礦井頂板事故預(yù)防及應(yīng)急處理措施
1、頂板類型
煤層頂板由偽頂、直接頂和老頂構(gòu)成。偽頂是指緊貼在煤層之上,極易垮落的薄巖層;直接頂是位于偽頂或煤層(無(wú)偽頂時(shí))之上,一般由一層或幾層厚度不定的泥巖、頁(yè)巖、粉砂巖等比較容易垮落的巖層所組成,直接頂按穩(wěn)定性可分為:不穩(wěn)定頂板,中等穩(wěn)定頂板,穩(wěn)定頂板,堅(jiān)硬頂板;老頂又叫基本頂,一般指位于直接頂之上(有時(shí)也直接位于煤層之上)厚而堅(jiān)硬的巖層。
頂板分為堅(jiān)硬難冒頂板、破碎頂板和復(fù)合型頂板。堅(jiān)硬難冒頂板是指直接頂巖層比較完整、堅(jiān)硬(固),回柱后不能立即垮落的頂板。一般為砂巖、礫巖和石灰?guī)r。破碎頂板指的巖層的強(qiáng)度低、節(jié)理裂隙十分發(fā)育、整體性差,自穩(wěn)能力低,并在工作面控頂區(qū)范圍內(nèi)維護(hù)困難的頂板。
2、頂板常見(jiàn)支護(hù)方式
頂板常見(jiàn)支護(hù)方式有單體支柱支護(hù)、液壓支架支護(hù)、錨桿支護(hù)。
單體支柱支護(hù)主要是指采用木支架,摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱支護(hù)。
液壓支架是在摩擦式金屬支柱和單體液壓支柱等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的采煤工作面機(jī)械化支護(hù)設(shè)備。
錨桿支護(hù)主要是指用木錨桿、竹錨桿、金屬錨桿、樹(shù)脂錨桿、快硬水泥錨桿結(jié)合錨網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)的一種支護(hù)方式。
一、 常見(jiàn)冒頂事故的預(yù)兆
(一)局部冒頂?shù)念A(yù)兆
(1)工作面遇有小地質(zhì)構(gòu)造,由于構(gòu)造破壞了巖層的完整性,容易發(fā)生局部冒頂。
(2)頂板裂隙張開(kāi)、裂隙增多,敲幫問(wèn)頂時(shí),聲音不正常。
(3)頂板裂隙內(nèi)卡有活矸,存在掉碴、掉矸現(xiàn)象,掉大塊前往往先落小塊矸石。
(4)煤層與頂板接觸面上,極薄的矸石片不斷脫落。這說(shuō)明劈理(即頂板節(jié)理、裂隙和摩擦滑動(dòng)面)張開(kāi),有冒頂?shù)目赡堋?/p>
(5)淋頭水分離頂板劈理,常由于支護(hù)不及時(shí)面冒頂。
(二)大型冒頂?shù)念A(yù)兆
1、頂板的預(yù)兆
(1)頂板的連續(xù)發(fā)生斷裂聲。這是由于直接頂與老頂發(fā)生離層,或頂板切斷而發(fā)生的聲響。有時(shí)采空區(qū)頂板發(fā)生像悶雷一樣的聲音,這是老頂板和上方巖層產(chǎn)生離層或斷裂的聲音。
(2)掉碴。頂板巖層破碎下落,一般由少變多,由稀變密,這是發(fā)生冒頂?shù)奈kU(xiǎn)信號(hào)。
(3)頂板裂縫增加或裂隙張開(kāi)。頂板的裂隙,一種是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙,一種是由于頂板下沉產(chǎn)生的彩動(dòng)裂隙。人們常常在裂縫中插上木楔子,看它是否松動(dòng)或掉下來(lái),觀察裂縫是否擴(kuò)大,以便做出預(yù)報(bào)。
煤壁頂板有裂痕,冒頂之前茬口新;插上木楔觀動(dòng)向,不斷監(jiān)控要留神
(4)脫層。頂板快要冒落的時(shí)候,往往出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。檢查是否脫層可用“問(wèn)頂”的方法,如果聲音清脆,表明頂板完好;如果頂板發(fā)生“空空”的響聲,說(shuō)明上下巖層之間已經(jīng)脫離。
2、煤壁的預(yù)兆
由于冒頂前壓力增加,煤壁受壓后,煤質(zhì)變軟,片幫增多,使用電鉆打眼時(shí),鉆眼省力,用采煤機(jī)割煤時(shí)負(fù)荷減少。
3、支架的預(yù)兆
使用木支架時(shí),支架大量折斷、壓劈并發(fā)生聲音。
4、工作面其他預(yù)兆
含有瓦斯的煤層,冒頂前瓦斯涌出量突然增大,有淋水的頂板,淋水量增加。
1、老頂來(lái)壓時(shí)的壓垮型冒頂預(yù)防
壓垮型冒頂是指因工作面支護(hù)強(qiáng)度不足和頂板來(lái)壓引起支架大量壓壞而造成的冒頂事故。預(yù)防方法如下:
(1)采煤工作面支架的初撐力應(yīng)能平衡垮落帶直接頂及老巖層的重量。
(2)采煤工作面的初撐力應(yīng)能保證直接頂與老頂之間不離層。
(3)采煤工作面支架的可縮量應(yīng)能滿足裂隙帶老頂下沉的要求。
2、破碎頂板大面積漏垮型冒頂預(yù)防
由于煤層傾角大,直接頂又異常破碎,工作面支護(hù)不及時(shí),在某個(gè)局部地點(diǎn)發(fā)生冒漏,破碎頂板就可能從這個(gè)地方開(kāi)始沿工作面往上全部漏空,造成支架失穩(wěn),導(dǎo)致漏垮型工作面冒頂。預(yù)防漏垮型冒頂?shù)?a href=http://www.treasurewfy.com/jscs/ target=_blank class=infotextkey>措施有:
(1)先用合適的支柱,使工作面支護(hù)系統(tǒng)有足夠的支撐力和可縮量。
(2)頂板必須背嚴(yán)背實(shí)
(3)嚴(yán)禁放炮、移溜等工序弄倒支架,防止出現(xiàn)局部冒頂。
3、采煤工作面局部冒頂事故預(yù)防
局部冒頂多發(fā)生在工作面上下端頭、煤壁區(qū)、放頂區(qū)等地點(diǎn),許多垮面事故是由局部冒頂發(fā)展而成的,一般預(yù)防措施如下:
(1)預(yù)防彩煤工作面冒頂?shù)囊话?a href=http://www.treasurewfy.com/jscs/ target=_blank class=infotextkey>措施。
①支護(hù)方式需和頂板巖性相適應(yīng),不同巖性的頂板要采用不同的支護(hù)方式。
②采煤后要及時(shí)支護(hù)。一般要采用超前掛金屬探梁或打臨時(shí)支柱的辦法及時(shí)支護(hù),防止局部冒頂。
③工作面上下出口要有特種支架。一般要在上下出口范圍內(nèi)加設(shè)抬棚或木垛等,加強(qiáng)支護(hù)。
④防止放炮崩倒棚子,一是炮眼的布置必須合理,裝藥量要適當(dāng)。二是支護(hù)質(zhì)量必須合格,要牢固有勁,不能打在浮煤浮矸上,三是留出炮道。如果放炮崩倒柱子,必須及時(shí)架設(shè),不充許空頂。
⑤堅(jiān)持執(zhí)行必要的制度。例如,敲幫問(wèn)頂制度、驗(yàn)收支架制度、崗位責(zé)任制、頂板分析制度和交接班制度等。應(yīng)嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程,嚴(yán)禁違章作業(yè)。
(2)預(yù)防鑲嵌形頂板局部冒頂?shù)拇胧?/p>
①?gòu)牡刭|(zhì)方面要盡量可能查明是否有鑲嵌形(俗稱鍋?lái)敚╉敯褰Y(jié)構(gòu),以便在制定作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程,以及選擇支架型式時(shí),制定出針對(duì)性的措施和作出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。
②選擇支架型式時(shí),必須選定能及時(shí)支護(hù),超前支護(hù)的支架型式。
③明確規(guī)定支護(hù)操作人員必須首先安置探板、掛梁,不得在無(wú)支護(hù)區(qū)工作,其它人員,如攉煤工等均不得在無(wú)支護(hù)區(qū)工作。
(3)預(yù)防脆性支架突然折斷造成局部冒頂?shù)拇胧?/p>
①木頂梁(大板梁)必須平行木紋理加工。
②帶有疤痕的木板梁絕對(duì)禁止使用。
(4)預(yù)防局部空頂(空洞)冒落沖擊造成局部冒頂?shù)拇胧?/p>
①?gòu)闹ёo(hù)方法上采取措施防止漏頂空頂。對(duì)頂板局部破碎處,采取超前支護(hù)的方法,將頂板扦嚴(yán)背實(shí),防止漏頂。如掏梁窩的辦法。
②對(duì)漏頂采取封堵措施。對(duì)漏頂,不能任意擴(kuò)大,形成大面積、大高度的空洞。可用撞楔法和用泡沫封堵材料進(jìn)行封堵。
③對(duì)已形成的空洞應(yīng)采取預(yù)防冒落沖擊的措施。在單體支柱的工作面,空洞下的特殊支架必須是木垛。
(5)預(yù)防采煤工作面過(guò)斷層時(shí)冒頂?shù)拇胧?/p>
①過(guò)斷層前,應(yīng)先摸清工作面與斷層走向的交角,交角越小,工作面越危險(xiǎn),冒頂?shù)目赡苄栽酱?。斷層落差小的可直接采過(guò)去,落差較大的要采用挑頂臥底,工作面要加強(qiáng)支護(hù)。
②在斷層破碎地點(diǎn),要垂直斷層面打帶帽頂柱,柱根要支在硬底上,在斷層兩側(cè)都要打木垛。
③挑頂過(guò)斷層時(shí)要丟底煤,支柱要穿木鞋,防止下沉臥底,過(guò)斷層時(shí)要丟底煤,為防止頂煤落下造成空頂,留頂煤處要?jiǎng)x嚴(yán)剎緊。
4、掘進(jìn)工作面冒頂?shù)姆乐?/p>
(1)掘進(jìn)頭冒頂事故的防治措施:
①堅(jiān)持敲幫問(wèn)頂。上班進(jìn)入掘進(jìn)工作面后,在打眼放炮前后均應(yīng)敲幫問(wèn)頂。
②檢查工作地點(diǎn)支架架設(shè)質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)不合格支架,必須先處理后施工。
③嚴(yán)格控制巷道掘進(jìn)迎頭的空頂面積。當(dāng)迎頭掘進(jìn)中空頂面積超出規(guī)定的要求,或頂幫比較破碎時(shí)應(yīng)及時(shí)設(shè)支架棚子支護(hù)裸露的頂板。背頂封幫要嚴(yán)實(shí),切忌虛設(shè)。
④加強(qiáng)對(duì)巷道迎頭附近圍巖穩(wěn)定狀況的觀察。如果頂板松軟,或巷道接近斷層時(shí),應(yīng)采用前探梁支護(hù)頂板,并縮小棚距。
⑤掘進(jìn)工作面放炮崩倒的棚子應(yīng)由外向里逐架扶正背牢。
⑥厚煤層中下分層順槽掘進(jìn)時(shí),事先要探明頂板冒落矸石的壓實(shí)情況,掘進(jìn)中要及時(shí)對(duì)前方老巷、構(gòu)造等情況及時(shí)觀察,并及時(shí)制定有效控制措施。
⑦在大傾角煤層中掘進(jìn)順槽時(shí),如果是破頂掘進(jìn),則要隨時(shí)隨刻注意支架封頂情況,出現(xiàn)空頂要及時(shí)打木垛封頂。如果發(fā)現(xiàn)上幫破頂處支架受力、變形較大,應(yīng)及時(shí)加大斜撐或抬棚,提高支架的側(cè)向承載能力。
(2)掘進(jìn)巷道冒頂事故防治措施:
①可能的情況下巷道應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖體中,并盡量避免采動(dòng)的影響。
②巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖的壓力。
③巷道支架所能承受的變形量,應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。
④盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí),盡可能采用有初撐力的支架;特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問(wèn)題,杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。
⑤凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn),重新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂,再施工。
⑥巷道替換支架時(shí),必須先支新支架,再拆老支架。
⑦在易發(fā)生推垮型冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性,可以在巷道的支架之間用拉撐件連接固定,增加架棚的穩(wěn)定性,以防推倒。傾斜巷道中支架被推倒的可能性更大,其支架間拉撐件的強(qiáng)度、密度要適當(dāng)加大。
(3)掘進(jìn)巷道交叉點(diǎn)處冒頂事故防治措施:
①開(kāi)岔口應(yīng)避開(kāi)原來(lái)巷道冒頂?shù)姆秶?/p>
②必須在開(kāi)口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿,不得過(guò)早拆除,切忌先拆棚后支架棚。
③注意選用抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格,保證抬棚有足夠的強(qiáng)度。
④當(dāng)開(kāi)口處圍巖尖角被壓壞時(shí),就及時(shí)采取加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。
(4)掘進(jìn)巷道過(guò)斷層等構(gòu)造變化帶時(shí)的安全措施。
①加強(qiáng)巷道掘進(jìn)地段的地質(zhì)調(diào)查工作,特殊地段,應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的針對(duì)性措施,否則不能開(kāi)工。
②巷道在破碎帶中掘進(jìn),應(yīng)做到一次成巷,盡可能縮短圍巖暴露時(shí)間。
③施工中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度。
④掘進(jìn)工作面臨近斷層或穿斷層帶時(shí),巷道支護(hù)應(yīng)盡量采用砌璇或U型鋼可縮性支架支護(hù),棚距要縮小。
⑤減少放炮裝藥量,除低因放炮對(duì)斷層附近破碎頂板的震動(dòng)。
⑥減少空頂距離,及時(shí)支設(shè)臨時(shí)支架,永久支架要跟上,滯后距離不得大于2-4m。
⑦巷道支架背板要嚴(yán)實(shí),一方面提高支架對(duì)圍巖的支護(hù)能力,另一方面要防止掘進(jìn)中漏頂或漏幫。
⑧當(dāng)斷層帶處頂板特別松軟、破碎時(shí),要采用超前探梁支護(hù)的辦法管理端面不穩(wěn)定頂板,即用長(zhǎng)5m左右的釬桿沿支架頂梁的周邊把斷層破碎帶處頂板裂隙圈起來(lái)。
⑨在掘進(jìn)迎頭挖柱窩時(shí),要先架好探板式撞楔,然后人在撞楔下工作。
⑩在頂板巖性突變地段,要及時(shí)打點(diǎn)柱支護(hù)突變帶頂板。對(duì)傘檐狀危害巖要及明敲掉,敲不下時(shí),要在傘檐下打上撐柱,并在其下加密柱棚,可加打抬板棚。
⑩巷道臨近斷層等構(gòu)造帶時(shí),放炮前還必須檢查掘進(jìn)頭瓦斯等有害氣體的積存情況,工作面附近20m內(nèi)瓦斯等有害氣體濃度不得超過(guò)1%。如果斷層與某含水層有水力聯(lián)系,事先還必須做好斷層水的疏排工作。
(5)掘進(jìn)巷道在開(kāi)幫或貫通時(shí)的安全措施
①選好開(kāi)幫和貫通的地點(diǎn),要選在頂板和地質(zhì)條件比較好、遠(yuǎn)離交岔點(diǎn)與停采線、煤柱等各種受集中承力影響的地方。
②要在貫通前進(jìn)行超前探測(cè),在兩巷貫通前15m打好超前鉆,探鉆眼深不得小于3m,并保持1.5m以上的超前探眼,以觀察異常。貫通掘進(jìn)時(shí)放小炮,貫通后再刷大,防止冒頂。
③開(kāi)幫貫通與被開(kāi)幫貫通的巷道之間要保持一定的夾角。夾角在45°-90°之間為好。
④開(kāi)幫貫通點(diǎn)附近的支架要加固好,要將受施工影響的棚子進(jìn)行加強(qiáng),其方法有挑棚、打點(diǎn)柱、設(shè)木垛等。
⑤開(kāi)幫貫通巷道的交接處要及時(shí)扶上抬棚,抬棚承載能力應(yīng)視圍巖性質(zhì)而定,一般選擇大于正常支護(hù)材料承載能力的2-3倍。
⑥要處理好被透點(diǎn)的積水及瓦斯等有害氣體。
5、巷道維修冒頂事故的防治
(1)維修井巷支護(hù)時(shí),必須有安全措施。嚴(yán)防頂板冒落傷人、堵人和支架歪倒。
(2)擴(kuò)大和維修井巷連續(xù)撤換支換時(shí),必須保證有在發(fā)生冒頂堵塞井巷人員能撤退的出口。在獨(dú)頭巷道維修支架時(shí),必須由外向里逐架進(jìn)行,并嚴(yán)禁人員進(jìn)入維修地點(diǎn)以里。
(3)撤掉支架前,應(yīng)先加固工作地點(diǎn)的支架。架設(shè)和拆除支架時(shí),在一架未完工之前,不得中止工作。撤換支架的工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行;不連續(xù)施工時(shí),每次工作結(jié)束前,必須接頂封幫,確保工作地點(diǎn)安全。
(4)維修傾斜井巷時(shí),應(yīng)停止行車;需要通車作業(yè)時(shí),必須制定行車安全措施。嚴(yán)禁上、下段同時(shí)作業(yè)。
四、采煤工作面冒頂時(shí)的避災(zāi)自救措施
(1)迅速撤退到安全地點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)工作地點(diǎn)有即將發(fā)生冒頂?shù)恼髡祝?dāng)時(shí)又難以采取措施防止采煤工作面頂板冒落時(shí),最好的避災(zāi)措施是迅速離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū),撤退到安全地點(diǎn)。
(2)遇險(xiǎn)時(shí)要靠煤幫貼身站立或木垛處避災(zāi)。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶?shí)際情況來(lái)看,頂板沿煤壁冒落是很少見(jiàn)的,因此,當(dāng)發(fā)生冒頂來(lái)不及撤退到安全地點(diǎn)時(shí),遇險(xiǎn)者應(yīng)靠煤幫貼身站立避災(zāi),但要注意煤壁片幫傷人。另外,冒頂時(shí)可能將支柱壓斷或推倒,但在一般情況下是不可能壓垮或推倒質(zhì)量合格的木垛。因此,如遇險(xiǎn)者所在位置靠近木垛時(shí),可撤至木垛處避災(zāi)。
(3)遇險(xiǎn)后立即發(fā)出呼救信號(hào),冒頂對(duì)人員的傷害主要是砸傷、掩埋或隔堵。冒落基本穩(wěn)定后,遇險(xiǎn)者應(yīng)立即采用呼叫、敲打,如敲打物料、巖塊(可能贊成新的冒落時(shí),則不能敲打,只能呼叫)等方法,發(fā)出有規(guī)律、不間斷的呼救信號(hào),以便救護(hù)人員和撤出人員了解災(zāi)情,組織力量進(jìn)行搶救。
遇險(xiǎn)人員要積極配合外部的營(yíng)救工作。冒頂后被煤矸、物料等埋壓的人員,不要驚慌失措,在條件不允許時(shí)切忌采用猛烈掙扎的辦法脫險(xiǎn),以免造成事故擴(kuò)大。被冒頂隔堵的人員,應(yīng)在遇險(xiǎn)地點(diǎn)有組織地維護(hù)好自身安全,構(gòu)筑脫險(xiǎn)通道,配合外部的營(yíng)救工作,為提前脫險(xiǎn)創(chuàng)造良好的條件。
五、獨(dú)頭巷道迎頭冒頂被堵人員應(yīng)急措施
(1)遇險(xiǎn)人員要正視已發(fā)生的災(zāi)害,切忌驚惶失措,堅(jiān)信礦領(lǐng)導(dǎo)和同志們一定會(huì)積極進(jìn)行搶救。應(yīng)迅速組織起來(lái),主動(dòng)聽(tīng)從災(zāi)區(qū)中班組長(zhǎng)和有經(jīng)驗(yàn)的老工人的指揮。團(tuán)結(jié)協(xié)作,盡量減少體力的隔堵區(qū)的氧氣消耗,有計(jì)劃地使用飲水、食物和礦燈等,做好較長(zhǎng)時(shí)間避災(zāi)的準(zhǔn)備。
(2)如人員被困地點(diǎn)有電話,應(yīng)立即用電話匯報(bào)災(zāi)情、遇險(xiǎn)人數(shù)和計(jì)劃采取的避災(zāi)自救措施;否則,應(yīng)采用敲擊鋼軌、管道和巖石等方法,發(fā)生有規(guī)律的呼救信號(hào),并每隔一定時(shí)間敲擊一次。不間斷地發(fā)出信號(hào),以便營(yíng)救人員了解災(zāi)情,組織力量進(jìn)行搶救。
(3)維護(hù)加固冒落地點(diǎn)和人員躲避處的支架,并派人檢查,以防止冒頂進(jìn)一步擴(kuò)大,保障被堵人員避災(zāi)時(shí)的安全。
(4)如人員被困地點(diǎn)有壓風(fēng)管,應(yīng)打開(kāi)壓風(fēng)管給被困人員輸送新鮮空氣,并稀釋被隔堵空間的瓦斯?jié)舛?,但要注意保暖?/p>