大面积悬顶条件下综放工作面初放期间的安全管理杜明.docx

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大面积悬顶条件下综放工作面初放期间的安全管理杜明

大面积悬顶条件下综放工作面初放期间的安全管理南屯煤矿杜明满文贾坡魏宝军

摘要本文介绍了综放工作面坚硬顶板条件下初次放顶期间的顶板垮落规律、垮落前的预兆、垮落时的危害,针对大面积悬顶条件采取的安全技术措施及现场安全管理措施,有效的防止了事故的发生,保证了初次放顶期间的安全生产。

关键词大面积悬顶初次放顶顶煤控制安全管理

中图分类号:

TD32文献标识码:

B文章编号:

1009-0797（201001-0027-03

1概述

综放工作面初次放顶的安全管理,是减少顶板事故、保证安全生产的一项重要内容。

特别是在坚硬顶板条件下,采空区有大面积的顶板不冒、形成大面积的悬顶,对工作面的安全生产构成极大的危害。

初次放顶期间发生的重大事故教训表明,大面积悬顶达到一定距离,必须采用强制放顶的方法来管理顶板。

但在强制放顶措施采用之前,加强现场安全管理,完善安全监测系统,提高作业人员防御灾害能力,这也是必需和至关重要的。

2工作面的生产和技术条件

南屯煤矿某工作面为该矿布置在东翼九采区3上煤层中的第一个综放工作面。

工作面由东北向西南开采,上、下顺槽均为东偏北45°。

工作面面长185.5m,回采推进长度为740m。

2.1地质条件

工作面所采3上煤层平均厚度5.05m,局部风化变薄,厚3.9m左右。

煤层赋存稳定,含黄铁矿薄膜,内生裂隙发育,煤质松软,自煤层顶板向下1m左右的煤层松软破碎,易垮落。

局部地方煤层中含有少量夹矸,厚0.8左右。

工作面深部及工作面西南部分倾角较大,平均60°~80°。

煤尘有爆炸危险性,爆炸指数为43%。

煤有自燃发火倾向,自燃发火期35天。

煤层基本顶为灰-灰白色细砂岩,以石英为主,厚度平均19.6m,切眼附近直接顶缺失,直接底为灰白色较硬细砂岩,厚度平均为4.83m。

基本底为灰白色块状中砂岩,以石英长石为主,平均厚度4.93m。

2.2生产技术条件

该工作面回采工艺采用伪倾斜长壁式综采放顶煤一次采全高全部垮落法。

采用一刀一放单轮间隔放煤方法,放煤步距0.8m,割煤高度2.8m,放煤平均高度2.25m,平均采放比为1:

0.804。

液压支架采用ZFS5600G-17/35放顶煤型液压支架,共有119组,上、下端头各有3组ZTF6500-19/32型端头液压支架。

该工作面进风巷和回风巷均为半圆拱形断面。

回风巷采用LZA-3.15（3.5,2.8型单体液压支柱配合2.6~2.8m工字钢、板梁支护,进风巷采用LZA-3.15（3.5,2.8型单体液压支柱配合1000×600mm规格的十字顶梁支护。

3基本顶跨落规律

3.1顶板（顶煤跨落规律及分析

工作面推进3.2m后,局部破碎顶开始从架间掉落。

随着工作面的推进,工作面顶板向下1.5m左右煤层松软破碎开始逐渐大面积掉落,造成工作面大部分支架顶梁上方顶煤全部冒落,支架上方空顶面积加大,支架无法接顶或接顶不实,支架初撑力、工作阻力较小,致使推、拉前、后刮板运输机困难,支架推移时自动后退,严重制约了工作面的正常推进。

同时,由于工作面老顶岩石硬、岩层厚、完整无薄弱面,顶板大面积悬空不垮落。

特殊的地质条件和开采条件决定了工作面初次放顶期间安全管理的重要性和必要性。

工作面初次放顶期间共有四次顶板大面积跨落现象（见表1,基本顶初次来压步距为28m,来压持续时间为10d。

表1顶板大面积跨落统计表

随工作面推进、悬顶面积的增加,基本顶的跨落自溜尾向溜头方向逐渐拓展,顶板大面积冒落前,每次顶板冒落的时间间隔明显缩小、冒落范围逐渐加大,顶板冒落的深度和广度不断增加,危害性明显加大。

剧烈来压后,随工作面的推进,剩余未冒顶板逐渐冒落,下层岩石冒落后,上层岩石逐渐冒落,直至采空区冒实初次放顶结束为止。

3.2顶板大面积冒落的显现及危害

由于工作面直接顶厚度较小（部分直接顶缺失,老顶岩石硬、岩层厚、完整无薄弱面,顶板大面积悬空不垮落,老顶活动及其影响受顶煤及直接顶的制约减少,因此,来压时的征兆、顶板大面积冒落时的显现及危害也有所不同,主要表现在以下几个方面:

（1由于基本顶完整无薄弱面,岩层自身相互作用力加强,来压前工作面两顺槽顶板压力及变形量都比较少,单体的压力变化范围也不大,上顺槽最大为16MPa,下顺槽最大为15MPa。

25天内顶底板累计移近量最大为4mm,而两帮仅为2mm。

（2端面顶煤冒顶造成工作面液压支架接顶不实,支架控顶能力较差,顶板形成的简支梁结构断裂线位于煤壁前方。

直接顶缺失对大面积顶板来压起不到缓冲作用,老顶断裂后形成的梁式平衡结构的失稳对工作面危害性较大,且老顶来压时动载系数较大。

液压支架易出现压跨现象。

（3顶板大面积冒落时产生飓风,能将工作面及顺槽的落

煤矿现代化2010年第1期总第94期

次数进距离（m（m2

冒落范围冒高冒落日期备注第一次12.22360.790#~125#2~3m12月24日13:

00第二次18.33541.150#~90#2~3m1月2日6:

00

第三次234450.5

17#~29#2~5m

1月2日17:

40初次30#~溜尾全部冒实二次

第四次25.95011.717#~溜头3~4m1月4日14:

0027··

尘吹起,煤尘浓度较大,能见度几近为零。

产生的冲击波能将安全帽吹掉,甚至可将距离工作面300m以外的备件库吹跨。

（4老空内积聚的瓦斯随顶板跨落涌进工作面,回风隅角出现瓦斯超限现象,风速及风量受到较大影响。

（5强大的冲击波使工作面风流逆流,顺槽内风门被吹开,工作面通风系统出现暂时紊乱现象。

4安全管理技措

4.1加强顶板（顶煤控制,改善工作面支护状态

工作面大面积端面冒顶,造成工作面大部分支架顶梁上方顶煤全部冒落,支架上方空顶面积加大,支架无法接顶或接顶不实,支架初撑力、工作阻力较小,降低了工作面支护强度,严重制约了工作面的安全生产。

因此,采取得力措施,有效控制破碎顶煤的冒落,从而改善液压支架受力状态,加快工作面推进速度,是保证初采期间安全、高效的有效途径。

根据工作面现场实际,采取了以下顶煤防护措施。

4.1.1支架上方打木垛,改善支架受力状态

在工作面大面积端面冒顶的62组液压支架,每相邻两个支架为一单元,每单元顶梁上方靠近煤壁处打-2.6m×2.6m“井”字型木垛。

木垛的人工假顶作用,使顶梁尾部接顶良好,增加了液压支架初撑力及工作阻力,减少了煤壁的支撑作用及超前压力的破坏性,减少了顶煤裂隙的产生和发展,增大了煤层的自承力（见图1。

图1支撑示意图

4.1.2全面上金属网护顶煤,减少顶煤冒落

为防止顶煤架间掉落,工作面采用60#~121#架上双网、其余上单网全面护顶煤的方法,充分利用其"网兜"作用,有效控制支架上方顶煤的冒落,保证了老顶、顶煤、支架的相互作用,同时也吸引了附加力。

4.1.3及时封闭支架梁端,防止顶煤（板漏冒

工作面设计时对松软破碎已予以充分考虑,在支架选型时选用ZFS5600G-17/35型液压支架,并将前梁改造为伸缩前梁,其伸缩插板可增加800mm的控顶距,有效控制顶煤的片帮及漏冒。

采煤机截割后,在前滚筒后及时伸出伸缩前梁,采用跟机、带压移架的方法,对顶煤极易漏冒处,则采用煤机割一节、拉一架的方法,以减少空顶时间、空顶面积。

当片帮超过0.7m时要及时拉移超前支架。

4.1.4合理控制工作面采高

根据工作面煤层“上软下硬”的地质条件及工作面现用配套设备的规格,最终确定将工作面采高控制在2.6±0.1m。

工作面采高的合理确定,有效利用围岩自身的抗冒能力,防止采高过大,发生煤壁片帮或冒顶事故。

上述措施的实施,提高了煤体的自稳能力,改善支架受力状态,有效的防止了煤壁片帮、端面冒顶和液压支架工况差及三者的恶性循环,保证“支架-围岩”系统形成良性循环。

4.2完善安全监测系统,提高防御灾害能力4.2.1瓦斯检查及监测

（1通风工区在工作面设专职瓦检员,每隔3~5个小时检查一次,每班至少检查两次,并及时向工区调度汇报,如有高温或气体超限时,随时检查。

（2瓦斯检查地点分别设在:

工作面回风口以外10m内;回风隅角中;工作面回风出口以里5m处。

在回风隅角处检查氧气浓度。

（3工作面风量每旬至少测量一次,需要时随时测风。

（4为工作面服务的所有风门,都要安装闭锁装置。

（5在回风巷距工作面回风出口10m内安装安全监测系统的瓦斯断电仪,断电瓦斯浓度为1.5%,断电范围为工作面所有设备,探头每隔天调校一次。

（6在工作面回风口敷设束管,通过束管监测系统进行监测。

（7各班工长及采煤机司机必须携带瓦斯便携仪,分别悬挂于工作面回风隅角及采煤机机身处,对工作面瓦斯进行监测。

（8在回风巷距回风联络巷门子口10m内安装安全监测系统的瓦斯断电仪,断电瓦斯浓度为1.5%,断电范围为皮带巷所有设备,探头每隔天调校一次。

（9监测系统设施仪器必须由专人每天进行维护,确保系统灵敏可靠。

4.2.2支护质量与顶板动态监测

（1工作面支护质量与顶板动态监测。

成立工作面支护质量与动态监测小组,负责现场支护质量与顶板的动态监测。

小组成员每天将支架前后立柱初撑力、梁端距、片帮、采高、超前支护阻力等数据回总成表,根据观测资料,及时整理分析、制定对策,为该工作面的安全生产,为领导和有关部门、区队指导生产提供可靠的依据。

工作面初次放顶之前,在工作面支架10#、30#、60#、90#、115#架前后柱安装5块ZYDC型电脑压力自记仪和20#、40#、50#、70#、80#架前后柱安装5组电子数显压力表10条观测线,监测工作面的压力分布及支架的工作性能,为支架操作工提供合理依据。

在工作面每隔10架设置一个观测点,观测该工作面的梁端距、片帮、冒高和采高等情况,掌握工作面顶板的破碎情况和来压情况,及时向有关单位提供信息,从而采取措施,保证工作面的正常生产。

（2两顺槽支护质量与顶板动态监测。

两顺槽超前压力观测:

上下顺槽顶、底板移近基点于煤壁前方每隔60m左右设置一对,共设2~3对,观测超前支护段峰值压力区。

要求该处顶板稳定,支护完好,两帮整齐,底板平坦,便于观测。

采用单体压力自记仪和LB测枪观测超前压力的最大区段,合理选择超前压力支护距离。

采用50m巷道收敛统计观测,测出巷道最终实用支护断面,为工作面开采期间巷道的情况变化,提出超前防范措施。

4.3加强组织管理,减少随机行为

4.3.1领导高度重视

煤业公司、矿井、采煤队成立三级领导小组,专门进行工作面的安全管理。

煤业公司管理小组由副总经理任组长,副总工程师、安监部长、生产技术部长为成员,每周二、五到现场活动,其主要职责职责是组织初次放顶领导小组,检查初次放顶

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管理情况及存在问题,保证措施的科学性、先进性、针对性。

矿井管理小组由生产矿长任组长,副总工程师、安监处长、生产技术科长为成员,每天下午活动,其主要职责职责检查初次放顶进展情况及存在的隐患,督检查规程措施落实兑现情况,检查安全隐患,并监督整改,把好安全关;协调矿技术、调度、供应等部门要各尽其责,做好技术、物料、人员的协调和供应。

采煤队由采煤队队长任组长,区队管理人员为成员,主要职责是按抓好安全技术措施的落实,严格执行规章制度规程规定搞好工程质量,加强管理,实现安全生产和文明生产。

4.3.2领导现场跟班

每个跟班的放顶领导小组成员必须熟知有关规定,如泵站压力达到18MPa,要懂鉴定、会记录、会分析,亲自鉴定支柱的初撑力和工作阻力,切实掌握工作面的支护质量和顶板动态,做到心中有数。

在初放期间要加强观测,重点观测区应放在异常段及有构造变化、悬顶、局部冒顶区等;特殊地点上下端头、进、风巷超前支护,要采用巡回检查,发现问题及时处理。

观测数据要齐全、完整、真实,对宏观情况有重要记述,对存在的隐患可提出建议,放顶领导小组成员在原始记录上签字。

放顶领导小组成员对检查中发现的问题,立即在现场组织整改。

如对初撑力未达到要求的支柱,采取二次补液等,确保支柱的初撑力和工作阻力。

4.3.3职工增强意识

组织学习、增强职工的质量意识若人员素质不高,质量意识不强,管理工作跟不上去,再先进的技术,再好的措施也不能确保安全生产。

区队重点在人员素质上狠下功夫,从上到下组织学习,努力提高职工队伍的技术水平,注重抓质量问题,队干部经常给工人上质量教育课,增强了职工的质量意识,达到各负其责,从而保质保量地完成任务,为安全初次放顶工作起到了重要作用。

5结束语

坚硬顶板来压强烈的一个重要因素是直接顶垮落形成的垫层很薄,或者无垫层,老顶垮落时空间高度大,在变形能量释放的同时,大块顶板岩石直接冲击砸在支架上,这就是动载系数（即来压时支架平均载荷与平时支架平均载荷之比高的原因之一。

因此如何使工作面来压强度减弱,避免重大顶板事故发生,已成为在今后开采中首要解决的问题。

针对这一现状,在矿主要有关技术领导的组织带领下,科学决策、合理组织、加强现场安全管理,保证了该工作面在采取强制放顶措施前顶板自然垮落时的安全生产,同时,也为南屯煤矿临近工作面的安全开采提供了借鉴。

在临近工作面开采前,通过多次的分析论证,采用了切眼中部、两顺槽打孔放顶,使切眼中部坚硬顶板拉槽破裂、初次来压步距处两顺槽顶板预裂,并形成岩石垫层,使原有的顶板断裂和冒落特性得到改变,从而减弱或消除工作面的矿压显现及上部顶板的难冒落特性。

作者简介

杜明,1974年出生,男,山东滕州人,采矿工程本科学历,工程学士学位,南屯煤矿企业管理科,从事采煤工程质量监督工作。

（收稿日期:

2009-6-29

浅谈煤矿粉尘综合治理技术

中国矿业大学陈宇冯小军魏颖

摘要简述了国内外粉尘防治的研究成果,分别介绍了井下不同场所的防治措施,以及粉尘爆炸原理及控制方法,对实际工程有一定的指导意义。

关键词粉尘防治措施爆炸

中图分类号:

TD714文献标识码:

A文章编号:

1009-0797（201001-0029-02

煤矿粉尘是指在煤矿开拓、掘进、回采运输和提升等生产过程中产生的,并能较长时间悬浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒。

煤和岩石被粉碎成细微粉尘后其表面积有很大增加,因而显著增强了它的化学性质、溶解性和吸附能力,并且尘粒越小,越难以把它从空气中分离出来,对人体的危害也越大。

粉尘中有的煤尘还有有燃烧和爆炸的危险,不仅能参与瓦斯爆炸,而且能单独发生爆炸,从而造成人员伤亡和国家财产的巨大损失。

因此,做好矿井的防尘工作是矿井安全生产的重要环节。

1国内外粉尘防治研究现状

我国的粉尘防治研究起步比较晚,受重视程度低,导致了研究水平比较低,事故率高。

80年代研究的重点是如何降低工作面粉尘浓度解决瓦斯煤尘爆炸问题,研究成果比较丰富。

80年代以后,针对采掘机械化程度的不断提高、开采强度加大、粉尘密度也随之增大的特点,以降低呼吸性粉尘为中心开展一系列防尘技术的研究工作,研发出了一系列技术含量高,降尘效果好的技术装备,大幅度的提高了煤矿降尘水平。

国外煤矿对粉尘的治理具有起步早,重视程度高,技术含量高等特点。

国外煤矿监管部门极其重视矿工吸入呼吸性粉尘浓度,并早已制定了相应的呼吸性粉尘浓度际准。

英国和德国已分别将矽肺病患病率下降到1%和2%以下。

近年来又研究了一系对粉尘防治与检测新技术,美国矿业局开发了长壁工作面采煤机粉尘控制的专家系统和连续采煤机粉尘控制的专家系统。

前苏联研制的低毒性、高效率液体湿润剂和固体湿润剂都具有良好湿润煤的能力,配合适宜的注水工艺,可使采煤工作面的粉尘浓度降低70%~80%,比预注纯水降尘率提高10%~20%。

目前,国外一些主要产煤国家都在煤矿井下广泛用除尘器进行除尘。

美国采用了除尘风机、湿式纤维除尘器、小旋风除尘器等。

英国在掘进巷道及掘进机上采用了湿式洗涤除尘器和湿式过滤除尘器。

国

外的除尘设备一般体积大,但除尘效率高,处理污风量大。

虽然近几年除尘工作在国内煤矿越来越得到重视,但是在技术装备上还是和西方发达国家存在一定差距。

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