煤矿顶板重特大事故分析及现场安全技术的研究.docx

煤矿顶板重特大事故分析及现场安全技术的研究 山东煤矿安全监察局 赵日峰 据统计，煤矿历年来发生的重特大安全事故，占全部死亡事故的39;因此，分析重特大事故发生的缘由和规律，进展现场有用安全技术讨论，在治理上、技术上、装备上实行针对性的防范措施，实行重点治理和监察监控，对遏制重特大事故的发生具有非常重要意义。 1山东煤矿重特大安全事故多发专业分析(见表1) 740)this.width=740“ border=undefined> *:表中市、县、乡镇煤矿重特大事故为1972年到2023年统计数 从表1分析，重特大事故多发专业: (1)事故起数为:顶板占39、水灾占27、瓦斯占24%。 (2)死亡人数为:顶板占17、瓦斯占40，水灾占35 %。 2顶板重特大事故分析及现场有用治理技术措施 山东省煤矿在1980年以前，顶板事故占60%左右，垮面、大冒顶重特大事故常有发生，究其缘由，主要是“两个不清晰”:(1)对顶板来压规律不清晰;(2)对支柱性能及实际支撑力量不清晰。因此，有针对性的开展了“两测”工作:(1)进展矿山压力观测和底板比压测定，摸清采场上覆岩层运动规律和底板破坏规律;(2)对支柱检修试压和进展实际支撑力量测定。经过全省技术人员十年的艰难努力，“两测”工作取得了巨大成绩:(1)对顶板来压规律和底板破坏规律心中有数;(2)对支柱性能和支撑力量心中有数。在此根底上对全省煤矿主采煤层进展了顶底板分类，实行了针对性治理技术措施，进展了大量的支护改革，1990年以来，全省杜绝了大冒顶垮面特大事故，零打碎敲顶板事故大幅度下降，全省顶板事故下降30。但是，2023年以来，全省煤矿重大顶板事故时有发生，零打碎敲顶板事故也频繁发生，顶板事故上升到占全部事故的50%左右;2023年全省煤矿原煤死亡165人，其中，顶板事帮死亡58人，占35 % ;2023年全省煤矿原煤死亡104人，其中，顶板事故死亡53人，占51 % ;2023年全省煤矿原煤死亡97人，其中，顶板事故死亡27人，占27 .8 % ,2023年全省煤矿原煤死亡49人，其中，顶板事故死亡18人，占36 .7%。 2 .1顶板事故分析 (1)发生时间:早班占34.8，中班占26.1，夜班占39.1。夜班事故较多的缘由，主要是工人休息不好，精力不集中，简单无视工程质量;另外，矿领导夜班下井少，放松了安全治理和安全检查。 (2)顶板条件:砂岩等坚硬顶板比拟完整，简单麻痹大意，事故占全部顶板事故的53.6;泥、碳质页岩等较碎顶板，因易发生漏冒顶事故而引起重视，因此，事故仅占6%。 (3)发生地点:采煤面上下端头、出口是顶板事故多发地点，此处是支承压力叠加区，当前移运输机头、机尾时造成大面积空顶，加之平常支护密度小，特别支护质量差，造成的冒顶事故占20%。 (4)发生工序: 放炮:采煤工作面放炮后或采煤机过后支护不准时，长时间大面积空顶擂煤，此时测定的顶板下沉速度是日常的3倍以上，极易发生离层冒顶，顶板事故占37%以上。 回柱:采煤工作面回撤支柱，顶板活动加剧，顶板下沉速度是日常的10倍，顶板极易跟下伤人，顶板事故占32%。 (5)支护强度低:采煤工作面90%的顶板事故是由于支柱初撑力低，底板软支柱钻底，支护强度底，造成顶板下沉、离层、冒落。 (6)地质构造:采煤工作面因过断层，过老酮子，煤层条件、顶底板岩石性质发生变化，没有准时实行特别支护措施，发生冒顶事故占11 .7 %。 (7)掘进工作面:掘进放炮后的顶板下沉速度是距迎头2m以外的2倍，不使用前探梁，空顶作业，前十架棚不联锁加固，造成片帮冒顶事故。 (8)巷道穿插点三叉门、四叉门处，支承压力叠加，空顶面积大，不使用双抬棚加强支护，造成片帮冒顶事故。 (9)整修巷道:不先进展加固支护，不先支后回，造成片帮冒顶事故。 (10)冲击地压:冲击地压发生主要与矿井的开采深度、煤岩物理力学性质、采掘工艺及其它诱发因素有关。山东省从1966年到2023年共发生破坏性冲击地压229次，死亡23人，重伤44人。 2 .2现场有用顶板治理技术措施 (1)采煤工作面主要抓好“二个质量，三个环节” 二个质量:支柱(架)的质量，必需按规定定期检修、试压，确保零部件完好;使用木支柱，材质必需符合规定要求;支设质量，支柱必需迎山有力，按规定支设整齐、稳固、接实顶、底板。三个环节:泵站压力，单体液压支柱必需达18MPa，乳化液浓度12%;综采支架必需达30 MPa，乳化液浓度35%。 底板松软，要穿铁柱鞋，支柱钻底不得超过10cm;每班必需进展二次(屡次)补液。升柱时，若活柱一触顶即停顿注液，初撑力仅达55kN/根。因此支柱注液时，活柱触顶后应连续注5s。 (2)正确使用采煤工作面四种特别支护 端头出口支护:使用一梁三柱的四对八根长钢梁或双楔梁，必需成对、交替、迈步支护;石灰岩顶板，端头支护密度要大于工作面的支护密度;综采工作面要使用端头支架。 贴帮支护:主要是支护要准时，防止机炮道顶板下沉、离层和煤壁片帮。现场实测，砂岩顶板的允许下沉值为150200 mm，允许悬露时间为4060 min，泥岩、碳质页岩顶板的允许下沉值为160190 mm，允许悬露时间为30 min。 切顶支护:应使用戗柱、戗棚或丛柱加强支护，尽量不使用木垛，因其抗压力量仅 120kN，抗推力仅20kN。 必留前支护:在上下平巷的原支护下，使用两排支柱、顶梁支护，高度综采不低于1 .8m，其它不低于1 .6m;初撑力不小于50kN，超前支护范围:依据实测，砂岩顶板为3040m,石灰岩顶板为18-25m，泥碳质页岩顶板为1320m ,“三软煤层”为80100m。采煤工作面前方支承压力带一般在30-50m，其猛烈影响区在825m,稳压区在50130m。 (3)重点抓好采煤工作面初次放顶 从开切眼推动开头，要组织各业务部门依据现场实际，制定初次放顶特别措施，落实责任，并抓好措施落实，实行调度牌板重点治理，直至初次放顶完毕。 在采煤工作面内和上下平巷设观测点，使用顶板动态仪观测超前支承压力变化状况，结合矿压显现进展综合猜测预报，严防发生初次来压垮面冒顶事故。 (4)仔细做好作业规程的编制和实施 抓好十个环节:规程编制、会签审批、传达学习、工人签字、工人考试、学习补考、成绩登记、现场实施、定期复查、修改补充。 2及日寸补充十种特别措施:初次来压、采场收尾、断层构造、开采煤柱、伪顶开采、过破裂带、过老巷道、过老空区、过冒顶区。 (5)巷道顶板治理 推广应用光爆锚喷和“三小”技术:山东省1976年开头光爆锚喷，目前已从全岩巷道进展到全煤巷道、从硬岩巷道进展到软岩巷道、从静压巷道进展到动压巷道;支护材料从锚杆到锚网、锚W钢带、锚梯形钢筋梁等并推广应用了小钻头(32mm)、小锚杆(27mm)、小药卷(27mm乳化炸药)。 巷道稳定状况及锚杆长度确定:巷道顶板为泥页岩，距迎头30m以外趋于稳定状态，其松动范围为0.51 .2m;巷道顶板为泥碳质页岩，松动范围为1 .22 .0 m;巷道顶板为石灰岩，距迎头70m以外趋于稳定，其松动范围为0.4m;巷道顶板为砂岩，距迎头10m以外趋于稳定，其松动范围为1.0-1 .2m。无论何种锚喷巷道，锚杆的锚固力均应到达2040kN。 前探梁的使用:巷道掘进迎头，除坚硬岩石、石灰岩顶板外，都必需使用前探梁;前探梁的材料有钢管、工字钢、轻型钢轨等;前探梁的种类有吊挂式，一般为木棚支架使用，常用一梁二环或一梁三环;工字钢支架一般用可调式和卡环式;拱型金属支架一般用卡栓式;锚喷支护一般用吊环式，吊环的螺母与锚杆连接。 沿空送巷及留设煤柱:依据观测，采煤工作面两侧支承压力影响范围为:压力降低区为07m，上升区为730 m,所以应在采煤工作面两侧7m以内进展沿空送巷，不行在采煤工作面两侧7 - 30范围内留设护巷煤柱，如必需留设护巷煤柱，应不小于30m。 2 .3支护设计 (1)支护设计要依据煤层地质资料，定量估计顶板运动规律和支架围岩关系，做出针对性设计。因此，正确确定支柱在采场的实际支撑力量和合理支护强度(亦俗称顶板压力)是计算合理支护密度的关键。 支护设计中，支柱实际支撑力量与支柱在采场实际工作状况、增阻过程、支撑不匀称状况和采煤工作面的倾角、采高等因素有关，其计算为: Rt=kg×kz×kb×kh×ka×R 式中:R支柱额定工作压力。 K支柱阻力影响系数（见表1） 740)this.width=740“ border=undefined> 支护强度(亦俗称顶板压力)确实定 支护强度确实定原则应是防止顶板发生剪切、滑动、冲击、冒落，抑制顶板消失台阶下沉、破裂、离层、冲击载荷。 可依据以下三种方法结合现场实际确定: A)可采纳阅历公式计算支护强度 Pt(48)×h×r ( t/m) 式中:h采高(m) r顶岩容重( t/ m一般为2 .5) B)采纳现场矿压实测工作面来压最大平均支护强度 C)可参照山东煤矿主采煤层采煤工作面顶底板分类标准结合本矿煤层顶底板实际条件确定支护强度。 采煤工作面合理支护密度 NPt/ Rt(根/m) 式中:Pt支护强度( t/ m) Rt支柱实际支撑力量(t/根) (2)底板掌握 据测定，底板软，支柱钻底，支撑力下降66%;假如垫木鞋，支柱压入木鞋12cm，支撑力下降65；加果戴木帽，活柱顶入三分之一，支撑力下降76。因此，必需非常重视对底板进展掌握，应依据底板比压合理选择铁柱鞋，不使用木鞋和戴大木帽，防止支柱钻底。 (3)合理控顶距选择: 采煤工作面合理控顶距确定原则，坚硬顶板适当大些，松软破裂顶板适当小些，一般为3一4硐。 2 .4采煤工作面顶底板分类 山东省在1997年，依据有关标准，在对大量矿压观测资料分析、讨论的根底上，完成了山东煤矿主采煤层采煤工作面顶底板分类标准，依据山东省煤层实际条件，又重新整理成各矿区顶底板分类表，便于进展支护设计和技术治理。 (1)直接顶稳定性的分类指标为:岩性、厚度、初次垮落步距、综合弱化常量、单向抗压强度、等效抗弯力量。 按其稳定性分四类:不稳定、中等稳定、稳定、特别稳定。 (2)老顶来压强度的分类指标为:岩性、厚度、初次垮落步距初次来压当量。 按其初次来压和周期来压显现程度分四级:来压显现不明显、明显、剧烈、极强。 (3)底板稳定性分类指标为:岩性、允许底板载荷强度、允许底板刚度、允许底板单向抗压强度。 按其抗压入程度分五类:极软、松软、较软、中硬、坚硬。 3完毕语 “祝故多藏于隐藏，而发于人之所忽，只要仔细总结阅历，吸取教训，分析事故发生的缘由和规律，实行针对性的措施，强化责任感、使命感和紧迫感，扎实有效地抓好事故多发专业的综合治理，仔细落实事故隐患整改措施，超前预防，就肯定能杜绝重特大事故的发生，实现煤矿生产的长治久安。