在煤矿采煤生产中发生压垮型冒顶的原因和防治措施
2016-06-15 07:15 [煤炭论文] 来源于：互联网 作者：互联网
导读：【摘 要】本文主要阐述了压垮型冒顶的顶板条件，冒顶的主要前兆，以及压垮型冒顶的机理，提出了压垮型冒顶事故的防治技术措施。 【关键字】压垮型冒顶；原因；防治 我国煤矿，发生压垮型冒顶的支护主要是使用木支架，因其可缩量小，在支护密度也小时，基本顶
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【摘 要】本文主要阐述了压垮型冒顶的顶板条件，冒顶的主要前兆，以及压垮型冒顶的机理，提出了压垮型冒顶事故的防治技术措施。
【关键字】压垮型冒顶；原因；防治
我国煤矿，发生压垮型冒顶的支护主要是使用木支架，因其可缩量小，在支护密度也小时，基本顶来压时就可能折断，造成冒顶事故。我矿采煤工作面支护采用综采支架及单体液压支柱支护顶板。因为这些支架的工作阻力大、可缩量较大，能够适应基本顶的下沉，并具有足够的工作阻力与顶板压力抗衡，能有效降低压垮型冒顶的威胁和事故的发生。
1、顶板条件
发生压垮型冒顶的煤层顶板有两种。一是直接顶过薄，厚度不到煤层采高的2～4倍。直接顶上面为厚2.0m以上的强度较大的基本顶，初次来压步距为20m以上。二是基本顶或厚度更大或强度更大，初次来压步距可达50m。直接顶厚度或很薄，甚至煤层之上直接就是强度较大的基本顶，初次来压步距为20以上。
2、压垮型冒顶的前兆
压垮型冒顶只有在基本顶来压时才会出现，压垮型冒顶的前兆即是基本顶来压时的征兆。基本顶来压时，采煤工作面可能出现煤壁片帮，顶板下沉速度变大，支柱载荷变大，靠煤帮顶板断裂、掉渣，摩擦柱爆破等预兆，并且这些预兆一般按以下顺序出现。即：煤壁出现片帮；顶板下沉速度增大；支柱载荷急剧加大；靠煤帮的顶板断裂、掉渣；摩擦柱爆破。
以上征兆及出现的顺序，与基本顶来压过程相符合。当基本顶断裂下沉时，若煤层较软弱就可能片帮，工作面顶板下沉速度必然加快，支柱工作阻力要增大。在工作面推进到基本顶断裂点附近，基本顶要压迫直接顶下沉，许多煤矿用的是增阻式支柱，受压缩后工作阻力才能增加，所以，工作面呈现顶板沿煤壁折断和台阶下沉。在顶板台阶下沉过程中，因断裂岩层两侧互相摩擦，可能发生靠煤壁顶板掉渣，台阶下沉强烈时就会迫使摩擦柱爆破。把握基本顶来压的征兆，对于及时了解基本顶的动态，在需要时采取有效的控顶技术措施。
3、压垮型冒顶的机理
采矿实践表明，压垮型冒顶是在基本顶来压时出现的。基本顶来压分为断裂下沉和台阶下沉两个阶段，都有可能出现压垮型冒顶故障。
基本顶断裂下沉，一般是能形成平衡结构的基本顶岩块在其相对运动后造成的，也有可能是形不成平衡结构的基本顶岩块在其断裂下沉后造成的，通过直接顶对采煤工作面的支架施加压力，靠老塘一两排柱子受力很大。若支柱的可缩量不够，就会被损坏而造成冒顶。不过冒下的只是直接顶岩块，基本顶岩块由于一端支于采空区冒砰上，若端支于工作面煤壁上，并不会冒下，如图1所示。而在现在采用的支护条件下，发生这种类型的压垮型冒顶的可能性比较小，只有在基本顶断裂下沉可能造成工作面支架较大的沉缩，而支柱的可缩量又非常小时才可能出现。
在基本顶岩块能形成平衡结构时，未有台阶下沉或仅少量台阶下沉，在这种情况下，通常不可能出现压垮型冒顶，如果基本顶岩块未形成平衡结构，则台阶下沉量很大，这时若工作面支柱的支撑力不够，就会出现压垮型冒顶，这种类型的压垮型冒顶是基本顶、直接顶一起向下压，来压强度比只有直接顶冒下时要大，如图2所示。
4、压垮型冒顶事故的防治技术措施
压垮型冒顶事故的防治，要采取以下几项技术措施
4.1加强地质工作，搞清工作面直接顶及基本顶的强度、厚度、分层状况及断层、裂隙状况，以及直接底的厚度及比压。
4.2进行常规矿压观测，求出工作面的初次来压的步距、周期来压步距、支柱工作阻力及变化状况、顶板下沉量和下沉速度及变化状况、支柱下缩量及速度变化状况等。这些数据不但对本工作面有用，还对同种条件的工作面有其作用。
一些工作面，因其未进行矿压观测，未把握基本顶来压的规律，不知道合理的支护强度，造成压垮型冒顶出现，其中有的工作面，通过矿压观测调整了支柱密度，要在基本顶来压期间加强工作面支护，确保工作面不出现压垮型冒顶。
4.3按煤矿实测数据，科学合理选用支柱类型及合理设计工作面支护的强度及排柱距，科学合理地选用末排支柱的最大支撑力，科学合理地确定支撑基本顶岩块需要的支柱排数，确定基本顶来压时要扩大的控顶排数。
4.4在遇到平行工作面的断层时，断层刚露出煤壁时就要及时加强工作面支护，不可正常回柱，并扩大工作面控顶距，等断层进到采空区后再回柱。
参考文献
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