煤矿顶板管理(2).ppt
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1、掘进顶板管理主要内容一、近年顶板事故概况一、近年顶板事故概况二、矿山压力概括二、矿山压力概括三、巷道支护三、巷道支护四、掘进顶板管理四、掘进顶板管理五、顶板事故的致因及防治五、顶板事故的致因及防治六、顶板事故的处理六、顶板事故的处理第一章 近年顶板事故概况v(一)2004-2008年顶板事故统计通过柱状图,我们可以清晰的看出,顶板事故逐年在下降,企业与职工的安全意识逐年提高。(二)(二)、顶板事故在煤矿事故中的比重、顶板事故在煤矿事故中的比重23.59.933.552.316.139.3725.620.3961.574.12.25.2529.51.772.8812.720.161.020.82
2、.4811.288.810102030405060123456789101112事故次数占百分比死亡人数占百分比%横坐标:事故次数及伤亡人数纵坐标:事故次数及伤亡人数百分比 事故性质1水灾事故;2瓦斯煤尘爆炸;3顶板事故;4火灾事故;5瓦斯窒息中毒事故;6煤尘爆炸事故;7提升运输事故;8其他;99自救伤亡;10机电;11煤与瓦斯突出;12爆破顶板事故是在煤矿事故中占的比重为第三位,可见,顶板事故是煤矿事故中易发、频发的。三、顶板事故的特点三、顶板事故的特点顶板事故具有四个属性(一)突发性(一)突发性(二)灾难性(二)灾难性(三)破坏性(三)破坏性(四)继发性(四)继发性第二章 矿山压力概况 原
3、岩应力;二次应力场;矿山压力;矿山压力显现;矿山压力控制;自重应力;构造应力;支承压力。以上都是矿山压力统筹范围之内,下面主要介绍巷道掘进时,顶板所受围岩压力的影响。一、巷道围岩压力v地下岩体在开挖以前,由于自重和构造所引起的应力是处于平衡状态。v当开掘巷道或进行回采工作时,破坏了原来的应力平衡状态,就会引起岩体内部应力的重新分布。v表现为巷硐周围煤、岩体产生移动、变形甚至破坏,直到煤、岩体内部形成一个新的应力平衡状态为止。v在此过程中,巷道本身或安设在其中的支护物会受到各种力的作用。这种由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中
4、和其中的支护物上所引硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力,起的力,就叫做“矿山压力矿山压力”。(一)矿山压力与矿山压力显现基本概念在矿山压力的作用下,会引起各种力学现象,如顶板下沉,底板臌起,巷道变形后断面缩小,岩体破坏散离甚至大面积冒落,煤被压松产生片邦或突然抛出,支架严重变形或损坏,充填物被压缩,以及大量岩层移动地表塌陷等等。这些由于矿山压力作用,使围岩、煤体和各种人工支护物产生的种种力学现象,统称为“矿山压矿山压力显现力显现”。巷道掘进阶段()掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动,故一般情况下矿压显现不会很剧烈.无采掘影响阶段()顶底板移近速度比掘进期间要小得多,故巷道基本
5、上处于稳定状态。采动影响阶段()采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。采动影响稳定阶段()这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对稳定的阶段,故其围岩移动特征基本上与无采掘影响阶段类似。二次采动影响阶段()二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似,但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用,二次采动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。巷道矿山压力显现断层与褶曲挤压与破碎带节理、裂隙煤层倾角开采深度上部煤层残留煤柱工作面推进速度采高与控顶距(二)影响工作面矿山压力显现的基本因素第三章第三章巷
6、道支护巷道支护 第一节 巷道矿压控制原理v巷道中的矿压显现是客观的自然现象,除了一些特殊情况外,在采掘过程中企图完全消除这种现象是不可能的。然而在掌握巷道矿压显现规律的基础上,以岩石力学理论为指导,有可能在不同程度上减轻矿压显现对巷道的危害,从而达到安全生产和取得较好技术经济效果的目的,这是巷道矿压控制的基本任务。v巷道矿压控制的三类方法及途径:第一类:巷道保护 第二类:巷道支护第三类:巷道维护(维修)v目前所采用的各种矿压控制方法,从其对付矿压的原理来看不外“抗压”、“让压”、“躲压”、“移压”等几种。巷道巷道矿压矿压控制基本原理及途径控制基本原理及途径控制方法基本原理具体措施举例主要优缺点
7、抵抗矿压(抗压)提高支架的支撑能力或支护密度,用加强支护的手段去抑制或减少围岩移动,增强巷道抗变形能力以对付矿压的作用1.增大型钢重量,提高支架承载能力2.增加支护密度3.充填支架背后空间巷道布置地点及掘进时间可不受限制,但为此要消耗大量支护材料,支护劳动量大,使开采费用大幅度提高忍让矿压(让压)在采用适当支护措施和保持支架本身不遭受严重破前提下,容忍围岩产生一定变形,以释放掉一些能量(也称应力释放)1.采用有一定工作阻力的大可缩支架2.为巷道受压收缩预留备用断面3.容忍巷道底鼓然后进行机械化起底可在一定程度上利用围岩自承力,减轻支架受载,应用得当可实现无维修护巷,对生产极为有利,但会增加支架
8、结构的复杂性或多支出掘进与起底费用躲避矿压(躲压)将巷道布置在应力经重新分布后岩体已处于卸载状态的天然低应力区,从时间上和空间上躲开高压力的作用1.在煤体边缘或煤体下放的低压区内布置巷道2.错过高压作用的时间,等压力充分稳定后再掘巷可在不同程度上减轻巷道受压,有利于支护工作,但有时要多开一些辅助巷道(如联络眼等),或要求延迟掘进时间,不利于采掘接替工作转移矿压(移压)通过人为方法使巷道围岩受到松动,形成卸载槽孔或其他形式的卸载空间,迫使载荷转移到离巷道较远的地点,达到减轻巷道受压的目的1.在巷道或底板中形成卸载槽孔2.宽面掘进或在巷旁故意留出卸载空间3.用跨采工作面使巷道得到卸载巷道布置地点及
9、掘进时间可不受限制,但要增加与采用卸载措施有关的额外费用第二节第二节巷道支护及其材料巷道支护及其材料v传统的巷道支护有木支护、料石及混凝土砌碹、矿工钢支护、U型钢支护。目前,广泛采用的有锚杆支护以及喷射混凝土支护。v一、木材支架一、木材支架 v二、二、料石和混凝土砌碹v三、金属支架:承载能力大,可多次复用,储运方便,安装容易及迅速等优点。各掘进区在掘进巷道过程中大多使用的是金属拱形支架,规格有:14 m2 拱形支架,13.36 m2拱形支架、10.4m2拱形支架做切眼时使用一板三柱或者7平方拱支护。10.4m2拱形支架(一)拱形支架支护(一)锚杆支护1.普通圆钢粘结式锚杆2可拉伸锚杆3高强度和
10、超高强度锚杆4管缝式锚杆5可切割锚杆和可回收锚杆6桁架锚杆7组合锚杆种类锚杆悬吊作用锚杆悬吊作用锚杆悬吊作用锚杆悬吊作用锚杆支护对巷道稳定性的影响锚杆支护对巷道稳定性的影响一一 (2 2)锚杆组合作用锚杆组合作用锚杆组合作用锚杆组合作用锚杆支护对巷道稳定性的影响锚杆支护对巷道稳定性的影响二二 图图图图4-114-11(3 3)锚杆挤压作用锚杆挤压作用锚杆挤压作用锚杆挤压作用锚杆支护对巷道稳定性的影响锚杆支护对巷道稳定性的影响三三第四章第四章 掘进巷道顶板管理掘进巷道顶板管理一、掘进巷道顶板管理的主要内容 (1)掌握巷道开掘后围岩体的范围及围岩应力分布情况。根据影响巷道围岩应力的因素:围岩的性质
11、、巷道所处的深度、巷道周围的地质构造、水文变化、巷道的断面形状尺寸等,了解围岩应力分布情况及在此应力作用下围岩的变形和位移后,才能选择合适的支护材料、支护形式,达到维护巷道的目的。(2)从有利于巷道围岩的稳定性出发,合理选择巷道的施工方法,减少各工序对顶板管理的影响。(3)按作业规程规定控制工作面空顶距离和临时支护的长度,尽可能缩短工作面空顶时间和临时支护巷道的长度。(4)施工中,做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。施工中和竣工时,按国家煤矿安全监察局颁发的井巷工程质量标准进行检查和验收。二、掘进工作面顶板安全管理分类二、掘进工作面顶板安全管理分类 A类顶板安全管理类型:巷道坡度20以上、
12、过断层破碎带、揭煤以及顶部为煤的半煤岩、采用非常规方法施工大断面峒室、综采面扩切巷、煤仓、交叉点(十字头)施工、冒顶处理等。B类顶板安全管理类型:巷道坡度1020、煤巷施工断面13m2、顶底板松软破碎、构造比较复杂以及巷道开门、贯通、提(落)巷、开钻场、小水仓、工具室、碴峒、过老空老巷等。C类顶板安全管理类型:不具备A类、B类作业特征的顶板安全管理类型。各类顶板安全管理类型应采取的管理办法:各类顶板安全管理类型应采取的管理办法:A类:必须制定顶板管理专项技术措施,区队长(支书)及主管业务科室管理人员现场跟班,当班带班领导到作业地点巡查一次,发现问题,落实责任,及时处理。B类:必须制定顶板管理专
13、项技术措施,跟班队长现场跟班,业务主管部门每天必须有人巡查。C类:按正常作业管理程序进行管理。三三、巷道掘进期间日常顶板管理工作、巷道掘进期间日常顶板管理工作 (1)(1)敲帮问顶。上班进入工作面,打眼放炮前均应敲帮问顶,敲帮问顶。上班进入工作面,打眼放炮前均应敲帮问顶,处理隐患,排除不安全因素后再作业。处理隐患,排除不安全因素后再作业。(2)(2)控制工作面空顶距离,超过规定的空顶距应先支护后掘进。控制工作面空顶距离,超过规定的空顶距应先支护后掘进。(3)(3)单孔长距离掘进,要经常检查工作面后方支架的情况,对单孔长距离掘进,要经常检查工作面后方支架的情况,对断梁折腿或变形严重的支架,应加固
14、修复。修复巷道时,修断梁折腿或变形严重的支架,应加固修复。修复巷道时,修复地点以里的人员应全部撤出,预防冒顶堵人。工作面因放复地点以里的人员应全部撤出,预防冒顶堵人。工作面因放炮,崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。炮,崩倒的棚子应由外向里逐架扶棚复位。(4)(4)熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因,加强日常检查,采用熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因,加强日常检查,采用针对性措施,预防冒顶片帮事故的发生。针对性措施,预防冒顶片帮事故的发生。三、顶板管理的措施(一)(一)架棚巷道架棚巷道的顶板管理的顶板管理 1.1.工作面迎头安全设施工作面迎头安全设施(包括前探梁的结构、材质、使用包括前探梁的结构、材质
15、、使用方法,必须在作业规程中明确规定。方法,必须在作业规程中明确规定。架棚巷道掘进工作面迎头必须使用前探梁,严禁空顶作业。架棚巷道掘进工作面迎头必须使用前探梁,严禁空顶作业。2.2.巷道采用型钢支护的,必须使用机械扳手安装卡缆和巷道采用型钢支护的,必须使用机械扳手安装卡缆和使用数字式扭力扳手检测扭矩。使用数字式扭力扳手检测扭矩。36U36U卡缆紧栓扭矩不小于卡缆紧栓扭矩不小于260Nm260Nm,29U29U不低于不低于200Nm200Nm 3.3.煤层巷道掘进必须采取注水措施。架棚巷道过老空、老煤层巷道掘进必须采取注水措施。架棚巷道过老空、老巷、断层破碎带、遇松软煤巷、断层破碎带、遇松软煤(
16、岩岩)层时,必须采取措施增加支层时,必须采取措施增加支护强度;顶煤(岩)松软破碎时要采取先挺后进或先注后进护强度;顶煤(岩)松软破碎时要采取先挺后进或先注后进措施,超前控顶。措施,超前控顶。(二二)巷道开)巷道开门门时的顶板管理。时的顶板管理。(1)(1)开掘地点要选在顶板稳定,支护完好并目避开地质构造区、开掘地点要选在顶板稳定,支护完好并目避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。压力集中区、顶板冒落区。(2)(2)新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角 (最好大于最好大于4545)。(3)(3)必须加固好开掘处及其附近的巷道支架,若近处有空顶空必须加
17、固好开掘处及其附近的巷道支架,若近处有空顶空帮情况,小范围的可加密支架,背好帮顶;大范围的应用木帮情况,小范围的可加密支架,背好帮顶;大范围的应用木垛接顶处理,同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子垛接顶处理,同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子进行加固,其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。进行加固,其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。(4)(4)新巷开掘施工,要打浅眼、少装药、放小炮,或用手镐新巷开掘施工,要打浅眼、少装药、放小炮,或用手镐挖掘的方法,尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。挖掘的方法,尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。(5)(5)新巷开掘处要及时进行支护,尽量缩短顶板暴露时间和新巷
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