一、?發(fā)生頂板事故的原因:發(fā)生頂板事故的原因從地質條件來看是因為礦井地質構造復雜,除此之外還有許多是管理落后和工程質量低劣的問題,頂板事故無論在發(fā)生的次數(shù)和傷亡的人數(shù)上,均排在五大災害之首,據統(tǒng)計,發(fā)生在采煤工作面的占77.5%,發(fā)生在掘進工作面的占14.84%。
??????? 二、?頂板的分類:煤層上面的巖層叫做頂板,煤層下面的巖層叫做底板, 根據頂板是不是容易垮落和距離煤層的遠近分為:偽頂、直接頂和老頂。直接位于煤層下面的巖層叫做直接底,直接底下叫老底。
??????? 三、?偽頂:偽頂直接貼在煤層之上,厚度在0.5m以下,隨著放炮或采煤機采煤容易脫落。通常是由粘土、炭質頁巖、泥質頁巖等強度較低的巖層所組成。有的煤層上面沒有偽頂。同一個煤層或同一個工作面?zhèn)雾數(shù)暮癖∫渤30l(fā)生變化。
??????? 四、?直接頂:偽頂?shù)纳厦媸侵苯禹?,有的直接頂直接覆蓋在煤層上面。直接頂具有一定穩(wěn)定性。通常是由泥巖、頁巖和粉砂巖等比較容易垮落的巖層組成。一般隨支架前移或回柱而自行垮落,有時則需人工放頂。
??????? 五、?老頂:(也稱基本頂)在直接頂之上,一般比較厚,大都有堅硬的砂巖、礫巖或石灰?guī)r組成。采空后懸露到一定面積才垮落。少數(shù)煤層上面沒有直接頂,老頂直接壓著煤層。
??????? 六、?直接底和老底:直接底直接位于煤層之下,通常是有泥巖、頁巖、粘土巖等強度較低的巖層組成。有的遇水后容易發(fā)生滑動,膨脹隆起等現(xiàn)象,老底位于直接底之下,通常是由砂巖、石灰?guī)r等比較堅固的巖層組成。
??????? 七、?頂板壓力:由于進行采掘活動而在巷道及回采工作面周圍巖體中,以及在支架上所引起的力叫做“礦片壓力”,人們習慣稱為“頂板壓力”,在煤層中掘進巷道,如果不支護,頂板就要冒落,最后形成自然平衡拱;支架能承受的壓力,主要是拱內破碎巖石的重量。
??????? 八、?初次來壓和周期來壓:一個新工作面從開切眼開始向前推進,老頂?shù)谝淮未竺娣e垮落叫做初次垮落,初次垮落造成的工作面壓力突然增大,就是初次來壓,工作面繼續(xù)向前推進,經過一定時間,達到一定距離時,老頂來壓又重復出現(xiàn),就是工作面的周期來壓。周期來壓時,頂板壓力比平時要大30~40%。
??????? 九、?頂板處理方法:
??????? 垮落法:把靠近采空區(qū)的支架撤出,讓直接頂自行垮落或強制垮落。也就是常說的回柱放頂。
??????? 充填法:將沙子、碎矸石充填到采空區(qū)。全部充填法多用于開采厚煤層或“三下采煤”(鐵路下、水下、建筑物下)。局部充填法一般是壘砌矸石帶,適用于開采頂板堅硬的薄煤層。
??????? 煤柱支撐法:指工作面推進一定距離后,在采空區(qū)內留下適當寬度的煤柱來支撐頂板。這種方法適用于頂板巖石特別堅硬,人工強制放頂也很難垮落的頂板條件。這種方法很少使用,因為一是煤炭回收率低,二是給下部煤層的工作面頂板處理造成極大困難。
??????? 緩慢下現(xiàn)法:指頂板巖層韌性較大,回柱后頂板巖層不垮落,而能彎曲下沉,直到與底板自然合攏。這種方法適用于薄煤層工作面。
??????? 十、?支護形式:巷道里的支架不但受頂?shù)装宓淖饔?,還受兩幫巖石的作用。因此掘進巷道時就要根據不同的情況選擇合理的支架。
??????? 木支架:巷道木支架形式有梯形棚子、矩形棚子、完全棚子、加強棚子。采煤工作面木支架的形式有:頂板堅硬完整時用點柱,為了增加托頂面積有時戴上柱帽,頂板壓力較大,或有平行工作面的裂縫時用橫板棚子,頂板壓力較小,或有垂直于工作面的裂縫時用順板棚子,在壓力特別大的地方,一般用木垛或叢柱;在放頂線為了切頂和擋住垮落的矸石時,用密集支柱。
??????? 木支架的優(yōu)點:可就地取材,便于運輸、便于加工。頂壓大時會折斷并發(fā)出霹靂聲,可作為信號柱。廣泛適用于小型煤礦,在重點煤礦的采煤工作面處理冒頂、維修上下順槽、頂板來壓時打木垛、作信號柱子等特殊情況時仍在使用。
??????? 木支架的缺點:木支架是一種剛性支柱,可縮量僅為0.5~1.0%,頂板下沉后往往因為它的可縮性不夠而壓劈壓斷,失去了支撐頂板的作用,初支撐力小,容易使頂板早期脫層破壞容易造成冒頂。據統(tǒng)計,使用木支架比可縮性金屬支架事故高10倍多。
??????? 十一、?單體金屬支架:包括摩擦式支柱和鉸接頂梁。金屬支柱有兩種,急增阻式支柱,適用于頂板穩(wěn)定,下沉量較小的薄煤層工作面;微增阻式支柱,可用在頂板下沉量較大的工作面。鉸接頂梁對起伏不平頂板和金屬網假頂?shù)倪m應性較差。急增阻式支柱可縮量為50~120㎜,最大工作阻力為250~350千牛頓。微增阻式支柱可縮量最大為400mm,最大工作面阻力為350千牛頓。
??????? 十二、?金屬支架的幾種形式:戴帽點柱對支護不平整頂板的適應性強但不能在比較破碎的頂板下使用。摩擦支柱與鉸接頂梁配合使用。形成支架適用于頂板比較破碎或有局部小地質構造的工作面。摩擦支柱與鉸接頂梁可組成懸臂支架,可以減少頂板初期下沉,對破碎頂板的管理非常有利。
??????? 十三、?單體液壓支柱:利用液體壓力產生工作阻力的單根可縮性支柱,具有由液壓挖制升降,支、回柱速度快,支柱承載力均勻等特點。
??????? 十四、?單體液壓支柱的適用范圍:適用于緩傾斜煤層頂板中等穩(wěn)定,采高3m以下的普、炮采工作面的頂板支護,工作面兩巷的超前支護以及綜采工作面的端頭支護。
??????? 十五、?使用單體液壓支柱注意事項:嚴禁碰撞、重擊支柱,存放時要保持站立狀態(tài),架設支柱要在底板挖好柱窩,支柱頂蓋要與頂梁接觸嚴密。嚴禁在挖頂區(qū)域內提前摘柱。若有自動卸載降柱,活柱卸載后不升降失效柱,柱體有明顯變形的損壞柱,活柱下縮到底的死柱,必須立即恢復或更換。
??????? 十六、?液壓切頂支柱:適用于緩傾斜煤層,頂板中等穩(wěn)定,頂?shù)装遢^平穩(wěn),采高2.5m以下的回采工作面。液壓切頂支柱是由大工作阻力的液壓支柱與推移千斤頂組成。它的工作阻力是單體液壓支柱的3倍,它的底座大,對底板的比壓小。它推移輸送機力量大,工人可以不進入機道清浮煤。
??????? 十七、?自移式液壓支架:把支柱和頂梁練成整體,加上底座,以高壓液體為動力來升降和推移,就形成了自移式液壓支架。它能完成支撐、放頂、移架、推移輸送機等一整套工序。
??????? 十八、?錨桿支護:向巷道圍巖打眼,眼內錨入錨桿。錨桿巷道掛上金屬網,噴上混凝土,即是錨噴支護。利用圍巖自身的強度加固頂板。
??????? 十九、?頂板事故的常見原因:
??????? 地質構造的原因:松軟破碎的頂板常有小的局部冒頂,堅硬難冒的頂板會發(fā)生大冒頂。少數(shù)礦井還有沖擊地壓。如果采掘過程中遇到斷層、褶曲等地質構造,更容易發(fā)生冒頂。
??????? 頂板壓力的變化影響初次來壓和周期來壓時,頂板下沉量和下沉速度都急劇增加,支架受力猛增,頂板破碎,還會出現(xiàn)平行煤壁的裂縫,甚至頂板出現(xiàn)各階狀下沉,這時冒頂?shù)目赡苄宰畲蟆?br />
??????? 回采工序的影響,采煤機切割煤壁或工作面放炮時,改柱、回柱和放頂時,對頂板的震動破壞較大,比進行其他工序時容易冒頂。
??????? 工作面部位的影響,輸送機機頭和機尾處,不按規(guī)格要求支護的地方,工作面與回風巷和運輸巷連接的上、下出口,工作面煤壁線、放頂線與頂板交接處,都是容易冒頂?shù)牡胤健?br />
??????? 人的因素影響,違章指揮、違章作業(yè)是造成頂板事故最根本、最直接的原因。
??????? 頂板管理方式的影響:托偽頂、留煤頂開采時,厚煤層用竹笆、塑料網、金屬網作假頂開采,工序復雜,管理不好就要冒頂。
??????? 二十、冒頂?shù)念A兆:
??????? 響聲:巖層下沉斷裂,頂板壓力急劇加大時,木支架就會發(fā)生霹靂聲,緊接著出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象;金屬支架的活柱急速下縮,也發(fā)出很大響聲。有時也能聽到采空區(qū)內頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲。