炮采放顶煤工作面顶板事故的预防_支架_中国百科网
炮采放顶煤工作面顶板事故的预防
    
分析了炮采工作面顶板事故的类型及产生原因，提出了预防措施。关键词：炮采放顶煤；顶板事故；预防措施中图分类号： TD823.4+9；TD77+1　　　文献标识码： B　　　文章编号：99)05-0018-02
Prevention of the roof accident in blast mining top-coal drawing
SONG Zhen-jiang
(Baoan Coal Mine,Ningyang City,Ningyang 271405,China)
Abstract:Analyzing the accident of the type and reason in blast mining top-coal face,and preventative measures are provided.Key words:blast mining top-　top-　preventative measures
0　前言　　保安煤矿可采煤层山西组3上煤，平均厚度6 m，煤的硬度系数f=1.5～2.5，直接顶厚0～1.5 m，极为破碎，老顶为厚层状的中砂岩，厚15 m。地质构造复杂，断层多，倾角变化大(15～35°)，回采中顶板极难管理，并且有支架被推倒现象。自1992年采用悬移顶梁液压支架放顶煤开采，通过7年来的实践，采取了一系列的顶板控制措施，杜绝了顶板事故的发生，创造了一个良好、安全的工作环境。
1　顶板事故的类型及原因分析1.1　顶板事故的类型　　通过观测研究可知，放顶煤支架上方顶煤已处于破碎状态，顶梁与顶煤(板)的有效相互作用降低，顶板处于不稳定状态，降低了支架与围岩的接触刚度，上覆岩层平衡结构距工作面较远，采空区的煤矸侧向挤压可能形成拱式平衡结构，与分层开采相比，工作面支架承受的压力降低，梁端距(机道)处的顶板冒落灵敏度较高。因此，放顶煤工作面冒顶一般具有二种类型，即漏冒型和推垮型。1.2　顶板事故的原因分析1.2.1　漏冒型　　由于工作面上位顶煤处于顶煤破碎区，其上位顶煤受矿山压力作用已开始破碎，支架梁端距处的顶板冒落灵敏度较高，从具体回采过程来看，致使采面漏冒型冒落的因素主要有：　　(1)地质构造方面的原因。工作面过断层破碎带时，由于断层破坏了工作面围岩的完整性，工作面帮顶较破碎，易出现片帮冒顶而引起架前冒落。　　(2)废旧巷道的影响。由于废旧巷道在工作面未形成之前就存在，时间较长，且废旧巷道两侧集中压力升高，巷道顶板由于长时间的裸露及集中压力的影响，致使围岩原始应力状态遭到破坏，极易大面积冒落，尤其在工作面接近废旧巷道10 m左右容易出现冒顶。　　(3)炮眼布置的影响。在放炮落煤时，若炮眼布置不当，炮眼角度、深度不一致，可能在放炮时，使支架失效，破碎顶煤冒落。(4)梁端距的影响。放炮落煤后，若不及时支护，使端面暴露时间过长，可能造成端面顶煤破碎而冒落。　　(5)支架架距的影响。当支架布置不均，顶网铺设质量不好时，上位顶煤可能漏空造成冒顶。1.2.2　推垮型　　这类冒顶事故可以是由老顶大面积运动所引起，有时也可以是由于直接顶与老顶大范围分离，而支架又失去稳定性所引起。　　(1)直接顶厚度较薄，垮落后不能充满采空区，老顶形成滑落失稳，支架的工作阻力无法平衡时，工作面易出现台阶下沉，严重时将直接压垮工作面。　　(2)受层滑构造影响，直接顶与老顶大规模离层，支架初撑力低，且稳定性差时，直接顶在其重力作用下向下方移动，可导致垮面事故。　　(3)在采面仰采时，大块顶煤垮落过程中，可能对工作面支架产生一个向采空区侧的拉应力，而顶煤在此区内承受拉应力的能力非常小，若支架不能提供向工作面煤壁的主动水平力，可能使工作面支架向采空区侧倾倒。　　(4)若顶网铺设联接松驰，支架架距不均，破碎的顶煤可能在铺网质量差的区域形成网兜，此时，可能造成支架受力不均，个别支架失效，网兜增大，在网兜沿倾斜拉力的作用下，使网兜上侧支架被拉倒，造成推垮冒顶。　　(5)当上位顶煤破碎不均时，可能使支架受力不均，个别支架失效或支架阀组泄漏，造成个别支架不能有效地支撑顶煤，使上侧支架下推而冒顶。2　预防措施　　由于发生冒顶事故而影响生产的原因是多方面的。因此采用多种措施实行综合治理才能奏效。　　(1)当煤壁片帮、顶煤下沉时，支架前端必须顶至煤壁，并在支架间用兀型梁支设一架走向棚，兀型梁前端顶至煤壁，且前柱贴紧煤壁，并装上护顶板。当采面有倾斜断层时同样会发生以上问题。因此除采取以上处理办法，还应在采面距断层5 m时不放顶煤，加快工作面推进度，使顶煤和顶板能充满采空区，减少老顶对工作面的不均衡压力，并适当调整工作面，防止工作面与断层大面积平行接触。　　(2)采用架后低位放煤方法，严格按放煤顺序放煤，使顶煤平衡均匀地放出，尽量少用反复升降液压支架的方法放顶煤。一旦有大块煤挤住煤口，要及时将大块崩碎。减少液压支架反复支撑顶板。严禁从支架前或支架间开天窗放顶煤。根据不同顶煤厚度及地质条件，确定不同的放煤工艺，减小放煤过程对支架的影响，使支架处于稳定状态。加强对放煤口的管理，放煤后各口重新联好网，确保一定的强度，不使支架抵抗各方向冲击力的能力减弱。　　(3)放顶煤工作面煤层的特性对顶板管理影响很大，当顶煤较硬时，可能造成顶煤成层状大块垮落；下位顶煤破碎不均时，可能使支架受力不均。因此，当煤层较硬时，应采取顶煤预裂爆破措施，使顶煤提前破碎，杜绝大块垮落，同时要按设计要求打眼、装药、封装炮泥，防止崩坏顶网而冒顶。　　(4)初采时要确保顶网完整，防止空顶，顶煤不落要及早采取措施强迫落顶，使顶板压力及早传递给支架。工作面初采出切眼后就要开始放顶煤，促使顶板及早垮落，但要保证采空区遗煤或矸石堆积高度在支架高度以上，增强支架的整体稳定性。　　(5)当直接顶厚度较小，冒落后采空区充填高度不超过支架高度，而老顶厚度又比较大且大面积悬露不冒时，要采取放炮挑顶的办法强制放顶达到控制推垮型冒顶的目的。　　(6)移架时，被移支架上方连续5架架间空档加支走向板棚，使支架在移架过程中不发生顶板离层，增强支架在横向上的稳定性；移架后至少2架支有单体斜撑柱，保证支架的支承力及稳定性。　　(7)泵站压力不低于18 MPa，支架实行2次注液，对底软地段采取支柱穿适当规格铁鞋的办法，以充分保证支架有足够的初撑力，接顶严实，确保支柱系统刚度。　　(8)为防止个别支柱漏液泄压或支架支设质量不合格，整个采煤工作面必须连续支设顺山抬棚，抬棚顶梁必须铰接完好。抬棚顶梁采用单体液压支柱顶金属铰接顶梁，顶梁与支架之间垫木板，增加其摩擦力，使整个工作面的支架具有整体稳定性。3　结论　　通过几年的探索，在炮采放顶煤工作面的顶板管理中，基本上掌握了一些控制顶板的管理措施和处理方法。实践证明，对放顶煤开采顶板控制，只要采取科学合理的措施，完全可以杜绝顶板事故的发生。也就是说，炮采放顶煤工作面的支护质量是顶板控制的关键，煤壁和端面顶煤的维护是工艺成功的基础。因此，其支护设计应与矿压特征相适应，支架布置应重点考虑其稳定性，应按支架受力前高后低来布置，确保支架的初撑力达到规程要求。同时要尽量减小端面距，使工作面始终处于完好状态。作者简介：宋振江(1960-)，男，工程师，现在宁阳县保安煤矿从事技术管理工作，曾在《煤田地质与勘探》、《煤矿开采》等刊物上发表论文多篇。作者单位:宁阳县保安煤矿，山东 宁阳271405
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综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用
综采放顶煤技术经过近二十多年的迅速发展，无论是在理论研究还是工程技术方面，已经达到了很高的水平，但仍然存在很多问题尚未解决。针对综放采场顶板运动稳定性的特点，论文重点解决初次来压阶段综放采场厚层坚硬顶板的运动规律及其“关键性”问题，以及初次来压阶段和正常推进阶段顶煤放出率的变化对厚层坚硬顶板结构稳定性的影响。结合工程实际，应用论文研究成果，对河南义马常村矿巨厚砾岩孤岛综放面顶板结构的稳定性、综放工作面“异常压力”的产生机理进行研究。
在初次来压阶段，采用两端嵌固梁考虑体积力的力学模型，利用弹性理论分析了厚层坚硬岩层的应力分布。厚层坚硬岩层的运动方式分别为：沿中间弱面被剪开的分层运动；全厚度压剪破坏；弯拉破坏。通过力学分析，得到了上述三种运动方式的力学判据和判断曲线。得出了厚层坚硬岩层分层运动后，对其他岩层的控制作用减弱，其“关键性”下降的结论。现场实例检验表明，此方法用于老顶初次断裂方式和步距的预测，比传统的简单加线载荷、用材料力学进行分析的方法更符合厚层坚硬顶板的实际情况，能对 “关键层”在运动过程中的破断方式做出准确的判断。
针对综放采场顶板结构的运动特点，提出了老顶运动失稳的两种形式，分别为:由于顶煤放出率增加，顶板结构下沉量过大而造成的在运动过程中整体变形失稳;由于工作面推进跨度增大或上覆岩层存在断层等构造，而造成的局部铰接失稳。建立了初次来压和周期来压阶段顶板稳定性分析的结构力学模型，利用最小势能原理分析了老顶结构在初次来压和周期来压阶段保持整体变形稳定的条件
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提高煤炭产品质量 提升企业效益
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提高煤炭产品质量 提升企业效益
&&& 【摘要】本文针对华兴公司煤炭质量管理问题，提出了加强生产技术管理，提高煤炭产品质量的措施和办法。
&&& 【关键词】技术 管理 煤质 效益
&&& 在当前煤炭市场经济条件不景气的情况下，煤炭的销售量取决于煤炭产品的质量。质量是企业的生命，因此，煤炭质量的好坏将直接影响着煤炭企业的生存和发展，如何改善和提高煤炭质量管理水平，拓宽煤炭市场为企业创造更多的经济效益，是我们当前面临的主要任务。结合华兴公司实际情况，在生产技术管理方面如何提高煤炭产品质量，谈谈自己的一些看法。
&&& 一、保煤质，抓源头是第一道关口。由于煤炭形成的原因，造成了煤质很不稳定，夹矸层、挠曲、构造等直接影响着煤炭质量，因此做好井下地质管理工作和煤层地质资料的收集及整理，是提高煤炭产品质量，合理设计采区和工作面布置，确定合理的采煤工艺最原始的基础资料，为提高煤质奠定一定基础。
&&& 1.1生产技术部和地质部要根据井下生产情况，对井下各煤层条件、煤炭质量、煤层夹矸、地质构造、水文地质、煤层、顶底板岩性及变化情况进行搜集和整理，并对各煤层厚度变化、煤层、夹矸、构造等影响煤炭质量的因素标注在矿井地质图和采掘平面图上，为采区工作面的设计及采面的合理配采及回采工艺的确定提供依据。
&&& 1.2回采工作面在掘进过程中，生产技术部要认真做好上、下巷及&&& 切眼煤层变化情况、煤质、地质构造等素描图，对影响煤质的区段和部位要明确标注，为回采工作面在回采过程中保证煤质及早采取措施提供技术依据。
&&& 1.3回采工作面构成后，要及时对整个工作面进行坑透，掌握工作面内部煤层变化情况和构造情况，若有地质变化异常带，对煤质有影响的区段，要在坑透图中标注清楚，便于在生产过程中及时采取措施。
&&& 1.4回采工作面在生产过程中，要认真做好地质预报工作，每月至少有一次地质预报，为生产技术部和生产区队及时了解影响煤质因素，积极采取有效和技术管理措施提供依据。
&&& 二、采面设计：回采工作面设计是提高煤质的关键，合理的设计有利于工作面的生产和煤质的提高，为此，在工作面设计过程中注意做好以下工作：
&&& 2.1有关技术部门对采区和工作面设计，首先应根据地质部门提供的技术资料进行认真研究和分析，针对如何提高煤质进行优化设计，结合井下煤层和煤质赋存情况进行合理规划，合理配采。
&&& 2.2回采工作面设计时，根据所提供的地质资料。要充分考虑在回采过程中影响煤质的区段，确定合理的回采工艺，认真做好巷道位置的布置。
&&& 2.3技术部门对于采面设计，对于对煤质影响较大的区段，在设计时要提出提高煤质的具体措施和意见，使有关管理部门和生产区队在生产过程中引起重视，便于及时采取有效措施保证煤质。
&&& 三、工作面回采井下煤炭质量的好坏，直接体现在回采工作面生产过程中，为保证工作面回采过程中的煤质，应做好以下工作：
&&& 3.1回采工作面作业规程的编制，应根据设计部门提出的技术要求和地质部门提供的地质资料，针对回采工作面的工艺特点，有针对性地提出提高煤质的具体措施和办法。
&&& 3.2根据设计要求严格控制采高，应针对煤层夹矸情况及层位尽量避开煤层夹矸带，以减少煤炭灰分，控制工作面出矸率。
&&& 3.3放顶煤工作面，要严格把握采高和放煤高度，见矸关闭。严防矸石混入，确定合理的放煤工艺好放煤步距，确保放顶煤工作面煤炭质量。
&&& 3.4工作面回采过程中，局部区段采取措施后仍无法保证煤质，应采取分采分运到井上，采取特殊措施处理，严禁混运，实现煤、矸分离运输。
&&& 3.5严格控制工作面积水，特别是防尘水、注浆水和冷却水，要有可靠的防水措施，既要保证煤质又要保证安全，对于工作面回采过程中可能出水的区段，要提前做好防水工程。
&&& 3.6加强顶板管理，确保煤炭质量华兴公司是炮采工作面，必须制定工作面顶板、底板专项管理措施，加强顶板支护，重点是抓好工作面上下端头的支护质量，要保证单体支柱的初撑力和工作阻力。合理确定工作面支护密度，严格控制顶板，防止片帮冒顶事故发生，对于炮采放顶煤，要掌握其规律和特点，操作到位，责任到人，非放顶煤人员严禁放顶煤操作。同时要认真研究和总结工作面矿压规律，减少因初期来压和同期来压大而措施不到位影响煤质。
&&& 3.7对回采工作面进行采出率考核，采出率不得高于计划回采率3%。
&&& 四、加强地面系统的煤质管理
&&& 4.1完善地面储藏、装运系统。
&&& 4.2做好地面煤炭质量的搭配工作，根据用户要求，对不好的煤进行合理搭配，保证用户对煤炭产品质量的要求。
&&&& 4.3&充分发挥洗煤厂的作用，加大煤炭入洗量，提高煤炭产品质量。
&&& 五、加强员工队伍的培养和锻炼，对煤质化验人员进行严格培训，提高现场技能操作水平。同时，坚持对洗煤厂、采掘开等部门员工进行理论知识培训，使员工树立煤炭质量就是企业的效益，保效益就是保工资的工作理念，从而提高他们的工作责任心。
&&& 六、结束语
&&& 一个企业只有拥有了强大的自主创新能力，才能在激烈的市场竞争中把握先机，赢得主动。为此，煤炭质量管理是煤矿企业管理的核心，有质量才能有效益，提高煤炭产品质量要从源头抓起，严格把住各个生产环节。只要各级领导重视，技术措施到位，严格落实责任制，就可以保证煤炭质量，提高煤矿效益，从而适应市场对煤炭产品质量的需求。
●义煤集团华兴公司 俎自然& 张玉松