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2015年安全工程師《安全生產(chǎn)技術(shù)》復(fù)習(xí)資料(62)
弄清采場范圍內(nèi)冒頂事故發(fā)生的原因和規(guī)律,對冒頂?shù)念A(yù)防和處理有著十分重要的意義。
1.事故發(fā)生的原因及地點(diǎn)
采煤工作面自開切眼推進(jìn)到停采線,頂板運(yùn)動和礦壓顯現(xiàn)特征可分為兩個發(fā)展階段,即老頂?shù)谝淮蝸韷呵暗膩韷弘A段和老頂來壓完成后的正常推進(jìn)階段。對近幾年重大冒頂事故的分析可知,約80%的頂板事故發(fā)生在第一次來壓階段,其中71%發(fā)生在老頂來壓之前,只有29%發(fā)生在老頂來壓時。
初次來壓前,老頂兩端由煤壁等高支承,下沉量很小。工作面采用支撐力較低的增阻支柱支護(hù),支柱上壓力很小。在支柱上沒有明顯壓力顯現(xiàn)的情況下,直接頂?shù)耐蝗贿\(yùn)動很容易將支柱推倒,引起推垮事故。
在正常推進(jìn)階段,老頂來壓時冒頂事故,從機(jī)理上講原因有二:
一是工作面推至老頂周期來壓步距前時,老頂下沉量最小,如果支架阻力不夠或支護(hù)特性不合理,就會造成直接頂與老頂?shù)碾x層。老頂來壓時對直接頂形成沖擊,造成推垮工作面事故。
二是采用木支架等剛性支架,在老頂來壓時易被壓斷,失去支護(hù)能力,工作面被壓垮。
在第一次來壓階段0~30m范圍內(nèi)發(fā)生的傷亡事故中,有50%以上發(fā)生在工作面推進(jìn)不到10m的范圍內(nèi),亦即工作面正處于開始推進(jìn)的階段,其中,多數(shù)發(fā)生在進(jìn)行第一次放頂期間。其原因是該部位的老頂、強(qiáng)度高的直接頂上位巖層懸露跨度小,撓曲下沉不明顯,支架承壓小,容易在下位巖層切斷時垮落。沿工作面傾斜方向,距離上出口10m內(nèi)事故比臨近下出口部位事故要多得多,這主要是受上側(cè)采空區(qū)未受到良好支承的上覆巖層作用影響,工作面頂板完整性遭到破壞而造成的。
2.事故類型及作用力
研究表明,在嚴(yán)重切頂事故中,由直接頂運(yùn)動造成的占絕大多數(shù),由老頂大面積運(yùn)動造成的也相當(dāng)可觀。這說明,提前預(yù)報直接頂和老頂來壓的時間和位置,采取相應(yīng)的措施,避免嚴(yán)重切頂事故是完全可能的。
統(tǒng)計表明,工作面推垮事故在頂板事故中占的比例較大,而在因直接運(yùn)動所造成的垮面事故中,推垮性事故所占比例更大。這說明,在單體支柱工作面對頂板來壓,尤其是直接頂來壓,要著重解決支架穩(wěn)定性的問題,要采用初撐力高的支柱以及合理的支護(hù)方式等。
在壓垮事故中,老頂來壓造成事故所占的比重較大,且多發(fā)生在木支柱工作面。實(shí)踐證明,目前采用單體液壓支柱支護(hù)的工作面,由于初撐力高,可縮量大,工作阻力比較均勻,可以大幅度地減少垮面事故。
3.事故的范圍
多起切頂事故中,全工作面塌垮的情況較少,這說明除了直接頂和老頂來壓可能分段進(jìn)行外,各過程的操作及支護(hù)狀況也有影響。例如,在直接頂已在煤壁附近裂斷的情況下,采煤機(jī)盲目高速推進(jìn),大面積空頂或支護(hù)質(zhì)量不高,極易在直接頂和老頂大面積運(yùn)動時造成推垮工作面的事故。此外,多數(shù)傾斜方向推垮性事故都是在首先出現(xiàn)了局部冒頂之后發(fā)生的。
4.發(fā)生事故的煤層條件
絕大多數(shù)的頂板事故發(fā)生在中厚及厚煤層條件下,薄煤層頂板事故較少。厚煤層下分層開采時的事故比重較大。其原因主要是在假頂下,特別是工作面剛開始推進(jìn)時,直接頂膠結(jié)不牢,很容易發(fā)生局部冒頂,誘發(fā)大面積推垮工作面的事故。
據(jù)統(tǒng)計,有一半的頂板事故是發(fā)生在傾角大于20mm的煤層條件下的,而在推垮性事故中,所占比重更大。這是因?yàn)槊簩觾A角愈大,頂板運(yùn)動時沿傾斜下滑的危險也愈大(下滑分力大,阻力小)
大型推垮性事故中,有許多是發(fā)生在巖層強(qiáng)度差別較大的復(fù)合頂板下。但第一類復(fù)合頂板(即由低強(qiáng)度的直接頂與高強(qiáng)度的老頂相結(jié)合),由于冒落厚度大,能夠充填采區(qū),阻止直接頂向采空區(qū)運(yùn)動。因此、只有在煤層傾角較大時,才會造成自傾斜方向推垮工作面的事故。而第二類復(fù)合頂板(即直接頂本身上硬下軟),在一般情況下自傾斜和向老槽方向推垮工作面的事故都易發(fā)生,因此,是最危險的頂板。
5.發(fā)生頂板事故的工藝技術(shù)條件
發(fā)生頂板事放,與采場的支護(hù)類型有關(guān)。采用金屬摩擦支柱的頂板事故次數(shù)最多,全部木材支護(hù)的次之、而單體液壓支柱工作面頂板事故則是個別現(xiàn)象。主要是當(dāng)前應(yīng)用的摩擦式金屬支柱初撐力低、阻力受操作質(zhì)量等人為因素影響很大,承載不均,可靠性差。木支架則是由于“頂不緊,抗不住”而造成的。工作面支護(hù)盡量采用初撐力大,可縮量大,阻力可靠的單體液壓支柱。
從統(tǒng)計中可以看到,采煤、放頂操作引起的頂板事故幾乎各占一半,說明工藝操作引起頂板支承失衡是頂板大面積運(yùn)動的一個重要條件。因此,通過礦壓觀測的方法,掌握頂板所處的狀態(tài),在進(jìn)行采煤、放頂?shù)裙ぷ髦?,采取針對性措施,對于防止頂板事故是非常必要的?/p>
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