽度,必要时支设贴帮柱。在破碎顶板条件下,可采用窄短机身采煤机。采煤机设挡煤板,攉煤人员不准到机道攉煤。综采工作面应用长侧护板、整体顶梁、内伸缩式顶梁、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。
(二)上、下出口及端头的安全管理
由于上、下顺槽在回采前已提前掘出,其顶板在掘进过程中已经历了初次松动因此开始回采后,上、下出口及端头受采动影响,板进一步受到松动破坏。尤其在上出口附近由
于受到超前支承压力及上方采空区残余支承压力叠加作用的影响,顶板松动破坏更为严重,因此容易造成局部冒顶。
上、下出口及端头局部冒顶的主要预防措施包括:
(1)工作面上下出口都要至少超前一刀(斜长不小于2m),要坚持正确使用好4对8根长钢梁支护,单体液压支柱初撑力要求:10mm的支柱初撑力大于114kN,80mm的支柱初撑力大于78kN(综采工作面无端头支架或端头处使用单体液压支柱的也要执行此规定),并保持一梁三柱,交替迈步前移。工字钢长钢梁要制成花边,以便与支柱顶盖配合,严禁工字钢长钢梁侧向使用或不成对使用。
(2)工作面输送机机头(包括机尾)与下顺槽包括上顺槽)输送机楼接处,下顺槽上帮或上顺槽下帮)要设一对长钢梁抬住下顺槽上帮(或上顺槽下帮)支架的梁头,随工作面推进前移,该对梁与工作面第一架棚梁距不超过0.7m。
(3)上、下顺槽至煤壁线20m范围内支架完整无缺,并进行超前加强支护。距煤壁10m范围内打双排柱,10~20m范围内打单排柱。换子可用“十字顶梁超前替换(工作面输送机机头上方十字顶梁要用长钢梁抬住),高度不低于1.6m,综面不低于1.8m,并有0.7m宽的人行道。
(4)工作面上、下端头输送机采空区侧或煤壁侧,要留有大于0.6m的人行通道,高度不小于工作面高的90%。要及时缩短下顺槽输送机机尾及时移动上端头柱绞车,使上、下端头保持规定的控顶距。在复合顶板条件下,上下端头可增设锚杆锚固顶板。
(5)综采工作面推广使用液压自移端头支架,如果工作面端头没有应用端头支架,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内的巷道支架也应用中心柱加强。
(三)放顶区的安全管理
从原切顶线到新切顶线之间的范围称为放顶区。放顶区发生冒顶事故的原因主要有:
(1)回柱放顶不符合作业规程规定。如支柱质量差,特种支架不齐全,回柱放顶不及时,控顶距超过规定,回柱方法不符合操作规程,柱与放炮、割煤等工序平行作业时的安全距离不够,放顶区内的支架未回清等,容易造成顶板局部来压冒落。
(2)回撤承压支柱时由于放顶线不整齐,末排支柱受力不均匀,尤其在分段回柱回撤最后一棵或几棵支柱时,由于顶板压力集中,因此支柱一旦卸载,局部顶板紧跟冒落容易砸住来不及躲的回柱工人。
(3)回撤局部悬顶区支柱时,当采空区局部悬顶超过规定臂落高度小于1.5倍采高时,既未进行强制放顶,又未采取加强支护等措施回柱后大块悬顶旋转冒落,推倒末排支架导致局部冒顶。
(4)顶板上方空洞进入放顶区时,由于煤壁区顶板上方空洞未及时填严,随着工作面推
进,顶板上方空洞进入放顶区后,在回柱放顶时,空洞被波及突然再次冒落,冲击砸放顶区附近支架,因此造成局部冒顶。
(5)挡矸不严。当工作面采高或倾角较大时放顶线未设挡帘;分段回柱时分段处挡闸不牢不严,采空区冒落矸石窜人工作面或滚落到下部控顶区,推垮工作面支架导致局部冒顶。
放顶区局部冒顶的主要预防措施包括:
(1)采煤工作面必须及时面柱放顶或充填,顶距超过作业规程规定时禁止采煤,回风、运输顺槽末端与工作面放顶线对齐(机头处可根据作业规程规定放宽1排)
(2)用全部陷落法管理顶板的工作面,要求采空区落高度普造不小于1.5倍采高,局部悬顶和冒落高度不充分处(<(2×5)m2)的用丛柱加强支护,超过的要进行强制放顶。特殊条件下不能强制放顶时,要有强化支护可靠措施和矿压观测资料及监测手段
(3)工作面无空载支柱,回撤的支柱要及时打在新放顶线内侧的梁下,随用随取。特殊支架(如戗柱、戗棚及木垛等)应按作业规程规定及时支设齐全。
(4)采煤工作面采用密集支柱切顶时,两段密集支柱之间必须留有宽0.5m以上的出口,出口间的距离和新密集支柱超前距离,都必须在作业规程中明确规定。工作面采用无密集支柱切顶,采高大于1.6m时,放顶线应设挡帘防止矸石窜入工作面。
(5)用陷落法管理顶板时,回柱放顶的方法及安全措施必须在作业规程中明确规定。支柱和放顶平行作业时,两者相距不得小于15m。人工分段放顶,段距不小于15m。分段接茬处应在采空区已冒落的顶板完整处,并打好牢固的挡闸在断层、破碎带地段,应划分在同一分段内回收支柱。回撤承压支柱时,回柱工人要及时后撤到安全地点。在急倾斜倒台阶或直线长壁工作面内,严禁上部回柱时下部有人同时作业。要求放顶区内的支架及特种支架都必须回清,木柱必须用机械回撤,严禁放顶人员进入冒顶区取柱,必须用柱器、回柱绞车或长把铁钩拉出。
(6)为预防放顶区顶板上方空洞冒落,在空洞上下侧各5m范围内不回撤支柱,哲
时适当加大控顶区,直到工作面推进到空洞的煤壁一侧有足够的安全工作空间后,再开始回撒空洞以外的支柱。回撤空洞以外支柱时,可先用木柱替换出单体液压支柱,人员必须撤离到安全工作空间内。
(7)采煤工作面的初次放顶、最后收尾、托伪顶开采,以及过老空、过局部破碎带、过断层等区域内放顶时,都必须制定安全措施。
四破坏带及其附近的安全管理
地质破坏带及其附近的顶板裂隙发育、破碎区,以及断层面间多充以粉状或泥状物;
层面都比较尖滑,使上、下盘之间的岩石无粘结力,尤其是断层面成为导水裂隙时,更是彼此分离。
(1)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,断附近破断岩块可能顺断层下滑,从面推倒工作面支架,造成局部冒顶。
为防止这类事放,应在断层两侧加设木垛,加强维护并迎着岩块可能滑下的方向支设戗棚或戗柱。对于有些综采工作面、高档普采和普采工作面,回采过程中,煤壁的前方顶板和煤层特别破碎,为保证正常割煤,不漏矸子,可采用全楔式木锚杆锚固煤层当断层处的顶板特别破碎,用锚杆锚固效果不佳时,可采用注入法,将较多的树脂注入大量的煤岩裂隙中,进行预加固。
(2)工作面遇到走向断层时,通常是在断层面的下方为冒顶危险区。这是由于顶板沿断层面向下方滑移,一般在支护强度不足和岩层稳定性较差的情况下,尤其当回柱放顶距断层面约5~8m时,极易发生局部冒顶。因此应加强断层面下方支护及回柱放顶时的安全措施。
(3)过断层前后应增加支护密度,提高支架总的支撑能力和稳定性。当断层面暴露后,及时用戗棚撑紧,用板材背严,用木垛支承上下盘顶板当挑顶过断层留底煤时支柱要穿大“铁鞋”,底煤侧面用挡板挡严防止塌落当卧底过断层留顶煤时,要插严背实顶煤。根据《煤矿安全规程》规定,回采工作面过断层时必须极据具体情况,改变支架方式,并制定安全措施。
(4)当由下往上回柱放顶,距断层面约5~8m时,入员必须撤到断层固以上。在工作面过断层时,至少过到上盘有两个支柱空间后才能回柱放顶。回下盘工作固支柱时,要合理确定放顶步距,并一次回完断层外侧支架。此时人员必须离到上盘工作面有支护的空间内,并距离回柱地点至少15m以外。其他回柱放顶的安全措施同前面所述。
