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2010年安全工程师《安全生产技术》复习资料(62)

2010-04-07 09:40  来源:  字体:  打印

  弄清采场范围内冒顶事故发生的原因和规律,对冒顶的预防和处理有着十分重要的意义。

  1.事故发生的原因及地点

  采煤工作面自开切眼推进到停采线,顶板运动和矿压显现特征可分为两个发展阶段,即老顶第一次来压前的来压阶段和老顶来压完成后的正常推进阶段。对近几年重大冒顶事故的分析可知,约80%的顶板事故发生在第一次来压阶段,其中71%发生在老顶来压之前,只有29%发生在老顶来压时。

  初次来压前,老顶两端由煤壁等高支承,下沉量很小。工作面采用支撑力较低的增阻支柱支护,支柱上压力很小。在支柱上没有明显压力显现的情况下,直接顶的突然运动很容易将支柱推倒,引起推垮事故。

  在正常推进阶段,老顶来压时冒顶事故,从机理上讲原因有二:

  一是工作面推至老顶周期来压步距前时,老顶下沉量最小,如果支架阻力不够或支护特性不合理,就会造成直接顶与老顶的离层。老顶来压时对直接顶形成冲击,造成推垮工作面事故。

  二是采用木支架等刚性支架,在老顶来压时易被压断,失去支护能力,工作面被压垮。

  在第一次来压阶段0~30m范围内发生的伤亡事故中,有50%以上发生在工作面推进不到10m的范围内,亦即工作面正处于开始推进的阶段,其中,多数发生在进行第一次放顶期间。其原因是该部位的老顶、强度高的直接顶上位岩层悬露跨度小,挠曲下沉不明显,支架承压小,容易在下位岩层切断时垮落。沿工作面倾斜方向,距离上出口10m内事故比临近下出口部位事故要多得多,这主要是受上侧采空区未受到良好支承的上覆岩层作用影响,工作面顶板完整性遭到破坏而造成的。

  2.事故类型及作用力

  研究表明,在严重切顶事故中,由直接顶运动造成的占绝大多数,由老顶大面积运动造成的也相当可观。这说明,提前预报直接顶和老顶来压的时间和位置,采取相应的措施,避免严重切顶事故是完全可能的。

  统计表明,工作面推垮事故在顶板事故中占的比例较大,而在因直接运动所造成的垮面事故中,推垮性事故所占比例更大。这说明,在单体支柱工作面对顶板来压,尤其是直接顶来压,要着重解决支架稳定性的问题,要采用初撑力高的支柱以及合理的支护方式等。

  在压垮事故中,老顶来压造成事故所占的比重较大,且多发生在木支柱工作面。实践证明,目前采用单体液压支柱支护的工作面,由于初撑力高,可缩量大,工作阻力比较均匀,可以大幅度地减少垮面事故。

  3.事故的范围

  多起切顶事故中,全工作面塌垮的情况较少,这说明除了直接顶和老顶来压可能分段进行外,各过程的操作及支护状况也有影响。例如,在直接顶已在煤壁附近裂断的情况下,采煤机盲目高速推进,大面积空顶或支护质量不高,极易在直接顶和老顶大面积运动时造成推垮工作面的事故。此外,多数倾斜方向推垮性事故都是在首先出现了局部冒顶之后发生的。

  4.发生事故的煤层条件

  绝大多数的顶板事故发生在中厚及厚煤层条件下,薄煤层顶板事故较少。厚煤层下分层开采时的事故比重较大。其原因主要是在假顶下,特别是工作面刚开始推进时,直接顶胶结不牢,很容易发生局部冒顶,诱发大面积推垮工作面的事故。

  据统计,有一半的顶板事故是发生在倾角大于20mm的煤层条件下的,而在推垮性事故中,所占比重更大。这是因为煤层倾角愈大,顶板运动时沿倾斜下滑的危险也愈大(下滑分力大,阻力小)

  大型推垮性事故中,有许多是发生在岩层强度差别较大的复合顶板下。但第一类复合顶板(即由低强度的直接顶与高强度的老顶相结合),由于冒落厚度大,能够充填采区,阻止直接顶向采空区运动。因此、只有在煤层倾角较大时,才会造成自倾斜方向推垮工作面的事故。而第二类复合顶板(即直接顶本身上硬下软),在一般情况下自倾斜和向老槽方向推垮工作面的事故都易发生,因此,是最危险的顶板。

  5.发生顶板事故的工艺技术条件

  发生顶板事放,与采场的支护类型有关。采用金属摩擦支柱的顶板事故次数最多,全部木材支护的次之、而单体液压支柱工作面顶板事故则是个别现象。主要是当前应用的摩擦式金属支柱初撑力低、阻力受操作质量等人为因素影响很大,承载不均,可靠性差。木支架则是由于“顶不紧,抗不住”而造成的。工作面支护尽量采用初撑力大,可缩量大,阻力可靠的单体液压支柱。

  从统计中可以看到,采煤、放顶操作引起的顶板事故几乎各占一半,说明工艺操作引起顶板支承失衡是顶板大面积运动的一个重要条件。因此,通过矿压观测的方法,掌握顶板所处的状态,在进行采煤、放顶等工作之前,采取针对性措施,对于防止顶板事故是非常必要的。

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