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摘要:围岩状态较差的综采工作面存在的普遍问题是顶板冒漏和煤壁片帮现象严重,这不仅会大幅度降低工作面采煤的工作效率,冒漏的岩体和煤体也会造成煤机、刮板输送机、支架等设备损坏,甚至还会造成人员伤亡,因此控制顶板冒漏和煤壁片帮一直是综采工作面的重点工作。本文首先对大采高综采工作面片帮冒顶原因进行了阐述,最后结合某工作面在防止片帮冒顶所采取的措施,根据所作分析,提出了防片帮冒顶的技术措施
关键词:大采高;片冒顶;支护技术
某工作面总体构造形态为一单斜构造,预计影响工作面回采的断层有 18 条,断层最大落差 7.1m。断层的存在,不同程度地破坏了煤层的连续性及原生结构,使煤体强度降低,另外,滑面和裂隙也较为发育,破坏了煤层及其顶板的完整性,造成局部煤层变薄,顶板岩层较破碎,支护困难,容易造成片帮冒顶事故。在回采期间常出现工作面煤壁片帮和冒顶现象,严重制约工作面正常推进。基于该种情况,笔者开展研究,并在此基础上提出防治措施,以保证矿井安全生产。
1 综采工作面片帮冒顶原因
工作面冒顶主要由于片帮引起的空顶时间长,顶板离层而导致冒顶。工作面处于周期来压期间更为明显。大致有以下几方面原因:
(1)工作面处于来压期间,煤层被压酥,复合顶自动冒落。
(2)没有及时移架或移架不到位,空顶距离大,空顶时间长。
(3)过地质构造,顶板破碎,采煤机割煤时没有掌握好角度。
(4)落煤方式不合理,采煤机落煤,往往造成控顶不及时或顶板受到破坏,造成冒顶。
按力学缘由可分为压垮型、漏冒型与推垮型三大类。压垮性冒顶是因为垂直于层面的顶板力压坏采场支架而招致的冒顶;漏冒型冒顶是因已破裂顶板没有获得有用 防护受重力的效果冒落而招致的冒顶;推垮型冒顶则是由平行层面偏向的顶板力堆到采场支架而招致的冒顶。
2 片帮及冒顶的征兆
2.1顶板的预兆
顶板连续发出断裂声,这是由于直接顶和老顶发生离层,或顶板切断而发出的声音。有时采空区内顶板发出响闷雷的声音,这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声音。
2.2煤帮的预兆
由于冒顶前压力增大,煤壁受压后,煤质变软变酥,片帮增多。使用电钻打眼时省力。
2.3支架的预兆
使用木支架,支架大量的被压弯或折断,并发出响声。使用金属支柱时,耳朵贴在柱体上,可听见支柱受压后发出的声音,支柱“破顶、钻底”。
2.4 其他征兆
含瓦斯煤层,瓦斯涌出量突然增加;有淋水的顶板、淋水增加。
3工作面防冒顶技术措施
3.1 合理安排采煤工序
合理地安插任务面的采煤工序,采用实时支护的移架方法。这是因为落煤对顶板下沉的影响本质上是因为控顶距加大,支承压力叠加和前移,使直接顶敏捷下沉的效 果。放顶或移架对顶板下沉的影响本质上是因为支撑系统的卸载,直接顶落空均衡,在垮落霎时对控顶区顶板发生的力矩效果。为削减机道空顶面积和工夫,移架紧跟采煤机落煤也是改善顶板情况的一个主要技术。
3.2提高支架初撑力和支护阻力
(1)加强支护质量监测。及时对支架进行二次注液,保证工作面支架具有足够的初撑力和支护阻力,减小煤帮压力,以提高支架-围岩体系的整体刚度,确保良好的支架位态。
(2)正确操作支架。在移架伸柱后,支架工应观察支架间显示屏中的初撑力读数或立柱上压力表读数,保证足够的操作时间,达到额定的初撑力或采用电液阀控制,保证支架的初撑力。充分利用支架的初撑力,及时有效地控制顶板下沉,控制煤壁片帮。
(3)提高支架的稳定性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆煤层倾角大或在工作面仰斜推进时,为防止顶板沿倾斜方面滑动推倒支架,应采用斜撑、抬棚、木垛等特种支架来增加支架的稳定性。在摩擦金属支柱和金属铰接顶梁采面中,用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端头至下端头连接起来,形成稳定的“整体支架”。
3.3加快工作面推进速度
(1)尽量加快工作面推进速度,减小每循环的顶板下沉总量,控制煤壁片帮。
(2)尽量减小各种不正常事故导致的工作面停产,当出现事故时要及时处理,尽可能的缩短停产时间。
(3)工作面停产大修时,要尽量在煤层较薄、采高较低、顶板条件较好的地段进行,并用单体支柱加强支护,以防止片帮扩大,造成冒顶。
3.4超前移架、快速移架、减小梁端距
根据液压支架无伸缩梁与侧护板的特点,在片帮区段,采取先移架后推溜的方法,减少梁端与煤壁的空顶距离,防止冒顶发生。
如果煤壁片帮比较严重,可采取提前支护,即当煤壁刚发生片帮时,不必等采煤机割煤,支架就利用前柱与输送机间的富裕量向前挪移,使煤壁片帮后的顶板得到提前支护,这时回采工艺过程为移架—采煤—推输送机,可大大减少梁端与煤壁的空顶距离和空顶时间。在采煤机割煤后及时移支架再移输送机,这时回采工艺过程为割煤—移架—推输送机。为此,支架前柱与输送机的电缆槽托架间要预1次截深距。这种方式用于顶板破碎和容易冒落的煤层,在超前移架仍未见效的前提下,在支架前梁上增设圆木托住顶板。
3.5控制采高,减小空顶距
正常条件下,严格控制割煤高度,过断层、褶曲等地质构造破碎带时,应适当降低采高,尽量做到不留顶底煤,使支架直接支撑于顶板。理论证实,当任务面留有顶煤时,往往会因为顶煤的松动和冒落,使支架空顶,然后因支架顶部约束减小而惹起支架掉稳倾倒,因而,当顶板呈现冒顶时,应实时在支架顶部用木柴接顶,背严查实,以有用地节制顶板。
及时支护新暴露出来的顶板。采用先移架后推溜的作业方式,实践表明,滞后采煤机组1~2架,马上移架支护顶板,及时打出防片帮板,对防治片帮,可以收到良好效果。当移架速度跟不上采煤机速度时,适当的减缓割煤速度或停机移架,移架后及时将伸缩梁打开。
3.6 大采高工作面注浆加固技术
根据国内外大采高工作面开采实践,5.0 m大采高工作面开采时,除工作面煤壁的稳定性较差外,松软煤层条件下工作面上下端头过渡区顶煤难维护,上覆顶板较为破碎时,上覆顶板亦不易维护,如果处理不当,极易引发大面积的片帮冒顶现象。因此在工作面煤壁严重片帮、端头过渡区顶煤难维护、工作面顶板较破碎时,可以分别针对该区域进行注浆加固,以保证工作面的安全高效回采。
3.7 其他技术措施
(1)加强矿压监测监控工作,技术人员定期对工作面及两巷压力显现情况进行观测,发现漏顶、空帮、离层、顶板大面积未垮落等异常现象,及时汇报,并采取针对性措施,加强顶板管理,防止片帮冒顶事故的发生
(2)工作面来压期间,适当降低采高;割煤作业期间,加强工作面工程规格质量,确保工作面“三直一平二畅通”, 坚持正规循环作业,确保工作面推进度,工作面顶板正常垮落。
(3)加强地质工作管理,过断层等地质异常区编制专项安全技术措施,并按措施要求采取针对性措施,防止片帮和冒顶事故的发生。
4 结束语
实践表明,使用以上措施进行治理以后,煤壁片帮现象得到了有效控制,杜绝了冒顶事故的发生,实现了安全高效开采。
参考文献:
[1]王德胜,潘卫东.极复杂条件下6.5m大采高工作面综采技术研究[J].煤炭工程,2013,(1):52~53,56.
[2] 李风华.采矿作业中“片帮冒顶”事故发生的地质因素及应对措施[J].内蒙古煤炭经济, 2011(2):91-92.
论文作者:刘志强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/6
标签:顶板论文; 工作面论文; 支架论文; 煤层论文; 措施论文; 断层论文; 发生论文; 《工程管理前沿》2019年第02期论文;