《安全管理论文》之工作面老顶初次垮落机理的探讨 VIP专享VIP免费

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...