(一)復合頂板推垮型胃頂的預防
復合頂板是由下軟上硬不同巖性的巖層組成,軟硬巖層間夾有煤線(xiàn)或薄層軟弱巖層(如,泥巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等),下部軟巖的厚度一般大于0.5m,面且不大于3.0m
復合頂板推垮型冒頂是由于支架的初撐力及剛度不夠時(shí),軟巖層發(fā)生離層又由于原生及采動(dòng)裂隙所切割,因此在頂板軟巖層中形成一個(gè)裂開(kāi)的六面體當六面體傾斜下方產(chǎn)生冒頂,或工作面按偽仰斜布置時(shí),六面體滑向傾斜下方或滑向采空區,即產(chǎn)生向傾斜下方或向采空區的推力此時(shí)如果圍巖對六面體的摩擦阻力小于六面體滑向下方或采空區的推力,采場(chǎng)支架抵抗不住側向推力,因面就失穩傾倒發(fā)生推垮型冒頂。
復合頂板推垮型冒頂的主要防治措施包括:
(1)摸清頂板情況,確切掌握復合頂的巖性、巖層分布、厚度結構及有無(wú)軟弱夾層等,以便采取針對性的控制措施。
(2)提高支柱的初撐力及剛度,盡可能使用單體液壓支柱配合金屬接頂梁。按照《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標準化標準》規定,架設單體液壓支柱初撐力:80mm的支柱初力大于60kN,100mm的支柱初撐力大于90kN。擦式金屬支柱必須使用5t液壓升柱器升柱底板松軟時(shí),支柱要穿“鐵鞋”,控制鉆底量<100mm液壓支架初撐力不低于規定規定值的80%
(3)凡是有偽頂或頂板破碎的工作面,初采時(shí)不得推采開(kāi)切眼的另一幫煤柱,或提前摘隙貼幫支柱。
(4)工作面應布置成偽俯斜方向推進(jìn),使垂直工作面方向的向下傾角達4~6井盡可能避免仰斜開(kāi)采。
(5)巷道掘進(jìn)時(shí),應盡量避免挑復合頂掘進(jìn),對漏頂或空頂要及時(shí)充填嚴實(shí)。
(6)避免工作面布置成與上、下順槽小于45°的銳角相交。
(7)初次放頂期間,應適當加大控頂距,一般采用5~6排成5~7排控頂以便增設木垛及戧棚特殊支架。第一次放頂以回兩排柱、夠開(kāi)切眼寬度為宜。采高較大時(shí),應適當降低采高,使軟巖冒落高度超過(guò)采高,但最低采高以不小于1.4m為宜,初次放頂完成后,再恢復正?？仨斁嗪筒筛?/span>
(8)條件許可時(shí),在工作面關(guān)鍵地點(diǎn),或沿工作面傾斜方向布置錨桿錨固復合頂?；蛘?span style="text-indent: 2em;">在初次放頂期間采用“整體支架”,如用聯(lián)柱器把每排支柱從工作面上端至下端連接起來(lái),以增加其整體穩定性。
(二)堅硬頂板壓垮型頂的預防
當煤層頂板是整體厚層硬巖層,如砂巖礫巖、砂礫巖等,其分層厚度大于5.0~6.0m時(shí),它們冒落前懸頂面積大(從幾十、幾百,甚至達幾千平方米),冒落塊度大(從1~10m長(cháng),甚至10~20m長(cháng)),范圍大(沿工作面幾十米,甚至大半個(gè)工作面切頂冒落)。這樣大面積的頂板在極短時(shí)間內冒落下來(lái),不僅會(huì )產(chǎn)生嚴重的沖擊破壞力,面且更嚴重的是會(huì )把已采空間內的空氣瞬間擠出,形成巨大的暴風(fēng),破壞力極大。
防止和減弱大面積冒頂危害的原則是:改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì),以減小頂板懸露面積及目落面積,減小頂板冒落高度,降低空氣排放速度。具體做法包括:
(1)堅持支護質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監測,掌握老頂活動(dòng)規律主要掌握初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距,監測支柱工作阻力、頂板下沉量及下沉速度、支柱下縮量、下縮速度及其變化情況等。
(2)根據初次來(lái)壓及周期來(lái)壓大小,加大工作面支護強度及密度,沿煤壁增設貼幫柱,沿放頂線(xiàn)支設叢柱或密集支柱,或配合戧棚及木垛強化支護。在條件適應的工作面,盡可能采用切頂墩柱。綜采工作面以采用垛式液壓支架為宜。
(3)減小每次放頂步距,以一排支柱的步距為宜,最多不超過(guò)兩排支柱并適當加大控頂距(一般最大控頂到6~7排),以提高采場(chǎng)總支撐能力及有效支護空間
(4)必要時(shí)采用人工強制放頂。所謂強制放頂,就是用爆破的方法人為地將頂板切斷,使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制頂板冒落面積減弱頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力。形成矸石墊層,則可以緩和頂板冒落時(shí)產(chǎn)生的沖擊波和暴風(fēng)
(5)積極推廣頂板高壓注水。從工作面槽向頂板打深孔,進(jìn)行高壓注水,注水泵最大壓力可達15MPa。頂板注水可起到弱化頂板和擴大巖層中的裂隙和弱面的作用,將表面的強度明顯降低。
嚴格執行《生產(chǎn)礦并質(zhì)量標準化標準》內關(guān)于頂板管理的規定,要求控頂范圍內頂底移近量按采高≤100mm/m控制,不出現臺階下沉。如,出現臺階下沉,無(wú)論有無(wú)懸頂,均應適當加大控頂距,待煤壁側至少有兩排支柱空間的安全空間后才能回柱放頂如出現較大懸頂,又呈現臺階下沉時(shí),必須進(jìn)行人工強制放頂或采取加強支護及監控措施。
三)金屬網(wǎng)假頂下推垮型冒頂的預防
這類(lèi)冒頂多在初次放頂前或初次放頂過(guò)程中發(fā)生。
工作面在進(jìn)行各種工序時(shí)都可能發(fā)生推垮型冒頂工作面傾角較大采用摩擦式金屬支柱的工作面容易發(fā)生此類(lèi)冒頂。
其發(fā)生的原因有:
(1)在堅硬頂板或直接頂厚度小,其上是堅硬頂板條件下,由于上分層冒落高度小在切割眼處、停采線(xiàn)處、上下順槽處網(wǎng)上碎矸之上存在空隙。當下分層開(kāi)采達到一定跨度時(shí),空隙上方堅硬頂板斷裂移動(dòng)產(chǎn)生較大的推力或沖擊力造成推垮型冒頂。
(2)由于上分層冒落大塊石,第二分層工作面回柱放頂時(shí)開(kāi)始出現大塊石的懸頂,因此隨著(zhù)工作面推進(jìn),大塊矸石失去平衡產(chǎn)生旋轉運動(dòng),導致側向推力推垮網(wǎng)下支架?；蛴?/span>于網(wǎng)上大塊矸石之間存有空隙,因此回柱放頂后,大塊石沿網(wǎng)移動(dòng),造成推垮型冒頂(3)當工作面傾角較大時(shí),在放炮及回柱等工序影響下由于支架初撐力低、支柱扎底,工作面出現網(wǎng)兜,因此帶動(dòng)支柱向下傾斜以致失穩傾倒。當網(wǎng)兜向下推力超過(guò)網(wǎng)邊連接力時(shí),便出現撕網(wǎng)發(fā)生漏垮型冒頂,或當初次放頂時(shí)網(wǎng)邊被壓住未放落下來(lái)造或網(wǎng)兜,發(fā)生推垮型冒頂。
(4)在傾角大于30°的煤層中,當冒落矸石不能立即充滿(mǎn)采空區時(shí),隨著(zhù)回柱放頂由下向上進(jìn)行,冒落矸石由上向下流動(dòng)造或工作面上部網(wǎng)上抽空及采空區抽空狀況。當上覆巖層繼續垮落時(shí),造成推垮型冒頂。
金屬網(wǎng)下推垮型冒頂的主要預防措施包括:
(1)對上分層頂板的冒落狀況,通過(guò)在開(kāi)切眼內現察,或從上下順槽掘進(jìn)探巷觀(guān)察,發(fā)現有懸空的斷裂老頂或大塊矸石時(shí),應及時(shí)采取預防性控制措施。
(2)嚴格執行《生產(chǎn)礦井質(zhì)量標準化標準》關(guān)于鋪設假頂的規定:金屬網(wǎng)等假頂鋪設整齊連接搭接符合規定冒頂區不撕網(wǎng)分層工作面必須把分層煤厚和鋪網(wǎng)情況及時(shí)記載在(1:500)圖上;上分層工作面要加強觀(guān)察,假頂上冒落大塊巖石(>2.0m)要及時(shí)上圖,要有灌漿(或灑水)系統和措施保證灌漿(或灑水)質(zhì)量符合規程要求。
(3)推廣菱形網(wǎng)假頂及網(wǎng)下綜機開(kāi)采,高檔普采工作面推廣Ⅱ型長(cháng)鋼梁控制金屬網(wǎng)假
頂。除最下分層外,一律穿鐵鞋,以便提高支柱的初撐力及剛度。
(4)通過(guò)人工放頂、爆破開(kāi)切眼,采空區一側煤壁,應盡可能增加第一分層采空區充填
高度。同時(shí)適當降低第二分嚴起始開(kāi)采高度,以減小采空區冒落空隙。盡可能延長(cháng)上、下分
層開(kāi)采間隔時(shí)間,促使頂板再生。
(5)初次放頂壓網(wǎng)時(shí),應沿切頂線(xiàn)剪網(wǎng)并從放頂起始處橫向剪網(wǎng),使之一開(kāi)始形成冒
落豁口,將網(wǎng)放落到底板上。
(6)適當加大控頂距,采用木垛及戧棚特殊支架,使工作人員處在有效支護空間內。煤層傾角25以上時(shí),切頂排加打反傾斜戧柱,靠煤壁的兩排支柱用聯(lián)柱器全部聯(lián)緊,必要時(shí)支設雙排交叉布置的木垛。
