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《安全管理论文》之工作面老顶初次垮落机理的探讨 VIP免费

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工作面老顶初次垮落机理的探讨摘要:文章对闸河煤田具有特殊性的5煤层顶初次垮落机理进行了分析、探讨并制定了顶板管理的对策措施。关键词:老顶垮落;机理;探讨与对策1问题的提出5煤层是淮北矿区闸河煤田中南部矿井的主采煤层之一,据技术资料统计,5对矿井已回采了130余个5煤层工作面,其老顶初次垮落步距都在12~22m之间,80%以上集中在14~18m,属于较破碎、易垮落的顶板。但是,近几年来随着矿井开采深和火成岩侵蚀的影响,南部两对矿井相继出现了几5煤层工作面老顶初次垮落步距大幅增大到38~48m的情况,特别是3510工作面老顶初次垮落险些酿成重大顶板事故的使我们警醒!向我们提出了对这种具有特殊性的老顶初次垮落机理进行探讨、认识、搞好顶板安全技术管理的问题。(1)工作面概况:3510工作面位于351采区中部二区段,上限标高-283.6m,下限标高-344.8m,位于其上的4煤层因火成岩侵蚀严重而不可采,大面积侵入的4煤火成岩床构成了工作面上分层老顶。工作面倾斜长壁布置,放炮落煤,煤厚为2.0~3.4m平均厚2.8m,采高2.3m,倾角8°~12°,煤层赋存状况较稳定。工作面走向长390m,倾斜长157m,支护采用DZ25-25/100单体液压支柱,HDJA-1000金属铰接顶梁,支柱穿直径300mm塑钢柱鞋,棚距600mm,设计支护密度1.67根/m2,支护强度为490kN/m2,三四排管理,放顶步距为1.0m,采空区处理采用完全垮落法。(2)垮落经过。2003年11月8日夜班,3510工作面已回采放顶46m。外观看,采空区距放顶线10m以外垮落、充填比较充分(上端头附近20m垮落不充分),放顶线10m内悬顶达1500m2。当班放炮后正在攉煤、挂梁,在没有感觉到矿压异常的情况下,工作面突然来压,采空区顶板瞬间大面积切断垮落,顶板垮落挤压出的采空区暴风把腰巷距回采线10m处的一道简易反向风门冲垮,将距上出口20m处面向老塘取料的工人朱某仰面冲倒(事后分析朱某恰好在出风口位置),暴风刮起的煤矸微粒嵌入朱某面部浅表面,造成发毛细血管破裂。突然显现的冲击地压还造成工作面1/3的单体液压支柱三用阀被压坏漏液、10多根单体液压支柱被压折断、铰接顶梁被压成扁铁状,后两排支柱普遍钻底500~900mm。由于事发前对老顶垮落的困难和危害有所预见,管理上始终保持了高度的警惕,初次放顶安全技术措施执行严格,支柱初撑力基本都保持在80~90kN以上,放顶线全承载切顶支柱、单排挑棚齐全正规,才没有引发压(推)垮工作面,造成更大的事故及损失。2对老顶初次垮落机理的探讨分析2.1老顶的界定根据工作面地质资料,有一种观点:把煤层上覆的1.0~1.5m厚泥岩及4.7~5.2m厚的中细粒砂岩共同划分为直接顶,依据是砂岩之上有一层0.1~0.5m天然焦形成的弱面。笔者不同意这种划分,而认为:4.7~5.2m厚的中细粒砂岩顶板应属于老顶的一部分,一是其厚度>1.5~2.0m;二是岩性坚硬,在采空区悬顶长度大大超过2.0m而不跨落。所以,3510工作面的老顶应该由2部分构成:一部分为4.7~5.2m厚的中细粒砂岩及上覆的天然焦,另一部分为7.4~11.2m的浅绿色闪长岩。2.2垮落带与裂隙带的确定由于直接顶厚度仅1.0~1.5m,远不足采高的2~3倍,而2部分老顶的分层厚度都在5m以上,属于厚层难冒顶板,需要悬露相当大的面积后才会垮落。因此层位、岩性不同决定了其在断裂、旋转、下沉、垮落触矸的顺序,程度不同,显而易见:下分层老顶先于上分层老顶断裂、垮落;相对而言,下分层老顶处于垮落带,上分层老顶处于裂隙带。2.3老顶垮落机理的探讨分析通过对3510工作面初次放顶全过程的监测数据处理,分析,发现其老顶垮落分为4个阶段如表1,并具有以下机理:表1工作面压力显现统计表见表(1)回采2m后,泥页岩直接顶开始冒落,当放顶6~7m时,直接顶自上而下全部垮落,老塘充填高度1.5~2.0m。直接顶上部岩体没有断裂、下沉的迹象(8~10m后开始缓慢弯曲下沉)。(2)回采14~16m时,下分层砂岩顶板开始有较明显下沉并伴有断裂声响,但没有发生垮落;工作面后2排支柱有矿压显现,支柱工作阻力8~12Mpa,顶底板移近量50~100mm/m,回采17峒之后恢复正常。分析认为:这次来压是下分层老顶的初次来压,是下分层老顶双支点岩梁跨度达到一定跨距时,产生的断...

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