试论煤矿冒顶事故的预兆及其预防措施

摘要:冒顶是煤矿中最常见的事故,经常会影响到煤矿的正常生产,在煤矿井下事故中占有较大的比例。大冒顶事故和局部冒顶事故是其两种表现形式,发生前各有其具体预兆。从矿井的客观实际出发,有针对性地采取各种有效的预防措施进行预防是煤矿的一项重要任务。

关键词:煤矿;冒顶事故;预兆;预防

中图分类号:TD163+.1文献标识码:A

一、概述

冒顶事故是煤矿五大灾害之一,掌握冒顶事故的预兆及其预防措施是煤矿安全生产的重要保证。煤矿顶板事故是指在煤矿井下采煤过程中,煤层顶板意外冒落而造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等灾害事故,冒顶事故对矿井安全生产危害极大,据统计,冒顶事故所占的比例占其他事故的60%以上,伤亡人数占40%左右,尤其是回采工作面发生冒顶的机会更大,因此,我们必须分析掌握煤矿发生冒顶事故的原因、预兆、研究有效预防措施,以降低煤矿顶板事故的发生,保证煤矿安全生产。

二、冒顶事故原因

冒顶事故发生的原因很多,其根本原因在于开采过程中矿山压力的活动所造成。顶板的矿山压力活动过程中发生不同程度的变形,先是沿着顶板节理出现裂隙,产生离层现象。此时,如果顶板管理不当,支护质量不好,压力继续增大,岩石变形超过弹性变形极限,就会出现断裂、垮落、片帮或局部冒顶。从发生冒顶事故的原因分析,有的属于对客观事物的认识不足,而较多的则是现场管理不善所造成。

三、大冒顶事故

随着矿井回采工作面的不断推进,采场控顶面积逐步加大,当厚度不大的直接顶逐渐塌落,而坚硬的老顶大面积悬露时,就在工作面顶板岩层形成一个自然压力拱,煤壁受压发生变化,造成工作面压力集中,此时,如果支架总支撑力敌不住顶板的压力就会出现大冒顶。

(一)大冒顶的预兆

1.大冒顶出现之前,顶板连续发生断裂声响。这是由于直接顶和老顶发生离层,或顶板切断时发出的声响,大则象闷雷声,即所谓的“板炮”,这是老顶和上方岩层产生离层或断裂的声响。顶板岩层破碎掉碴并由少到多、由稀变密,顶板裂缝增加或裂缝加大,产生下沉现象。2.冒顶前压力的增大,煤壁受压后煤质变软、片帮增多,电钻打眼和采煤机割煤时均能感觉到省力。3.使用木支架时,支架大量折断。使用金属支柱时,活柱快速下沉,连续发生咯咯的声响,支柱发颤,把耳朵贴在柱体上,可微微听到支柱受压的响声,容易出现“飞楔”现象,即顶梁柱被弹出或挤压。4.含有沼气的煤层,工作面沼气含量增大,有淋水的顶板,淋水增加。

(二)大冒顶的预防措施

1.回采工作面要适当加大支护密度

回采工作面要适当加大支护密度以加强工作面的总支撑力,其目的是减少顶板下沉量和顶板的台阶下沉,下沉量小,顶板就比较完整,可减少或消除冒顶事故。但支架过多,其架设和回收工作量大,工作面空间狭小,工作也不便,总支撑力多大合理,要根据实际情况而定,计算出来后,值要略高一些。

2.掌握顶板周期来压规律

在工作中要探索顶板初次来压和周期来压规律,如果支架总支撑力只能适应当时顶板压力,当有周期来压时就会出现危险,在来压前要加强支护,增加支架。

3.加快工作面推进速度

工作面推进速度越慢,顶板下沉量就越大。顶板不完整,木支架折损就多。使用金属支架时压力也大,工作面的总支撑力就相对减少,这就容易推进工作面,而加快工作面推进速度时,可相对增大总支撑力。

4.保证支架的规格和质量

冒顶与支架规格质量有直接关系,在具体工作中要解决支架“顶不紧”“抗不住”,起不到支撑作用的问题,使用的支架必须符合安全生产中的工艺条件的质量要求。摩擦式金属支柱也要合乎质量要求,其支撑力一般为30t左右,使用过程中应有专人负责检查,金属支柱的质量,不合格的要及时更换。

四、局部冒顶事故

采煤工作面的总支撑力强,可以防止或减少大冒顶事故的发生。但总支撑力大,也可能出现局部冒顶事故的发生,局部冒顶的发生主要取决于顶板的岩石性质以及支架对某一块顶板的支撑力。当顶板破裂、破碎等现象出现时,不及时进行支护,地质条件复杂的区域都容易发生局总冒顶事故。顶板比较稳定的,如果忽视支架的规格和质量,违反操作规程,也可出现局部冒顶。

(一)局部冒顶事故的预兆

局部冒顶事故发生前常有以下情况:顶板裂缝、裂隙张大增多;裂隙内夹有活矸,有掉碴、掉矸以至掉大块矸石;煤层与顶板接触面上有矸石片不断脱落;淋头水分离顶板劈理等情况。

(二)预防局部冒顶事故的措施

1.选择合理的支护方式

不同岩石性质的顶板,要采用不同的支护方式,如坚硬顶板可采用点柱或带帽点柱,破碎的顶板需要用连锁棚、套棚,在梁上还要插入背板。使用金属支柱时,必须注意选型适当,急增阻式支柱适用于顶板稳定,下沉量小的薄煤层工作面。

2.采煤机采过后要及时支柱

采用浅截式采煤机和可弯曲输送机的工作面,采过后,受输送机允许曲率的限制,在一定范围内不能打柱,顶板悬露面积较大,因此要采用超前柱金属顶梁或打临时支柱的办法及时支护。

3.输送机的移置要采用安全措施

可弯曲输送机在整体移动时,容易破碎的顶板,可能造成冒顶,因此在整体移动时,必须采取相应措施,一是要按照常规操作顺序移动,二是实行边移机边回临时支柱边支基本支柱,把空顶时间缩小到最小限度,在顶板破碎处先打上托板后移机。

4.工作面的上、下出口要有特种支架

工作面的上、下出口控顶面积较大,时间长,在超前支承压力作用下,顶板下沉量大,在设备移动时反复支撤,因此,这些地段顶板容易破碎,一般采取上、下顺槽中超前工作面架抬棚,有时要加打密集支柱或木垛加以支护。

5.回柱放顶工作必须严格按照操作规程和作业程序进行,不得违章

回柱放顶要及时,要观察周围顶板情况,发现异常要及时采取措施,回柱后顶板仍不得冒落,超过规定悬顶距离时,必须采取措施强制放顶,在最后几根支柱受力大,不易回出时,应先打上牢固的临时支柱,然后再回柱。

6.坚持生产循环作业规范化

由于正规循环作业,控顶及支柱回柱都在有规律地进行,因此顶板悬露时间短,压力小,支柱不易折损,可控制顶板。

五、结束语

发生冒顶事故有些属于对客观事物认识有限,而更多的则是工作中的缺点和错误造成的。其主要原因是思想不集中,麻痹大意,对地质构造不清、地压规律不明,支护质量不好、检查不及时,因此,通过本文的论述,在做好以上各项工作的同时,要切实抓好容易冒顶的薄弱环节,坚持必要的敲帮问顶制度、验收支架制度、岗位责任制度以及认真做好回柱放顶制度等都是预防冒顶的有力措施。另外,研究事故发生的原因及规律,有针对性地采取有效措施是预防事故发生的一项重要任务。

参考文献:

[1]钱四发,李俊民,唐朝华.复合型顶板冒顶机理分析及预防措施,煤炭技术,2003

[2]于殿宝,王春霞.煤矿事故发生的机理与控制对策,安全,2006

[3]董建美.我国煤矿事故多发的原因分析及对策,工作研究,2007

作者简介:左春杰,河南省义煤集团铁生沟煤矿生产科科长,助理工程师