大面積冒頂?shù)陌踩夹g(shù)管理
(一)復(fù)合頂板推垮型胃頂?shù)念A(yù)防
復(fù)合頂板是由下軟上硬不同巖性的巖層組成,軟硬巖層間夾有煤線或薄層軟弱巖層(如,泥巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等),下部軟巖的厚度一般大于0.5m,面且不大于3.0m
復(fù)合頂板推垮型冒頂是由于支架的初撐力及剛度不夠時(shí),軟巖層發(fā)生離層又由于原生及采動(dòng)裂隙所切割,因此在頂板軟巖層中形成一個(gè)裂開(kāi)的六面體當(dāng)六面體傾斜下方產(chǎn)生冒頂,或工作面按偽仰斜布置時(shí),六面體滑向傾斜下方或滑向采空區(qū),即產(chǎn)生向傾斜下方或向采空區(qū)的推力此時(shí)如果圍巖對(duì)六面體的摩擦阻力小于六面體滑向下方或采空區(qū)的推力,采場(chǎng)支架抵抗不住側(cè)向推力,因面就失穩(wěn)傾倒發(fā)生推垮型冒頂。
復(fù)合頂板推垮型冒頂?shù)闹饕乐未胧┌?
(1)摸清頂板情況,確切掌握復(fù)合頂?shù)膸r性、巖層分布、厚度結(jié)構(gòu)及有無(wú)軟弱夾層等,以便采取針對(duì)性的控制措施。
(2)提高支柱的初撐力及剛度,盡可能使用單體液壓支柱配合金屬接頂梁。按照《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,架設(shè)單體液壓支柱初撐力:80mm的支柱初力大于60kn,100mm的支柱初撐力大于90kn。擦式金屬支柱必須使用5t液壓升柱器升柱底板松軟時(shí),支柱要穿“鐵鞋”,控制鉆底量<100mm液壓支架初撐力不低于規(guī)定規(guī)定值的80%
(3)凡是有偽頂或頂板破碎的工作面,初采時(shí)不得推采開(kāi)切眼的另一幫煤柱,或提前摘隙貼幫支柱。
(4)工作面應(yīng)布置成偽俯斜方向推進(jìn),使垂直工作面方向的向下傾角達(dá)4~6井盡可能避免仰斜開(kāi)采。
(5)巷道掘進(jìn)時(shí),應(yīng)盡量避免挑復(fù)合頂掘進(jìn),對(duì)漏頂或空頂要及時(shí)充填嚴(yán)實(shí)。
(6)避免工作面布置成與上、下順槽小于45°的銳角相交。
(7)初次放頂期間,應(yīng)適當(dāng)加大控頂距,一般采用5~6排成5~7排控頂以便增設(shè)木垛及戧棚特殊支架。第一次放頂以回兩排柱、夠開(kāi)切眼寬度為宜。采高較大時(shí),應(yīng)適當(dāng)降低采高,使軟巖冒落高度超過(guò)采高,但最低采高以不小于1.4m為宜,初次放頂完成后,再恢復(fù)正?？仨斁嗪筒筛?/p>
(8)條件許可時(shí),在工作面關(guān)鍵地點(diǎn),或沿工作面傾斜方向布置錨桿錨固復(fù)合頂?；蛘咴诔醮畏彭斊陂g采用“整體支架”,如用聯(lián)柱器把每排支柱從工作面上端至下端連接起來(lái),以增加其整體穩(wěn)定性。
(二)堅(jiān)硬頂板壓垮型頂?shù)念A(yù)防
當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖層,如砂巖礫巖、砂礫巖等,其分層厚度大于5.0~6.0m時(shí),它們冒落前懸頂面積大(從幾十、幾百,甚至達(dá)幾千平方米),冒落塊度大(從1~10m長(zhǎng),甚至10~20m長(zhǎng)),范圍大(沿工作面幾十米,甚至大半個(gè)工作面切頂冒落)。這樣大面積的頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落下來(lái),不僅會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力,面且更嚴(yán)重的是會(huì)把已采空間內(nèi)的空氣瞬間擠出,形成巨大的暴風(fēng),破壞力極大。
防止和減弱大面積冒頂危害的原則是:改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì),以減小頂板懸露面積及目落面積,減小頂板冒落高度,降低空氣排放速度。具體做法包括:
(1)堅(jiān)持支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),掌握老頂活動(dòng)規(guī)律主要掌握初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距,監(jiān)測(cè)支柱工作阻力、頂板下沉量及下沉速度、支柱下縮量、下縮速度及其變化情況等。
(2)根據(jù)初次來(lái)壓及周期來(lái)壓大小,加大工作面支護(hù)強(qiáng)度及密度,沿煤壁增設(shè)貼幫柱,沿放頂線支設(shè)叢柱或密集支柱,或配合戧棚及木垛強(qiáng)化支護(hù)。在條件適應(yīng)的工作面,盡可能采用切頂墩柱。綜采工作面以采用垛式液壓支架為宜。
(3)減小每次放頂步距,以一排支柱的步距為宜,最多不超過(guò)兩排支柱并適當(dāng)加大控頂距(一般最大控頂?shù)?~7排),以提高采場(chǎng)總支撐能力及有效支護(hù)空間
(4)必要時(shí)采用人工強(qiáng)制放頂。所謂強(qiáng)制放頂,就是用爆破的方法人為地將頂板切斷,使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制頂板冒落面積減弱頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力。形成矸石墊層,則可以緩和頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊波和暴風(fēng)
(5)積極推廣頂板高壓注水。從工作面槽向頂板打深孔,進(jìn)行高壓注水,注水泵最大壓力可達(dá)15mpa。頂板注水可起到弱化頂板和擴(kuò)大巖層中的裂隙和弱面的作用,將表面的強(qiáng)度明顯降低。
嚴(yán)格執(zhí)行《生產(chǎn)礦并質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)關(guān)于頂板管理的規(guī)定,要求控頂范圍內(nèi)頂?shù)滓平堪床筛摺?00mm/m控制,不出現(xiàn)臺(tái)階下沉。如,出現(xiàn)臺(tái)階下沉,無(wú)論有無(wú)懸頂,均應(yīng)適當(dāng)加大控頂距,待煤壁側(cè)至少有兩排支柱空間的安全空間后才能回柱放頂如出現(xiàn)較大懸頂,又呈現(xiàn)臺(tái)階下沉?xí)r,必須進(jìn)行人工強(qiáng)制放頂或采取加強(qiáng)支護(hù)及監(jiān)控措施。
三)金屬網(wǎng)假頂下推垮型冒頂?shù)念A(yù)防
這類冒頂多在初次放頂前或初次放頂過(guò)程中發(fā)生。
工作面在進(jìn)行各種工序時(shí)都可能發(fā)生推垮型冒頂工作面傾角較大采用摩擦式金屬支柱的工作面容易發(fā)生此類冒頂。
其發(fā)生的原因有:
(1)在堅(jiān)硬頂板或直接頂厚度小,其上是堅(jiān)硬頂板條件下,由于上分層冒落高度小在切割眼處、停采線處、上下順槽處網(wǎng)上碎矸之上存在空隙。當(dāng)下分層開(kāi)采達(dá)到一定跨度時(shí),空隙上方堅(jiān)硬頂板斷裂移動(dòng)產(chǎn)生較大的推力或沖擊力造成推垮型冒頂。
(2)由于上分層冒落大塊石,第二分層工作面回柱放頂時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)大塊石的懸頂,因此隨著工作面推進(jìn),大塊矸石失去平衡產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致側(cè)向推力推垮網(wǎng)下支架?；蛴捎诰W(wǎng)上大塊矸石之間存有空隙,因此回柱放頂后,大塊石沿網(wǎng)移動(dòng),造成推垮型冒頂(3)當(dāng)工作面傾角較大時(shí),在放炮及回柱等工序影響下由于支架初撐力低、支柱扎底,工作面出現(xiàn)網(wǎng)兜,因此帶動(dòng)支柱向下傾斜以致失穩(wěn)傾倒。當(dāng)網(wǎng)兜向下推力超過(guò)網(wǎng)邊連接力時(shí),便出現(xiàn)撕網(wǎng)發(fā)生漏垮型冒頂,或當(dāng)初次放頂時(shí)網(wǎng)邊被壓住未放落下來(lái)造或網(wǎng)兜,發(fā)生推垮型冒頂。
(4)在傾角大于30°的煤層中,當(dāng)冒落矸石不能立即充滿采空區(qū)時(shí),隨著回柱放頂由下向上進(jìn)行,冒落矸石由上向下流動(dòng)造或工作面上部網(wǎng)上抽空及采空區(qū)抽空狀況。當(dāng)上覆巖層繼續(xù)垮落時(shí),造成推垮型冒頂。
金屬網(wǎng)下推垮型冒頂?shù)闹饕A(yù)防措施包括:
(1)對(duì)上分層頂板的冒落狀況,通過(guò)在開(kāi)切眼內(nèi)現(xiàn)察,或從上下順槽掘進(jìn)探巷觀察,發(fā)現(xiàn)有懸空的斷裂老頂或大塊矸石時(shí),應(yīng)及時(shí)采取預(yù)防性控制措施。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于鋪設(shè)假頂?shù)囊?guī)定:金屬網(wǎng)等假頂鋪設(shè)整齊連接搭接符合規(guī)定冒頂區(qū)不撕網(wǎng)分層工作面必須把分層煤厚和鋪網(wǎng)情況及時(shí)記載在(1:500)圖上;上分層工作面要加強(qiáng)觀察,假頂上冒落大塊巖石(>;2.0m)要及時(shí)上圖,要有灌漿(或?yàn)⑺?系統(tǒng)和措施保證灌漿(或?yàn)⑺?質(zhì)量符合規(guī)程要求。
(3)推廣菱形網(wǎng)假頂及網(wǎng)下綜機(jī)開(kāi)采,高檔普采工作面推廣ⅱ型長(zhǎng)鋼梁控制金屬網(wǎng)假
頂。除最下分層外,一律穿鐵鞋,以便提高支柱的初撐力及剛度。
(4)通過(guò)人工放頂、爆破開(kāi)切眼,采空區(qū)一側(cè)煤壁,應(yīng)盡可能增加第一分層采空區(qū)充填
高度。同時(shí)適當(dāng)降低第二分嚴(yán)起始開(kāi)采高度,以減小采空區(qū)冒落空隙。盡可能延長(zhǎng)上、下分
層開(kāi)采間隔時(shí)間,促使頂板再生。
(5)初次放頂壓網(wǎng)時(shí),應(yīng)沿切頂線剪網(wǎng)并從放頂起始處橫向剪網(wǎng),使之一開(kāi)始形成冒
落豁口,將網(wǎng)放落到底板上。
(6)適當(dāng)加大控頂距,采用木垛及戧棚特殊支架,使工作人員處在有效支護(hù)空間內(nèi)。煤層傾角25以上時(shí),切頂排加打反傾斜戧柱,靠煤壁的兩排支柱用聯(lián)柱器全部聯(lián)緊,必要時(shí)支設(shè)雙排交叉布置的木垛。
