关键词:煤矿;冒顶事故;常见原因;防范对策
中图分类号:C35 文献标识码: A
前言:在煤矿掘进的工作中,由于掘进工作面不断向前推进,使得顶板面积也随之不断增大,在这种情况下,顶板很容易出现弯曲变形、板体下沉、裂缝和掉渣等问题,如果不做好安全防范措施,严重时甚至会出现垮面、停顿生产和人员伤亡等事故。有关数据资料统计表明,我国煤矿掘进冒顶事故占全国煤矿事故总数的41%,事故发生后的死亡率在20%左右,严重威胁着煤矿工作人员的生命安全。因此,分析煤矿冒顶事故发生的原因,做好安全防范措施,对保护工作人员的生命安全具有重要意义。
1、掘进冒顶原因分析
1.1制定的工程施工制度不够完善没有严格执行已制定的敲帮问顶制度,不能够及时彻底的摘除危岩悬矸,存在很多的违规、违章操作,对存在很严重的隐患性危岩没有采取必要的支护措施进行支护,造成大块的危岩突然坠落,容易引发不必要的伤亡事故。
1.2防护支架安装不合理、不及时施工现场安装的支架工作阻力较低,收缩量小,支撑和支护的力度不足,把棚腿架设在浮石和浮煤上,支架顶上和棚子的两帮未插严实,降低棚架的稳定性和整体性,导致支架支撑不住顶板的按压而出现推垮,造成煤矿的掘进冒顶事故。工作人员在工作面放炮后未及时进行支护,或放炮后崩倒支架,未进行及时的扶正和补充,使得两个支架之间的距离变大,降低了支架的承受力,造成空顶时间过长,进而发生煤矿掘进冒顶安全事故。如发生在2005年3月19日的一起煤矿安全事故,煤矿工人在掘进施工时,该施工巷道的顶板为不完整的火成岩,架棚支护。工作人员在工作面放炮后,未及时进行支护,在迎头空顶5m的情况下,工作人员用风镐在空顶区落煤,由于风镐整体的震动,导致巷道左上方岩石突然坠落,将正在下方工作的多名挖掘人员砸成重伤。
1.3地质发生了变化煤矿掘进工作面突然遇到了压力集中区或者断层破碎带等这样的特殊情况时,在事前如果没有对这样的情况进行一定的预判,也没有对其采取有效的措施进行加强支护,容易导致煤矿冒顶事故的发生。例如:某煤矿8691运输顺槽掘进工作面,在事前没有考虑到落差为3.9m的正断层,煤层在正断层出现变薄,当掘进工作面出现抽冒的现象后才对其采取了撞楔的措施施工。经爆破后由于爆破引起的强大的震动将迎头第一架棚腿震歪,但现场并没有对其进行及时的扶正,当掘进工作面接近正断层时,巷道顶板突然受到很大的压力,最终出现人员伤亡的重大冒顶事故。
1.4支架因爆破点布置不合理而被崩倒,布置爆破的炮眼、所需的炸药量以及爆破的顺序安排不合理,都易在爆破时对巷道支架造成冲击,支架在受到强烈的震动而崩歪,当支架被崩倒后,导致严重的冒顶事故发生。例如:2001年9月10日,某矿掘进工区施工N325回风联络巷时,巷道支护结构采用2.4×2.4×2.4m工字钢棚,迎头下部出现了破0.9m的底板岩石。首次爆破时整体没有出现任何事故,但当二次爆破时由于爆破人员图省事,没有按照爆破图进行定点爆破,爆破的顺序安排不妥当,爆破后震倒了10架棚子,造成2.5m左右的冒顶事故。
2、煤矿掘进冒顶事故发生的一般规律
2.1煤矿掘进冒顶事故发生前的主要预兆通过我国多年的煤矿开采经验和煤矿事故案例的分析,可总结出煤矿掘进冒顶事故发生的预兆主要有以下几点:1、掘进巷道发生冒顶时,顶板会出现下沉或者断裂的状况,使得支架防护设备的承载力大幅度增加,支架之间的互相摩擦,会发出相应的响声。2、掘进巷道的顶板在坍塌前会出现掉渣现象、巷道煤壁会出现片状掉落的现象,这些现象越严重,说明顶板和支架所承受的外来力越大,很可能要发生掘进冒顶事故。3、在煤矿掘进过程中,如果瓦斯涌出量和顶板淋水量突然增多,工作人员应停止掘进工作,因为这种现象很可能是要发生顶板冒落事故。
2.2煤矿掘进冒顶事故的发生具有规律性
2.2.1煤矿的掘进冒顶事故一般发生在掘进工作面接近断层、褶曲等地质构造的范围时,易发生掘进冒顶事故。
2.2.2空顶时间过长,暴露面积过大,很可能发生掘进冒顶事故。
2.2.3工作面的顶板周期来压,发生掘进冒顶事故的概率较高,尤其是第一次周期来压易发生掘进冒顶事故。
2.2.4施工现场采用金属摩擦支柱要比采用单体液压支柱容易发生冒顶事故。
2.2.5管理人员安全管理力度不够,工作人员安全意识薄弱。
3预防常见冒顶事故的一些有效措施
3.1在煤矿掘进施工之前严格执行敲帮问顶制度,必须指派具有非常丰富经验的工人按操作规程的要求来执行敲帮问顶,敲击时,需要指派专人对其进行监护,找顶人员要站在安全的位置进行施工,用手镐或钢钎先轻轻的敲击顶板和两帮,然后再逐渐的加重力度,如果在敲击的过程中,如有空声或嗡嗡声,要立即用长柄工具把处在悬空的石块或煤块撬下来。当在敲击的时候,如果听到清脆的声音,则需要用手指紧贴顶板或两帮继续用镐轻轻敲击,在敲击的过程中如果手指感到有震动,则说明顶板或两帮石块已经从整体中脱落或者出现破裂,将会有冒落的危险,发现这种情况要立即将其撬下来,若石块比较巨大,无法撬下来时,就必须临时采取有效的支撑措施。
3.2严格遵守施工规章制度,煤矿掘进工作是一项工序较为复杂的工作,在工作过程中,需要大量的人力和物力共同完成,在巷道掘进工作开始之前,一定要制定出严格的施工规章制度,对工作人员进行集中管理,便于解决在施工中出现的各种问题。在施工过程中,如果遇到地质构造改变情况,应及时进行地质勘测,排除安全隐患。工程施工前制定的施工规章制度不一定完全符合开采工程的实际情况,当施工现场出现问题时,应根据工程出现问题的具体情况,适当更改工程规章制度,掘进工作中,如发现异常情况,工作人员应马上停止工作,及时上报管理人员,严禁工作人员进行违章操作。
3.3地质条件变化时采取的安全技术措施,当地质条件发生很大的变化,需要紧急改变工程支护方式时,必须按照程序获得审批后才能执行,未经批准任何人不得随意更改已设计的支护方式。当煤矿掘进工作面突然遇到破碎带、断层或其它不良地质情况时,应根据工程的实际情况采取有效的支护措施,防止因不良地质条件而引发的煤矿冒顶现象。一般情况下在距断层5m时就要开始进行加密支架,通过用拉钩将支架和棚子连成一体,防止棚子被推垮。断层带特别破碎时采取撞楔法。有条件时,对破碎围岩采用注浆固结或用压注树脂法固化。
3.4强化培训提高员工业务素质。提高施工人员的综合素质,对掘进安全也很重要。对所有施工人员和基层管理人员都要定时的进行安全技能培训,提高整体的综合素质,职能部门管理人员应经常深入施工现场,熟悉工程地质的构造、支护、地压、松石处理等方面的技术知识和顶板支护管理的相关知识。
结束语:
综上所述,有效的防治冒顶事故是关系到生命财产安全的重要措施。掘进工作面冒顶事故的预防,除了必须严格遵守作业规程外,还要严格执行各项安全管理制度,加强防范事故的技能培训等综合措施。
参考文献:
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国家安全监督管理总局通过对2010-2014年非煤矿山领域发生的事故进行统计分析发现,5年间,事故总量呈逐年下降趋势,事故起数和死亡人数从2010年的1 009起、1 271人下降到了2014年的534起、640人,分别下降了47.1%和49.6%,平均每年下降14.7%、15.7%,
在统计分析中发现,除中毒窒息、火灾、透水、爆炸、坠罐跑车等事故,冒顶坍塌的事故也较为多发,近5年冒顶坍塌事故共发生835起、死亡990人,分别占总量的21.9%和21.1%,排在第1位。其中较大事故共发生24起、死亡83人,分别占15.9%和14.0%,仅次于坍塌和中毒窒息事故,排在第3位。因此,有效防范冒顶坍塌事故,是减少事故总量、遏制较大事故多发的重中之重。
冒顶坍塌事故的主要原因
根据国家安全监督管理总局的统计分析发现,造成冒顶坍塌事故的主要原因,有以下3个方面。
对复杂的地质条件认识不清
对复杂的地质条件认识不清,极易造成严重的事故。以2013年云南省红河州金平县恒昊矿业公司“8・20”事故为例,这起事故就是由于顶板矿岩节理较发育,局部风化矿岩经水渗透引发顶板脱落造成4人死亡;同年云南省澜沧铅矿公司老厂矿山“10・14”冒顶片帮事故,也是由于采场地质构造发育,矿体产于层间破碎带中,稳定性极差,造成采场顶部突然冒落,大量泥石流体涌出,导致3人死亡。
顶板管理方法不当
在分析过程中,发现很多企业在采掘和井巷开掘过程中,遇有岩石情况变坏、有断层破碎带时,未及时进行支护,支护方式不当或有效支架数量不够,易引起冒顶片帮事故。
此外,一些企业没有认真进行“敲帮问顶”,不遵守操作规程,检查不周和疏忽大意,发现险情不及时处理。以2012年云南省昭通金沙矿业公司“9・6”冒顶片帮事故为例,就是因为事发当日职工在从事矿岩清理过程中,未严格执行“敲帮问顶”,不遵守操作规程作业,导致冒顶造成3人死亡。
未按照设计参数进行开采或设计参数不合理
主要是一些企业采用留矿法或空场法采矿的非金属矿山(如石膏矿),未按设计留设保安矿柱或矿柱尺寸偏小,未按设计采矿造成采空区暴露面积过大,开采后未对采空区及时有效地处理。
预防冒顶坍塌事故的关键措施
针对这些问题,国家安全监督管理总局也提出了预防冒顶坍塌事故的3项关键措施。
加强顶板管理,落实顶板分级管理制度
首先是确保井下检查井巷和采场顶帮稳定性,撬浮石、进行支护作业的人员需经专门的安全技术培训并考核合格,持证上岗。
其次是坚持回采作业前,必须“敲帮问顶”,处理顶板和两帮的浮石,确认安全后方可进行作业,大力推广撬毛台车代替人工撬毛作业;严禁在同一采场同时凿岩和处理浮石。
第三是发现冒顶预兆,应停止作业进行处理,发现大面积冒顶危险征兆,应立即通知井下人员撤离现场,并及时上报。
加强支护加固
首先是加强工作面顶板的支护与维护,及时进行永久支护和临时支护,杜绝空顶下作业。
其次是对所有支护的井巷定期进行检查,及时更换和维修变形的支架。
强化地压和采空区管理
首先是所有矿山企业必须摸清矿区范围内的采空区,禁止人员进入老窿及采空区采矿。
其次是采用留矿法、空场法采矿的矿山,特别是非金属矿山,要按照设计及时对采空区进行处理,严禁出现大面积未处理的采空区。
第三是严禁擅自回采保安矿柱。
关键词 综采工作面;冒顶事故;预防及处理
中图分类号TD7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)114-0121-02
1 综采工作面冒顶事故的分类及原因
1.1 造成综采工作面局部冒顶的原因
1)综采工作面的支撑力遭到破坏
综采工作面的支撑力是保证采煤工作安全的关键,当综采工作面的支撑力受到外界的影响直接会造成冒顶事故的发生。采煤工作面在开始采煤工作时,直接顶经常会受到外界事物的影响,在长期的工作中直接顶会受到严重的破坏,影响正常的开采工作,直接顶受到损害,综采工作面的地基支撑力会大大降低,综采工作面就会出现局部冒顶的情况。
2)基本顶出现塌陷,影响直接顶
根据相关数据的统计,由于采煤技术的原因造成综采工作面局部出现冒顶事故的现象越来越频繁。在实际的操作中没有正确地使用相关的技术设备,使得基本顶在挖掘的过程中出现塌陷的情况,导致直接顶的压力加大,最终加大综采工作面的压力,导致冒顶事故的发生。
1.2 造成综采工作面大面积冒顶事故的原因
1)采煤地形带来的安全隐患
一般含有煤矿资源的地方地形都比较复杂,给实际的开采工作带来很大的困难,特别是综采工作面开切眼区域。我们的煤矿开采人员利用开切眼区域特有的优势给开采工作带来一定的便利,但正是这特有的优势地形给开采工作带来了巨大的安全隐患,区域下部的岩石经常会出现大面积的坍塌,造成大面积的冒顶事故。煤矿开采工作给原本的地形造成了一定的破坏,出现岩石断裂的情况,在下次的开采工作中很可能会出现岩石断裂的情况,开采区的岩石一旦发生断裂吗,就会给整个综采工作面的直接顶造成严重的影响,阻碍开采工作的进度。
2)外力作用破坏地形的内部结构
长期的外力作用大大降低了地表的摩擦和阻力,破坏了地形内部结构的稳定性。综采工作面的顶板在不稳定的内部和外部力量的共同作用下,很容易出现坍塌,大面积的顶板坍塌事故的发生会直接导致大面积的冒顶事故的发生,给整个煤矿开采工作造成无法挽回的损失。
2 综采工作面冒顶事故的预防及处理措施
2.1 根据综采工作面的特点来制定合理的工作方案
煤矿综采工作面的地质条件和压力都十分复杂,在制定具体的开采方案时,一定要考虑多方面的因素,尽量减少冒顶事故的发生。在制定工作流程之前,要做好充分的准备工作,相关的工作人员应该到开采煤矿的现场进行考察,根据实际的地形特征来制定最佳的开采方案。在实际的开采过程中,施工人员和管理人员也要严格地按照工作方案来开展各自的工作,对于综采工作面的支护设计和顶板的管理要详细标注。在施工期间要充分利用科学技术的优势,定期检查顶板的支护情况,提高支护的质量和安全性。
2.2 保证支护参数和支护方式的科学性
支护在整个煤矿开采工作中占据重要的地位,科学合理的支护参数和支护方式也是有效预防冒顶事故发生的关键。一定要根据工作面的实际情况设置支护的参数,根据工作的需要灵活变换支护的方式。支护材料的质量也有一定的质量要求,支护材料要有足够的坚固性才能够保证顶板的支撑力,操作人员要严格地按照工作流程工作,提高工作效率和质量。定期检查顶板支护的情况,及时发现支护存在的问题,并积极采取措施加固支护,为下阶段的工作准备有利的条件,避免冒顶事故的发生。
2.3 设置科学合理的放顶步距
综采工作面的放顶步距很大程度上能够预防冒顶事故的发生,保障煤矿开采的工作进度,保证煤矿开采工作人员的人身安全。放顶步距是指每次放顶之间的间距,合理科学的放顶步距可以保证采空区的悬挂空间和长度,减少顶板承受的压力,多大的空间会加快悬顶下降的速度,加重顶板承受的压力,严重会导致顶板出现裂缝,长期以往下去,顶板就会出现坍塌的情况。顶板出现坍塌会给综采工作面带来很大的威胁,给后期的工作带来很多的不便。为了保证采煤工作的安全,很多时候会适当地缩短放顶之间的间距,实行循环式的采煤模式,加快工作面的工作速度,减轻顶板的压力,避免因为顶板承受过多的压力出现冒顶事故。
2.4 保证支架的质量和强度
支架的质量和强度是保证采煤质量的重要部件,支架在采煤过程中自动减轻顶板的压力,将压力合理地分散,改善了顶板的工作状态。在采煤的过程中会给整个空间造成巨大的压力,这时候就需要及时发挥支架的作用,防止顶板出现裂缝。工作面两端口因处于特殊的位置,支护强度较弱,不能有效地支撑顶板的压力,所以经常会在端口出现顶板冒顶事故。为了有效解决端口出现冒顶事故,应该在端口支护原本的基础上进行加固,增强支护的强度。通过增加密集柱来临时提高顶板的承受力,防止冒顶事故的发生。在加强顶板支护质量和强度的同时,还要加大平时的检测力度,定期安排检测人员检查支护的工作状态,发现问题及时采取措施解决,尽量减少冒顶事故的出现。
2.5 发生冒顶事故之后应该采取的措施
在实际的工作中出现冒顶事故,现场的工作人员要根据事故的具体情况立即采取相应的措施,尽量减少冒顶事故造成更大的损失。分析造成冒顶事故的根本原因,对发生冒顶事故的区域进行临时补休,充分发挥顶板支护的作用,防止出现大面积冒顶事故。工作人员可以利用现场的材料临时发挥支护的作用,保证自身的安全。
3 结论
随着煤矿开采过程中出现冒顶事故的频率越来越高,加强综采工作面冒顶事故的预防与处理显得更加重要。针对以往冒顶事故发生的原因进行研究分析,有意识地加强综采工作面顶板的支护能力,对于经常发生冒顶事故的地方要重点分析,根据这些信息数据来制定最佳的开采方案。还要加强工作人员的应急能力,遇到冒顶事故时,能够及时采取措施降低事故造成的危害。
参考文献
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[2]李张晋.综采工作面冒顶事故的预防及处理[J].科技创新导报,2013(17).
【关键词】煤矿掘进 冒顶事故 原因分析 防治对策
随着我国经济的飞速发展,市场对煤矿的需求量与日俱增,这个煤矿行业提供了一个良好的发展空间,在这一机遇下,许多煤矿行业获得丰富的利润。然而我们在看到广阔前景的同时,也要注意到煤矿行业存在的安全风险。近些年来,随着技术的完善,先进的煤矿开挖技术在很大程度上提高了煤矿掘进的安全系数。但是,据调查显示,近几年的煤矿行业的安全事故仍旧层出不穷,对此,相关部门要加大对煤矿安全的监察力度,确保煤矿行业的安全运行。
1 煤矿掘进工作常见的冒顶事故原因分析
1.1工人操作失误
煤矿掘进的操作工人除了需要高技术之外,还需要较高的职业道德,从内心重视操作的每一环节。然而事实上,煤矿掘进过程中的高强度操作,导致工人倦怠,在操作过程中出现敷衍,没有对矿井进行严谨的勘察,对矿井存在的安全隐患或细微问题不能及时反馈和处理,从而给工程留下了安全隐患降低了工程的安全性,威胁后续施工工人的安全,最终引发安全事故。
1.2顶板支护不合理
造成顶板冒顶的一个重要因素就是顶板支护不合理。支护不合理主要包含支架安装不合理、锚杆锚索不合理等。其实常见的支架安装不合理是指支架工作阻力不符合要求,可伸缩量不达规定的要求,支架稳固性不够等,从而降低支架的支撑能力和稳定性,从而导致支护不足,不能有效的起到支护作用。此外,支护工程由于本身的限制,存在一些缺陷,加之支护的不合理,极易早晨顶板脱落。
1.3爆破的不合理
在煤矿掘进过程中,时常会运用爆破技术,这不仅对爆破人员的专业素质要求较高,还需稳固安全的支护做保障。而事实上,在煤矿爆破过程中,爆破人员的专业素质并不高,常常出现爆破位置偏移等问题,进而导致矿井支架崩塌,引发冒顶问题。
1.4矿井地质环境问题
随着煤矿掘进的深入,其面临的地质环境复杂多变,时常遇到断层、褶皱、陷落柱等地质构造,在这样的地质环境下,顶板更容易破碎,如果不能进行有效的应对措施,在掘进过程中极易出现漏顶和冒顶现象。除此之外,由于勘察人员的疏忽,对掘进地质的勘察不够仔细,没能准确的掌握地下水层和构造情况,导致巷道位置设计在极易破碎的岩层中,进而引发冒顶现象。
2 预防冒顶事故发生的对策
2.1加强施工队伍建设
对进井的操作人员的专业技能进行严格的考核,符合要求的人方可进井施工,同时,要加强他们的职业道德培训,增强职业道德意识,在操作过程中,严谨细致,严格按照相关的规程进行操作。建立有效的奖惩机制,落实责任到个人,一旦发现在操作中的误操作,给予批评教育,严重中追究责任。
2.2严格掘进前的探测操作
在对煤矿掘进之前,需要组织专业的地质勘察小组,对前方地质进行深入细致的勘察,准确的掌握掘进的地质情况。在掘进过程中,需要经验丰富的工作人员进行敲帮问顶工作。在敲击过程中,操作人员要在专人监护的下站在安全的位置,用专门的工具由轻到重的继续拧敲击,如果声音空旷或是嗡嗡,说明有悬空的石块、煤块,需要长柄工具将其撬下;如果声音清脆,则用手指紧贴顶板用专用工具继续轻敲,如果手感到震动,则说明出现顶板石块脱离,有冒顶隐患,需要马上将石块撬下,必要时要采用临时支护;如果敲击发出的声音清脆没有震动,则说明顶板稳固坚实。
2.3制定严格的施工程序
俗话说,没有规矩不成方圆。煤矿掘进工作是一项十分复杂且存在安全风险的工作,在施工过程中需要大量的人力、物力,因此必须制定严格的规程,工人操作过程中必须严格按照规程进行,例如,在施工中,前方地质出现异样,必须马上组织人员进行勘测,并根据勘察结果及时的修改施工程序,以便适应新情况;在掘进过程中,对不同的地质需要进行针对性的加强支护,而这些支护措施必须体现在章程中,一旦发现突发异常事件,要针对情况详细的做地质勘察报告,并及时和技术人员沟通,第一时间采取有效的解决对策,严禁操作人员自行更改施工章程,不安施工章程操作。
2.4提高爆破准确度
爆破时,需要用专业的爆破技术人员根据实地地质情况,确定炸药的成分含量和安放位置,避免出现由于炸药偏离准确位置而损毁顶棚,降低支架的安全性和稳定性。在爆破过程中,一旦发现异常需要及时停止爆破,进行重新检查,做好加固防护措施之后,再实施爆破,确保爆破安全,保护支架的稳固。
2.5严禁空顶施工
在施工中,严禁空顶施工,一旦发现不合理的临时支护,需要马上停止改造。在掘进过程中,临时支架要紧跟着迎头作业,并根据规程及时前移探梁。前探上方出现空隙要及时压实,确保操作人员的工作环境安全。
3 结语
总而言之,煤矿掘进冒顶现象的出现严重影响着煤矿掘进工作的进行和操作人员的生命安全,而如果在实际的操作过程中,加强对其的重视,提高操作人员的综合素质,准确掌握地质状况,严格按照技术章程进行操作,做好顶板和支护的检查工作,就能最大程度的降低冒顶现象的出现,给操作人员提供一个良好的操作环境,从而在保证操作人员的生命安全,使煤矿掘进工作的顺利开展,
参考文献:
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[3]王艳军、王育丰.浅谈煤矿掘进工作常见冒顶事故的原因及防治措施[J].煤,2010(5):69.
关键词:煤矿掘进;巷道支护;新奥法施工;冒顶事故
中图分类号:TD327 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)17-0101-02
现阶段,我国煤矿掘进巷道支护一般用于巷道开挖结束,其目的是在巷道开挖工程中使用技术手段对整个掘进巷道支护以保证巷道的施工安全,不会出现冒顶的现象。在巷道开挖过程中,机械的震动会对周围的岩层有一定的扰动,这时巷道中岩石的压力就很难得到控制,极易发生安全事故。掘进巷道的支护是缓解和减少岩石产生的附加压力,降低安全隐患的概率,以便在掘进巷道工作中安全、平稳地运行。
掘进破岩后,顶部存在着将与岩体失去联系的岩块。如果支护不及时,该岩块可能因与岩体失去联系而冒落,或虽然已支护,但支护失效或支撑力不足,就会冒落造成事故。在断层、褶曲等地质构造破坏带,掘进巷道时顶板浮石的冒落,在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时,顶板的冒落等,都属于前者。因放炮不慎崩倒附近支架而导致的冒顶,因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶等,则属于后者。此外,前者也可能同时引起后者的发生,例如,掘进工作面无支护部分片帮冒顶推倒附近棚子导致更大范围的冒顶等。
1 煤矿掘进巷道支护设计的具体方案
在煤矿掘进巷道支护设计中,新奥法使用的概率十分高,它摒弃了传统方法的复杂,不仅解决了费时、费力、费钱的弊端,还在时间和效率上得到了提升。当遇到岩石扰动较为严重的地段,最为优先考虑的就是新奥法。新奥法是一种支护手段,在开挖阶段,使用高强混凝土喷射结合锚杆支护相结合,在此之中,锚杆发挥其性能上的优势,柔性的特性可以很好地与围岩紧密的粘合在一起,起到了保护作用,它的柔性也在一定程度上发挥出很大的优势,不同于刚性构件,它在一定程度上允许围岩有一定量的变形,使其不会产生附加应力,杆件上的力也传递出去,从而达到更好的稳定围岩的作用。在顺序上,新奥法与传统隧道的施工方法也存在很大的差异,严格按“超前探测、超前支护、短进尺、弱爆破、少扰动、早封闭、强支护、勤量测”的工艺要求进行施工,具体的顺序是提前进行开挖,这时候用高强混凝土和锚杆作第一次的支护,等到混凝土到达强度后再作第二次支护,很短的时间内,支护就能达到要求的强度,这样做的目的是有效地保证了围岩的稳定,不会受到二次破坏,这样的施工方法对围岩的扰动也是最小的,有效地降低了事故发生的概率,顺利地通过岩层压力无法确定的地段,保证了人身和财产安全。因此,这项技术才会受到很广泛的使用。
此外我们要注意的是,煤矿掘进巷道支护设计中还要考虑支护中出现大量地下水的情况,我们对支护有着不一样的要求,首先要对地下水发育充足的地域进行人工降水,在基础四周设置四个露天降水井,在喷射混凝土前,要铺设一定的防水材料,尤其在接缝处(伸缩缝、沉降缝、变形缝、施工缝)填塞防水材料,这样方可继续喷射混凝土。在喷射混凝土后,混凝土中埋设管道,其中包括纵横向排水管和横向排水管道,使得在水分多余的情况下,结构内部的水能够排除,还要定期疏通管道,以便内部的水及时排出,减小水对结构承载的影响。
2 煤矿掘进巷道支护设计相关技术指标
安全生产监督管理局对于煤矿掘进巷道支护和生产方面的技术有严格的要求,上面提到了新奥法施工技术,不仅在技术方面,安全生产监督局对于巷道施工中的造价有一定的论证和对比方法。要考虑安全问题,还要考虑经济方面的选择。在煤矿掘进巷道支护设计中对于技术和材料的选择就起到了至关重要的作用。合理的设计和使用掘进巷道支护中使用到的设备和材料,直接影响到巷道的经济效益和安全生产。下面我们就设计中遇到的指标进行简单的讨论:
(1)巷道锚杆钢材的选择。掘进巷道支护中,要大量地使用锚杆,对于锚杆的型号也会作相应的要求。在承载能力上,要严格地与设计指标相匹配,在运营上面,对于锚杆的加工要做到简单、实用。另外还有考虑到锚杆的支撑能力的选择。
(2)掘进巷道支护的位置。掘进巷道的设计不是所有围岩上都必须使用,这取决于不同巷道中的情况而定,就如遇到了通风口,巷道的支护就要尽量避开巷道通风孔或是支护时在通风口上预留出相应的孔洞。此外,支护还要充分考虑到人员的正常工作,也要保证运输的通畅。
(3)掘进巷道锚杆的间距。在设计中,按照规范要求,在每平米内最少设置四根高强锚杆,合理地计算出每根锚杆之间的距离是十分必要的,不仅要考虑锚杆的强度,还要设计锚杆相隔太近会出现应力消减的情况发生。
(4)巷道围岩的移近率。掘进巷道围岩的移近率是反映巷道稳定性的综合指标。巷道围岩移近率的大小,不仅决定着巷道在整个服务期间内维护的难易程度,而且涉及巷道支护形式多方面的选择,锚杆设计位置的确定和其他技术参数的选择。在掘进巷道支护设计时,根据待设计的掘进巷道的具体地质条件和生产条件,通过软件计算出巷道围岩移近率的预计值,有着十分重要的实际意义。巷道围岩的移近率为顶底板岩层相对移近量与巷道初始高度和两帮相对移近量与巷道初始宽度的比值。
安全生产监督管理局作为煤矿安全监管部门,对于掘进巷道的施工设计,要求煤矿必须按照相关的技术要求严格制定,采取有效手段对煤矿施工单位进行技术考核,对于每项关键工作,总工要做现场指导。如遇到掘进巷道设计上的缺陷,要及时组织论证,把设计的方案与现场的具体情况相互结合,及时地做好巷道支护的工作。
防掘进工作面冒顶事故的措施:
(1)合理布置巷道。矿井主要巷道服务年限长,断面大,应布置在围岩强度高的煤层或底板岩层中。工作面上下顺槽尽量采用沿空掘巷和沿空留巷,避开支承压力的影响,并要注意少掘交叉巷道和上下重叠的巷道。
(2)选择合理的巷道断面尺寸和断面形状。
(3)掘进工作面要及时进行临时支护,严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护,在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复,之后方可进入工作面进行作业。修复支架时必须先检查顶、帮,并由外向里逐架进行。
(4)掘进巷道时,禁止任意加大棚子或锚杆间距,严禁任意修改支护参数及材料规格。在坚硬和稳定的煤、岩层中,需要加大棚距和不设支护时,必须制订安全措施。
3 冒顶事故的控制
(1)巷道应布置在稳定的岩体中,并避免采动的不利影响。
(2)巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。
(3)巷道支架所能承受的变形量,应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时,尽可能采用有初撑力的支架;支架施工时要严格按工序质量要求进行,并特别注意顶与帮的背严背实问题,杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。
(5)凡因支护失效而空顶的地点,重新支护时应先护顶,再施工。
(6)更换巷道支护时,在拆除原有支护前,应先加固临近支护,拆除原有支护后,必须及时除掉顶板活矸和架设永久支护,必要时还应采取临时支护措施。
(7)支架间应设牢固的撑木或拉矸。可缩性金属支架应用金属支拉杆,并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。在倾斜巷道中必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
此外,在掘进工作面10m内、地质破碎带附近10m内、巷道交岔点附近10m内、冒顶处附近10m内,都是容易发生顶板事故的地点,巷道支护必须适当加强。
4 预防冒顶事故的扩展
如果遇到矿井不良施工地段,极易出现冒顶的现象,具体表现在矿道顶部强度要求不足,施工中可以考虑换填的方法。在巷道开挖后,底层往往呈现松软现象,这也极易发生塌陷,对于巷道后期的开挖施工十分不利。迅速向调度室如实汇报现场冒顶情况,矿井立即启动工作面顶板冒顶事故现场处置方案,并按处置措施执行。按照作业规程和现场处置方案规定,待顶板冒落稳定后,根据冒顶类型和现场实际情况,采取合理措施,进行处理。处理过程中,人员要沉着冷静、行动迅速,防止造成新的事故和事故扩大。
我国地域广阔,在北方施工还因考虑冻土的存在,在低温冻土的区域一般采用的是螺旋钻机开挖的方式,这样的方法是对周边土层伤害最小的方法。在开挖以后及时浇筑混凝土,这样浇筑必须在很短的时间内完成,以免混凝土结冰,浇筑完成后要在混凝土表面铺上一层保温隔热层,使得混凝土尽早达到设计强度。等到混凝土的强度达到75%以上时,可以进行拆除模板,同样要格外的小心,以保证在拆除过程中不会因为温度低,模板有一定程度的变脆而受到损坏。
5 结语
遇到围岩压力不确定的施工时,对施工方法要求格外的严格,要求煤矿开挖时所有的技术人员不得站立于开挖巷道之上,所有在矿井上的施工人员必须戴带安全帽,设计中合理地安排煤矿掘进时的设施的布置和使用。在充分考虑了岩层地段给支护带来不便的同时,我们要做出相应的预案,来保证支护工程安全顺利的进行,在文中也详细介绍了施工中常用的新奥法的支护顺序和施工范围,也简单地讨论了煤矿掘进支护如何应对冒顶事故的发生在工程中常出现的状况,对应的技术指标也进行了分析,对这些情况也提供了一些应对方法和施工技术,这些都是为了保证施工正常运行作准备,对有效遏制煤矿顶板塌陷事故具有重要意义。
参考文献
[1] 黄志春.矿井巷道建设项目分包合同条件及分包合同管理模式[J].建筑经济,2003,(1):31-32.
[2] 赵文.浅谈建筑工程项目分包管理[J].沿海企业与科技,2003,(5):18-42.
[3] 何佰洲,刘禹.矿井工程建设合同与合同管理[M].大连:东北财经大学出版社.
关键词:综采工作面;大范围冒顶;预防;处理
1 概述
近年来,随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的普遍提高,对于煤炭等能源需求日益增多,这也促使了我国煤炭采掘业迅速发展。但是由于部分矿井开采技术落后、设备老化、管理制度不规范等,在煤炭开采过程中事故频发,特别是对于中小型矿井来说,这种问题尤为显著。其中最常见的就是综采工作面出现的大范围冒顶事故。因此,预防顶板事故是煤炭开采工作的重点工作, 如何预防综采工作面大范围冒顶以及当出现冒顶事故后如何在最短的时间里处理事故、恢复正常生产对煤矿企业意义重大。
2 大范围冒顶事故原因分析
随着煤炭开采技术的日趋成熟,冒顶事故发生的频率大大降低,矿山压力、顶板岩石性质等客观因素对冒顶事故的影响逐渐减小,一些主观因素成为了发生冒顶事故的直接原因。倒架现象是综采工作面常见的微小事故之一,已逐步成为现代化矿井发生局部冒顶或大型冒顶事故的根本原因之一。常见的造成工作面支架倒架的原因有: 采煤机割煤过程中由于采煤机司机对顶底板的位置判断有误,致使工作面工程质量差,液压支架拉架不到位导致支架承载能力差从而发生倒架; 工作面上串下移严重或有地质构造时易发生倒架; 工作面倾角较大时易发生倒架。造成综采工作面大面积冒顶事故的原因:
1)采煤地形带来的安全隐患
一般含有煤矿资源的地方地形都比较复杂,给实际的开采工作带来很大的困难,特别是综采工作面开切眼区域。我们的煤矿开采人员利用开切眼区域特有的优势给开采工作带来一定的便利,但正是这特有的优势地形给开采工作带来了巨大的安全隐患,区域下部的岩石经常会出现大面积的坍塌,造成大面积的冒顶事故。煤矿开采工作给原本的地形造成了一定的破坏,出现岩石断裂的情况,在下次的开采工作中很可能会出现岩石断裂的情况,开采区的岩石一旦发生断裂吗,就会给整个综采工作面的直接顶造成严重的影响,阻碍开采工作的进度。
2)外力作用破坏地形的内部结构
长期的外力作用大大降低了地表的摩擦和阻力,破坏了地形内部结构的稳定性。综采工作面的顶板在不稳定的内部和外部力量的共同作用下,很容易出现坍塌,大面积的顶板坍塌事故的发生会直接导致大面积的冒顶事故的发生,给整个煤矿开采工作造成无法挽回的损失。
3 综采工作面大范围冒顶的预防与处理
1) 提高作业规程和安全技术措施的编制水平,加强对措施的执行力度,严加管理; 班组领导要对措施的落实情况进行监督检查,并纳入考核体系。
2) 加强作业人员管理顶板的意识,特别是班组长及跟班领导。建立建全顶板管理安全责任制,出现人为因素造成顶板管理不到位时,须将责任落实到个人;发生顶板局部冒落事故后,需对事故进行追查,以不断提高各岗位操作工及管理人员的责任感。
3)煤矿综采工作面的地质条件和压力都十分复杂,在制定具体的开采方案时,一定要考虑多方面的因素,尽量减少冒顶事故的发生。在制定工作流程之前,要做好充分的准备工作,相关的工作人员应该到开采煤矿的现场进行考察,根据实际的地形特征来制定最佳的开采方案。
4) 安排专人负责工作面矿压显现规律的观测和记录,总结工作面周期来压规律,预测预报周期来压的时间和具置。
5) 根据周期来压规律,合理安排检修班与生产班的生产计划,严禁将大型检修安排在周期来压期间。
6) 综采面回采期间必须加强超前支护,端头支架顶梁紧贴顶板。断层时应增加工作面运输巷和回风巷的超前支护距离和支护强度。
7)合理的支护参数和支护方式是预防顶板事故的最有效措施,因此应切实依据工作面实际情况进行支护设计和支护施工。
8)保证合理的放顶步距,应保证采空区后方悬顶长度和面积不要过大。要保证合理的放顶步距,必要时可采取小进度多循环的采煤作业方式,加快工作面推进度,以减少顶板对煤壁的破坏作用,防止煤壁附近顶板冒落的发生。
发生冒顶事故之后应该采取的措施:在实际的工作中出现冒顶事故,现场的工作人员要根据事故的具体情况立即采取相应的措施,尽量减少冒顶事故造成更大的损失。分析造成冒顶事故的根本原因,对发生冒顶事故的区域进行临时补休,充分发挥顶板支护的作用,防止出现大面积冒顶事故。工作人员可以利用现场的材料临时发挥支护的作用,保证自身的安全。
4 结 语
由于在煤炭开采过程中,工作面地质条件、设备老化、开采技术落后和管理不规范等原因,导致工作面冒顶事故频发,严重的影响了工作面高效回采和威胁了采面工作人员的安全。这就要求我们在煤炭开采过程中应掌握工作面冒顶事故发生的原因和预兆,采取必要的措施对冒顶事故进行预防和处理。采取正确的方式方法实行监测监控,掌握它的变化规律,并采取合理针对性的预防措施,对其科学管理,严格管理,加强岗位人员维护顶板的意识,就可以最大程度的降低大范围冒顶事故的发生。
参考文献
[1]卞立国.综采工作面冒顶事故预防及处理预案[J].煤炭与化工,2013(7).
[2]李张晋.综采工作面冒顶事故的预防及处理[J].科技创新导报,2013(7).
[3]杨俊哲.综采工作面冒顶事故的预防及应对措施[J].煤炭工程,2009(6).
[关键词]复合顶板特性 冒顶原因 破碎顶板 管理措施
在煤矿这个高温行业中,时时刻刻抓安全生产,但时不时还是会有灾难发生,这都不是我们愿意看见的。在矿区发生冒顶事故,复合顶板冒顶事故相当严重。分析,研究,探讨破碎顶板的控制对预防顶板事故发生,实现安全生产,具有重要意义。
一、复合顶板特性
在复合顶板条件下绝大部分冒顶事故,是属于无显著矿压显现的冒顶事故。事故前征兆不明显,有时防不胜防,对安全威胁极大。复合顶板的特性是下软上硬,下部软层的厚度一般不小于0.5m,且不大于3m。容易发生离层,在软硬顶板之间常有极薄弱光滑面,粘结力很小极易分离。
二、复合顶板推垮型冒顶原因
1、冒顶特点
(1)冒顶前工作面顶板压力大,支架无变形损坏,支柱无明显下缩。
(2)大多情况下,冒顶前工作为伪顶,直接顶已沿煤壁断裂,冒顶前有明显征兆,推垮时速度较快,靠采空区的支柱往下倾斜,顶板掉渣。如判断正确,人员必须马上撤离。
(3)多发生在初采、初放及周期来压阶段。
(4)在任何工序都可能发生,多数发生在移梁及移溜过程。
(5)冒顶发生后支柱没有断,只是倾斜。
三、复合顶板冒顶原因
1、在推采过程中,支架初撑力、刚度不够时,就会发生冒顶。
2、在推采过程中,维护不及时,背顶不严,支架不牢固出现漏顶,就会出现大型冒顶。
案例分析:
朱家河煤矿11503工作面冒顶事故。11503工作面走向长度662m,倾斜长127m,煤层厚度3.5m,煤层起伏不定,为典型的复合型顶板。初采时,机尾20m处机组未及时打贴帮柱,出现漏顶,支柱支撑力不足,造成推垮性大冒顶13m。
事故原因:
1、未及时维护,初采时特殊支护不到位,未及时打贴帮。
2、支柱初撑力不足。
3、局部漏顶支架托空,造成大面积伪顶、直接顶推倒支架。
四、破碎顶板工作面管理措施
1、加强生产地质工作,掌握回踩工作面复合顶板、底板及水文情况。
2、掌握复合顶板矿压规律,尽量选择相对稳定的层位。
3、要认真编制切实安全可行的技术措施,对工作面抓重点,两端头,变化带,加强特殊支护等等,严格按照工程质量管理。
4、适当加强支护密度,但要有利于护顶;用塑料编织网护顶等措施。
5、严格正规循环作业,加快工作面推进速度,做到“三直、一平、两畅通”。
6、加强职工安全教育、安全培训学习及熟记岗描,熟练掌握操作技能,不定时检查作业人员。同时企业应奖罚分明,个人应向标杆学习,争先创优,坚决杜绝“三违”,将人为因素降到最低。
总之,我们时时刻刻严格要求自己,要求身边的同事,按照标准要求去生产。那么,煤矿这个高温行业就不在那么可怕,每一位职工都有一个温暖幸福的家。
参考文献:
[1]王树玉.煤矿事故分析和防治对策.中国矿业大学出版社,2006.
[2]李华奇.矿山地质.煤炭工业出版社,2005.
[3]侯三成.采煤工.煤炭工业出版社,2004.
[4]朱家河煤矿生产科事故统计资料.
关键词:煤下铝 井工开采 冒顶片帮 探讨
1、引言
冒顶片帮是指矿井、隧道、涵洞开挖、衬砌过程中因开挖或支护不当,顶部或侧壁因应力的作用出现的弯曲、下沉、裂隙、掉渣、冒落、垮落等,甚至造成生产停顿及人身伤亡的严重事故。
矿井作业面、巷道侧壁在矿山压力作用下变形,破坏而脱落的现象称为片帮,顶部垮落称为冒顶,二者常同时发生。两者常同时发生人身伤亡事故,统称为冒顶片帮。适用于矿山、地下开采、掘进及其它坑道作业发生的坍塌事故。
2、概述
渑池曹跃矿业有限责任公司矿区位于河南省渑池县中部,行政区隶属于渑池县张村镇,为义马煤业集团西部矿区之一。该区自1958年建矿以来一直从事煤矿的开采,近些年来,经过地质部门的勘探,发现煤层下赋存丰富的铝土矿,且矿体连续性好。要变资源优势为经济优势,就要对“煤下铝”进行开采,于是就提出了“煤铝联采”的战略。由于,铝土矿位于煤层以下,开采铝土矿势必受到煤矿采动的影响,加之铝土矿顶板围岩的特点,冒顶片帮将成为未来最大的隐患之一,因此,需要及早对之研究探讨,找寻冒顶片帮原因并制定预防的措施,以达到未雨绸缪之目的。
本区铝土矿含矿岩系上石炭统本溪组(C2b)一般分为三段,即C2b1铁质粘土岩,C2b2铝(粘)土矿层,C2b3粘土岩层。该铝土矿直接顶板的岩性多为硬质粘土矿、粘土岩,呈黑灰、灰色,泥质结构,致密块状构造,含植物化石碎片,局部含团块状黄铁矿。该层横向可变为炭质泥岩、炭质页岩(ZK33455),或煤层(ZK36679,厚3.13m)。厚度一般1~3.2m。该层局部缺失;当缺失时,铝土矿的直接顶板可为C2t太原组的粗粒石英砂岩或生物碎屑灰岩。
开采“煤下铝”要借鉴金属矿的经验,又要重视属于煤系地层的特点,因此吸取煤矿和金属矿床开采的成果,同时在实践中加以运用和总结,一定能够控制片帮冒顶事故的发生。
3、冒顶片帮事故发生的特点和原因
3.1 冒顶片帮的特点
冒顶片帮事故一般都发生在地质条件有变化的地点,如小断层、岩石裂隙发育且易离层的工作面或有裂隙水的地方。一般来讲,冒顶片帮的范围比较大,基本在成巷部分,多数发生在掘进施工期间,随机性很大,使人措手不及。
3.2 冒顶片帮的原因
冒顶片帮事故的发生,一般与矿山地质条件、生产技术和组织管理等多方面因素有关。按事故分类统计资料,属于生产组织管理方面的原因占45.6%,属于生产技术方面的原因44.2%,属于冒险作业等因素引起的事故仅占10.2%。
3.2.1 矿山地质条件方面
(1)地质情况变化,自然条件不好。这一原因是造成冒顶片帮事故的客观因素,巷道围岩松软或及易风化;巷道围岩节理裂隙发育;巷道通过断层、褶皱等构造变动剧烈地带,岩层破碎;巷道穿过岩层的岩性突然发生变化,在其交界处易发生塌冒,如掘进工作面及巷道交叉口、裂隙水发育处。在采矿体中要特别注意断层、裂隙、溶洞、软岩、泥夹层、破碎带、裂隙水等等。
(2)地压活动的影响。由于煤矿位于铝矿之上,煤矿优先开采,煤矿开采后对采空区一般采用自然垮落的办法处理,随着开采深度不断增加,矿山的生产区域不同程度地受到采空区地压活动的影响,容易导致井下采场和巷道发生大面积冒顶片帮事故。
在矿体中采掘矿石,形成空间,打破了岩体的平衡,由于围岩稳固性高和矿体的支撑,在一定时间内,空场之间的岩壁尚能保持静压状态而相互屹立,但随着开采深度的不断增加,随着空场暴露时间的延长,使空场之间岩壁应力不断的集中,沿着最先打破的一个缺口,断层发生岩石移动,岩壁大面积倒塌,形成地压活动。这是地压形成的客观因素。
3.2.2 生产技术方面
(1)松石检撬技术落后。“敲帮问顶”是一项灵活有效的松石检测方法,目前仍在井下矿山广泛使用。但撬棍检查处理松石时,有一定的局限性。资料表明,当松石厚度大于0.4m,面积大于1.5m2时,“敲帮问顶”已无济于事。国外一些先进矿山企业在使用“敲帮问顶”时,还同时使用超声探测、红外线辐射检测等先进检测方法。但在我国由于受到技术、经济条件的制约,大多数都是单纯使用撬棍来“敲帮问顶”,明显存在着松石检测不彻底及检测人员的人身安全受威胁等缺点。
(2)顶板支护质量不过关。现在井下矿山广泛采用素喷、锚喷、锚网喷等多种支护形式,但仍然发生冒顶事故,其主要原因是支护质量不过关,如管缝式锚杆楔入位置不当、砂浆锚杆注浆不饱满、钢筋网编制不规范、喷浆厚度不达标且出现开裂、失脚等,导致支护质量不过关,存在隐患。另外一些巷道支护不及时,暴露面积太大、时间太长等都使矿山顶板维护的有效性受到较大影响。
(3)由于设计不合理。巷道位置设计不合理,使巷道处于松软的岩层中;缺少详细的地质和水文资料,使施工过程中缺乏指导,缺少应变措施;支护结构不合理,承受地压不足等。
(4)施工方面的工作失误。对巷道穿过松软岩层施工措施不当,缺乏准备;不能一次成巷,使围岩暴露时间过长,导致岩层风化、松动,从面引起塌冒;不按作业要求架设支架,使支架不能充分发挥作用,支架失稳引起塌冒;工作面空顶距离过长,临时支护失效;不进行工作面“敲帮问顶”工作,对检查和处理浮石重视不够、不及时,引起浮石坠落;在松软层中施工过程中,炸药量使用量不当,破坏了围岩的稳定性等。
3.2.3 组织管理方面
(1)顶板支护方法不合理,支护不及时。井下巷道掘进,支护方法不合理或支护不及时,是导致冒顶事故的一个主要原因。例如当工作面附近的顶板岩石比较破碎,支护不及时或支护方法不合理,都会造成顶板突然冒顶引发事故。
(2)浮石处理不当,违反操作制度。浮石的处理不当引起的伤亡事故,多数是现场掘进工人未按要求处理浮石,不能及时对工作面顶帮进行全面细致的检查,对工作面的浮石情况没有做好充分的分析和判断,在处理时便引起冒落事故。如因为工人操作的技术不熟练,操作时撬前冒后,撬左冒右,撬小块的浮石,却引起大面积冒落等。工人经验不足,处理浮石时站立位置不当,当浮石下来时无法躲避而造成事故。还有部分事故是违反操作规程,冒险空顶作业,违章回收支柱而造成的。
(3)防护用品使用不当。在矿井内作业时,由于没有正确使用防护用品而使冒顶事故扩大化的比例常有发生。如有的工人安全帽没系带,低头时安全帽落下,正好被顶板冒落的浮石击中,造成伤亡事故。或者由于安全帽带没按要求系好,冒落浮石砸落安全帽,使人员受伤等。
(4)作业人员疏忽大意,检查不周。根据冒顶片帮伤亡事故分析,只有极小部分的事故是由于较大型冒落片帮引起的,大多数都属于局部冒落片帮及浮石伤人,且多发生在爆破后1~2小时内。主要是因为岩石受爆破震动作用后,一些发松动和开裂的岩石,稍受震动或时间一长就会冒落片帮。这时果正好下面站有人被击中造成事故。所以在放炮后应做好对采场顶帮的检查和处理。另外,在节假日前后或停工时间较长后,恢复生产时,也应加强对顶帮的检查和处理。
(5)冒险作业,人员管理跟不上。目前,在井下从事采掘一线作业的职工中,绝大多数是劳务工。由于受经济利益的驱动以及人员素质的参差不齐等原因,这些劳务工只顾埋头挣钱,不注意安全;同时矿山掘进工的技术不熟练等也可造成冒险作业。还有一些基层管理人员对所带施工队伍要求不严、纪律松驰、应付工作、安全管理不善,发现隐患时不及时加以处理。也有一些主要管理人员对顶板不重视,或重视程度不够,没有行之有效的顶板管理办法和监督约束机制,以致顶板管理松懈,往往小问题引发大事故。
4、预防冒顶片帮事故的措施
4.1 根据矿床的地质条件,选用合理的采矿方法
根据矿床地质条件,合理选择采矿方法和采场布置。天井、漏斗等应布置在矿床的下盘,避免破坏上盘,造成片帮。采场里矿体较厚时,顶板要留设护顶矿,或者先对矿体顶板予以锚网处理,再进行采矿作业;对各种采矿方法均要制定具体的安全技术措施和操作规程,建立正常的生产秩序,正常的作业制度等。开采时,要严格按采掘顺序,自上而下,由远而近,有计划的回采,尽量减少顶板暴露时间,加快采矿速度,缩短回采周期。
4.2 按照安全技术操作规程,搞好技术培训,提高操作人员素质
对基层管理人员和作业人员要定期进行安全技术培训,使他们了解地质构造、地压、支护、松石处理等方面的技术知识和顶板管理的基本知识,提高职工安全技术素质,搞好顶板管理。另外,对于新入矿职工,要由技术熟练的老职工带领,认真讲解实践经验、安全技术操作规程及安全注意事项,尽快适应工作环境,提高操作人员的技能素质和水平,提高操作人员处理突发事故的能力。
4.3 合理科学的布置巷道及采场的位置、规格、形状和结构
要避免在地质构造线附近布置井巷工程,因为垂直地质构造线方向的压应力最大,是岩体产生和破裂的主要因素,要避免在断层、节理、层理破碎带,泥化夹层等地质构造软弱面附近布置井巷工程,因为在这些地方布置的工程更易产生冒顶。如井巷工程必须通过这些地带,也应采取相应的支护措施或特殊的施工方案。
井巷、采场的形状和结构要尽量符合围岩应力分布要求。因此,井巷和采场的顶板应尽量采用拱形。因为围岩的此生应力不仅与原岩应力和侧压系数有关,而且还与巷道形状有关。采用拱形形状时,施工难度不大且顶板压力不会太集中,顶板稳定性较好。
4.4 加强对顶板浮石的检查与处理,提高顶板管理的技术水平
浮石是采矿场和巷道掘进爆破后极为常见的,普遍存在的,对浮石的检查与处理是一项经常性的重要工作,要求工人必须高度重视。同时还应加强对工作的安全教育和安全技术知识的培训,提高管理人员的技术水平,树立“安全第一”的思想,建立群查、群防、群治的顶板管理制度。在各工作面备设专用的开掘工具,并设立专人管理,建立具体负责排险工作的工作队,设立警告标志,做好交接班制度等。
结合矿山实际情况,不断总结经验教训,从地质资料的提供、井巷设计、井巷维护技术及施工管理等多方面,制定出一套完整的井巷施工顶板管理标准,为科学有效地顶板管理提供技术支持。
4.5 减少爆破对巷道稳定性的影响
主要措施包括:(1)采用空隙间隔装药,减少爆破裂隙;(2)形成减震带,减少爆破震动。在实践生产过程中,在巷道边坡一侧的爆区边缘,凿一排较密而不装药的空孔,减弱爆炸应力波的传播;(3)尽量采用毫秒电雷管起爆并严格控制炸药用量,使爆破产生的震动相互抵消,降低总的爆破震动;(4)利用迎向最小抵抗线比背向最小抵抗线方向的爆破震动小的科学原理控制爆破作用的方向。(5)尽量减少爆破对采场底部结构的破坏等。
4.6 加强采场、掘进工作面顶板观察、检查,重视巷道的支护与维修工工作
(1)一方面根据已掌握的地质资料,加强现场顶板管理。同时要及时对采场矿岩情况经常进行检查,掌握其变化规律,根据出理的不同情况,采取相应的预防措施。发现岩石松软时,及时做好支护,避免在空顶下作业。采场和附近作业放炮后,应仔细地检查采场顶帮的岩石和支护。检查时人要站在安全的地方,由外向里用尖头长钎子或带矛头的长竹竿撬下松动的岩石。检查处理完毕后,再通知其他工作人员进入作业。
(2)为了防止松软岩层掘进工作面的顶板冒落,永久支架落后,掘进工作面不得超过3m,如顶板很松软时还要缩短,同时还必须架设临时支架。此外必须保证掘进工作面顶板质量,平时定期对井巷全面进行检查,如发现有锈蚀严重、歪斜、弯曲的支架时,及时进行更换和修理。
(3)此外,采用锚杆支护,喷射混凝土支护,锚喷联合支护等方法维护顶板。这样能加固围岩防止岩石风化,增大岩石内应力,对防止岩层松动、围岩破坏和顶板冒落能起巨大作用。
5、结语
井工开采矿山片帮冒顶事故的发生是多个不安全因素共同作用的结果。只要我们在实际工作中严格按安全操作规程执行。从技术上、管理上把好安全关,各级工作人员思想上高度重视,,认真仔细研究矿山地质和地压状况,经常总结冒顶片帮事故的规律和经验,学会并掌握处理冒顶片帮的安全方法和科学技巧,矿山的冒顶片帮事故就一定能够得到控制。
参考文献
[1]东兆星.井巷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,2004.
关键词:控制顶板 煤矿安全 煤矿事故
一、我国煤矿顶板控制技术的发展趋势
我国煤矿井工开采顶板控制有长壁垮落顶板控制法; 煤柱式控制顶板法; 充填式顶板控制法。目前最为普遍的是长壁垮落顶板控制法。长壁垮落顶板控制方法有利于机械化开采、实现高产高效, 操作简单易行, 适用于厚、中、薄各种煤层, 是煤炭井工开采首选顶板控制方法。煤柱式控制顶板法,用于顶板和煤层比较坚硬的地质条件, 一些不正规的边角煤开采偶尔采用煤柱式控制顶板法。优势是投资少,见效快。简单易行, 缺点是回采率低, 不能用于综合机械化开采,更为严重的是当开采空间和面积开采到一定范围时,在大面积顶板压力作用下, 煤柱强度降低, 支撑能力下降,大面积的冒落不可避免的出现, 形成毁灭性灾害, 且难以预测与控制,浮煤也易发火,引发煤尘和瓦斯爆炸等一系列不安全因素。充填式控顶方法,有利与开采后地表环境的保护, 对减少开采所造成的工作面灾害也十分有利。成本高, 工艺复杂, 没有得到广泛使用。
二、顶板及事故类型分析
根据工作面顶板冒落的难易程度,顶板分为以下类别。
1)容易冒落的松软顶板,该煤层顶板是松软岩层,容易垮落,回柱后顶板能立即冒落,把采空区填满。这类顶板冒落比较充分,在回采过程中,很容易使位于裂隙带的老顶岩层取得平衡,
2)中等冒落性的顶板,该类顶板厚度一般比煤层平均厚度的6~8倍小,其上部的老顶比较坚硬,回柱后直接顶随之垮落,但是顶板的厚度不大,不能把采空区填满,老顶处于悬露状态,老顶在工作面推进一段距离后开始垮落,这时因采空区落差较大,工作面呈现周期来压状态,如果较为严重的话可使采场切顶垮面。应注意老顶的活动规律来处理这类顶板的冒顶问题。
3)难冒落的坚硬顶板,这类顶板老顶直接赋于煤层之上,或有一伪顶,无直接顶,采空区的老顶垮时由于落差太大,使工作面呈现明显的周期来压,平时工作面的下沉速度和下沉量比较小,但是下沉速度会急剧增加,工作面顶板情况会迅速发生恶化,在周期来压时。应当注意及时采取措施。
4)坚硬顶板极难冒落,这类顶板煤层板极其坚硬并且为整体性厚岩层,能悬露于采空区上方上万平方米而不垮落,能形成暴风当垮落时,造成工作面垮面以及更为严重破坏。
5)塑性可弯曲型顶板,该类顶板直接顶,在采煤后会下沉,在移动时会断裂成块,但仍互相挤在一起并且具有传递水平的能力,类似于“砌体梁”,各岩块之间互相牵制行成新的平衡,随工作面的推进。顶板产生弯曲下沉直到与底板接触。
6)坚硬难冒顶板指的是直接顶岩层比较坚硬(固)并且比较完整、,顶板不能立即垮落回柱后。长壁垮落法开采时,老顶初次来压可以使垮落面积达10000平米以上。如果超过极限面积,顶板就会突然冒落,造成剧烈的动力现象。在极短时间内冒落大面积的顶板,不仅严重的破坏回采工作面的支护,而且把空气瞬时压迫排出已采空间,形成剧烈的暴风,对附近巷道甚至矿井形成极为严重的破坏。
压垮型冒顶是工作面支架被垂直于岩层层面的顶板压力破坏而导致的冒顶。压垮型冒顶是主要顶板灾害之一。顶板的大面积来压和冒落,形成压垮型顶板灾害事故,开采坚硬难冒顶板的煤层要注意这点。
三、各类顶板事故防治建议
1)坚硬难冒顶板灾害的防治方法
防治顶板大面积来压和冒落的基本原则是,采取有力措施不使采空区旋顶过大。其主要方法是提前强制爆破顶板。1、提前强制爆落顶板2、合理选择支柱类型,为了减少顶板的离层,降低顶板对支柱的冲击力,应尽量采用初撑力高的支柱,如单体液压支柱。3、控制悬顶面积,作业规程中要明确规定正常推进过程中允许的悬顶面积,超过规定时必须强制放顶,超过规程规定的悬顶距离时,必须停止采
2)破碎顶板灾害的防治方法
破碎顶板容易发生避部漏垮型冒顶现象:
1、减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间 有下列方法:(1)挂梁或探板要及时有效,打柱及时有效;用小板等把顶板插严;处理煤壁松软的岩层,煤壁一律背好。(2)必须保证挂梁、探板和支柱质量。不要因为质量关,影响了安全生产的进程。(3)对于极度破碎的顶板,如果采用在以上方法仍然不能有效控制顶板时,必须采用撞楔法采煤。(4)放炮时,要注意对顶板的震动破坏效应。实现措施是:顶眼不可以放炮,底眼要少装药并且要稀装药,减少同时放炮眼数目。在安排工序上。要错开回柱放顶、放煤和割煤三大重要工序的距离。并且要保证距离为15m左右,以减少它们共同对顶板的作用。
2、选择合理的开采方法(1);开采顺序要选择合理,孤岛形工作面一定避免,以减缓和预防破碎顶板的发生进一步恶化。(2)第一次开采是严禁推采开切眼的另一帮煤柱。(3)工作面避免仰斜开采,尽可能布置成俯斜方向在条件允许时,工作面与上下平巷尽可能布置成直角或大于60°的角,尽量避免锐角出现。严禁挑顶掘进,并且要沿破碎顶板掘进,。(4)如果破碎顶板节理裂隙较为发育时,要对着主节理的倾向推进工作面,避免顶板产生台阶下沉或纯开裂隙。(5)单体液压支柱应大力推广使用。支护破碎顶板的采煤工作面时应尽量使用单体液压支柱和错梁直线柱,金属铰接顶梁的形式。
3、复合型顶板灾害的防治,推垮型冒顶是由平行于岩层层面的顶板压力推工作面支架而导致的冒顶。推垮型冒顶也是主要顶板灾害之一。由于复合型顶板的结构和岩性,容易发生离层,所以复合型顶板条件经常是发生推垮型冒顶事故,损失是惨重的。
4、严禁仰斜开采,倾斜开采使顶板产生向采空区方向移动的力,当复合型顶板的冒落高度以不能填充采空区,尤其是冒落高度小于采高时,顶板向采空区移动就没有采空区冒落碎矸的阻力,顶板带动其下的支架向采空区倾倒,易形成推垮型冒顶。1.掘进运输平巷工作面时不破坏复合型顶板2.尽量避免回风平巷、运输平巷与工作面推进方向呈锐角相交3.初采时不要反向推进工作面初采时不要反向推进,因为开切眼处的顶板已离层断裂,当在反向推进范围内初次放顶时极易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。4.提高支架的稳定性5.提高单体支柱的初撑力和刚度。如单体液压支柱。
参考文献:
[1]牛锡倬.对我国今后顶板控制技术发展的探讨[ J ]煤矿开采, 2007 (3).
关键词:巷道顶板 事故 防治 注意事项
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(a)-0073-01
当巷道围岩应力比较大、围岩本身又比较软弱或破碎、支架的支撑力和可缩量又不够时,已被应力破裂的围岩或本来就破碎的围岩,在较大应力作用下,可能损坏支架,形成巷道冒顶,从而导致巷道顶板事故。巷道顶板事故的防治应该采取综合治理的措施。以煤层赋存的自然条件为出发点,合理地布置巷道位置,尽可能减轻矿山压力显现对巷道支护的影响;针对不同的围岩条件,选择合理的施工工艺、支护方式及其参数等。
1 巷道掘进和支护的基本安全注意事项
(1)从总的方面看,要防治巷道顶板事故,在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内,或布置在很软弱破碎的岩层罩。如果实存避不开软弱破碎岩层,那么就要在支架的支承力与可缩量上下功夫,使其能和围岩状况相适应。(2)掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10 m内的支护,在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复,之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮,并由外向里逐架进行。(3)在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时,必须采取前探支护或其他措施。在坚硬和稳定的煤、岩层中,确定巷道不设支护时,必须制定安全措施。(4)支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆,并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。(5)更换巷道支护时,在拆除原有支护前,应先加固临近支护,拆除原有支护后,必须及时除掉顶帮活矸架设永久支护,必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中,必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。(6)开凿或延深斜井下山时,必须在斜井及下山的上口设置防止跑车装置,在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置,以防跑车冲倒支架造成巷道冒顶。跑车防护装置与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或作业规程中规定。(7)由下向上掘进25°以上的倾斜巷道时,必须将溜煤(矸)道与人行道分开,防止煤(矸)滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时,必须有安全措施。
2 不同施工地点防治顶板事故的注意事项
2.1 掘进头
掘进头冒顶的原因主要有掘进破岩后,顶部存在将与岩体失去联系的岩块,如果支护不及时,该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落;掘进头附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块,一旦支护失效,就会冒落造成事故。
掘进工作面施工时为了防止空顶作业,永久支护前必须有临时支护措施。临时支护必须具有足够的强度、对顶板有足够的控制面积、对现场条件有较好的适应性。掘进作业规程或施工安全技术措施要对使用的临时支护的方式、操作程序、技术要求等进行规定。掘进工作面的循环进尺必须依据现场条件在作业规程中明确规定,一般情况下永久支护离迎头的距离不得超过一个循环的进尺。地质条件变化时,应及时补充措施并调整循环进尺的大小。巷道顶部锚杆施工时应由外向里逐个逐排进行,不得在所有的锚杆眼施工完后再安装锚杆。
2.2 巷道交叉处
巷道交叉处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候。因为开岔口需要架设抬棚替换原巷道棚子的棚腿,如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块,并且围岩正向巷道挤压,而新支设抬棚或强度不够,或稳定性不够,就可能造成冒顶事故。防治巷道开岔处冒顶的措施如下:(1)巷道交叉点的位置尽量选在岩性好、地质条件稳定的地点,开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。巷道交叉点要有专门的设计,对支护方式、支护材料、巷道断面等进行规定。(2)采用锚杆(锚索)对巷道交叉点支护时,要进行顶板离层监测,并在安全技术措施中对支护的技术参数、监测点的布置及监测方法等进行规定。监测中发现支护问题及时采取措施进行处理。(3)架棚巷道的交叉点采用抬棚支护时,要进行抬棚设计,根据设计对抬棚材料专门加工,抬棚梁和插梁要焊接牙壳。注意选用抬棚材料的质量与规格,保证抬棚有足够的强度。(4)当开口处围岩尖角被压坏时,应及时采取加强抬棚稳定性的措施。(5)必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿,不得过早拆除,切忌先拆棚腿后支抬棚。
2.3 围岩松散破碎区
在地质破坏带、层理裂隙发育区、压力异常区、分层开采下分层掘巷以及维修老巷等围岩松散破碎区容易发生巷道顶板冒顶事故。此类事故隐患比较明显,同时也最容易由较小的冒落迅速发展成大面积高拱冒落。防治措施主要有以下几种:(1)炮掘工作面采用对围岩震动较小的掏槽方法,控制装药量及放炮顺序。(2)根据不同情况,采用超前支护、短段掘砌法、超前导硐法等少暴露破碎围岩的掘进和支护工艺,缩短围岩暴露时间,尽快将永久支护紧跟到迎头。(3)围岩松散破碎地点掘进巷道时要缩小棚距,加强支架的稳固性。此外,在掘进工作面10 m内、地质破坏带附近10 m内、巷道交叉点附近10 m内、已经冒顶处附近10 m内,都是容易发生顶板事故的地点,巷道支护必须适当加强。
3 不同支护方式防治顶板事故的注意事项
巷道的基本支护方式有:支架支护、锚杆(锚喷)支护、砌碹支护等。支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中,并尽量避免采动的影响。巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。巷道支架所能承受的变形量,应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时,尽可能采用有初撑力的支架。在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性,可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定,增加架棚的稳定性,以防推倒。锚杆、锚喷支护巷道冒顶事故的发生除地质因素外,主要是锚杆支护系统的锚固力、喷体的厚度和强度不足引起的。)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离,锚杆的形式、规格、安装角度,混凝土标号、喷体厚度,挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等,必须在施工组织设计或作业规程中规定。使用锚固剂固定锚杆时,应将孔壁冲洗干净,砂浆锚杆必须灌满填实。砌碹支护由于施工速度较慢,在顶板围岩破碎时掘进头容易冒顶。在掘砌一次成巷施工中,掘进工作面到砌碹地点一般保持20~40m距离。巷道砌碹时,必须及时排除顶帮活动的歼石,并应采取临时支护措施。拱架之间必须有撑杆拉手,拱架要支稳支牢,保证巷道中腰线符合规定。砌体要保证足够的养护期,不准提前拆拱架。