有響聲、掉渣、片幫、裂縫、脫層、漏頂等。
頂板大面積來壓是由堅硬巖層大面積冒落形成的。如砂巖和礫巖層等,其單向抗壓強度可達8.0-16.0kPa,甚至達20.0kPa。這些巖層是厚層整體結構,巖體中的層理、節理和裂隙不發育。
這些堅硬巖層有的直接覆于煤層上面,有的在煤層間有一薄層強度較大,因直接覆于煤層之上的頂板巖層堅硬,在采面初采時,頂板初次垮落步距達50m-70m,甚至達100m以上。
頂板大面積注意事項
冒落范圍不大時,如果遇險人員被大塊矸石壓住,可用液壓千斤頂等工具把大塊巖石支起,再將遇險人員救出,切忌生拉硬拽。
如果頂板沿煤壁冒落,矸石塊度比較破碎,遇險人員靠近煤壁位置時,可沿煤壁由冒頂區從外向里掏小洞(若遇險人員位置靠近放頂區,則可沿放頂區由外向里掏洞)架設梯形棚子(靠冒落區的一幫必須用木板背好,防止漏矸石),邊支護邊掏洞,直到把遇險人員救出。
,冒頂事故事先都有如下幾種預兆:
(1)發出響聲。巖層下沉斷裂,頂板壓力急劇加大時,木支架會發出劈裂聲,緊接著出現折梁斷柱現象;金屬支柱的活柱急速下縮, 也發出很大聲響。
(2)掉渣。頂板嚴重破裂時,出現頂板掉渣,掉渣越多,說明頂板壓力越大。
(3)片幫煤增多。因煤壁所受壓力增加,變得松軟,片幫煤比平時要多。
(4)頂板裂縫。頂板有裂縫并張開,裂縫增多。
(5)頂板出現離層。檢查頂板要用“問頂”的方法,俗稱“敲幫問頂”。如果聲音清脆表明頂板完好;頂板發出“空空”的響聲,說明上下巖層之間已經脫離。
(6)漏頂。大冒頂前,破碎的偽頂或直接頂有時會因背頂不嚴和支架不牢固出現漏頂現象,形成棚頂托空,支架松動而造成冒頂。
(7)有淋水。頂板的淋水量有明顯增加。
一般的預防措施應從以下幾個方面入手,才能有效防止冒頂事故:
(1)支架方式需和頂板巖性相適應,不同巖性的頂板要采取不同的支架方式。如較堅硬的頂板可采用點柱,而松軟易碎的頂板就要用棚子,并在梁上插上背板、背上竹笆。
(2)采煤后要及時支護。采煤機割煤后,受到輸送機彎曲度的限制,在一定范圍內不能及時打基本柱,頂板懸露面就大,因此,一 般要采用超前掛金屬梁或打臨時支柱的辦法及時支護,防止局部冒頂。
(3)整體移輸送機時要采取有效措施。 有較大面積的頂板不能用支柱支撐,對容易冒頂的比較破碎的頂板,必須采取相應的措施,如采取邊移輸送機、邊回臨時支柱和邊支基本支柱的快速支、回柱辦法。
(4)工作面上下出口要有特種支架。工作面上下出口,空頂面積大,暴露時間長,在超前支撐壓力作用下,頂板下沉量大。另外, 機頭、機尾設備移動時反復支撤支柱,頂板容易破碎,因此,一般要在上下出口范圍內加設臺棚或木垛等。
(5)防止放炮崩倒揚子。一是炮眼布置必須合理,裝藥量要適當;二是支護質量必須合格,要牢固有勁,不能打在浮煤浮矸上;三 是留出炮道。如果放炮崩倒柱子,必須及時架設,不允許空頂。
(6)堅持正規循環作業。正規循環作業規定工作面每天的進度、控頂距及支柱、回柱等工序按順序地進行,因此頂板懸露面積小、 壓力小,支柱不易折斷,以便控制頂板。
(7)堅持必要的制度。例如“敲幫問頂” 制度、驗收支架制度、崗位責任制、金屬支柱檢查制度、頂板分析制度和交接班制度等,防止麻痹大意,方可避免冒頂事故的發生。
(8)采取正確的回柱操作方法,防止頂板壓力向局部支柱集中,造成局部頂板破碎及回柱工作的困難,嚴格執行作業規程、操作規程,嚴禁違章作業。
關鍵詞:冒頂預兆煤礦
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冒頂前的主要預兆
在正常情況下,頂板冒落前一般都先有預兆。掌握冒頂的預兆,及時采取應急措施,可防止冒頂事故的發生或減少冒頂的損害,冒頂的一般預兆主要有下面幾種:
1、響聲。巖層下沉斷裂、頂板壓力急劇加大時,木支架就會發生劈裂聲,緊接著出現折梁斷柱現象;金屬支柱的活柱急速下縮,也發出很大聲響。有時也能聽到采空區內頂板發生斷裂的悶雷聲。
2、掉碴。頂板嚴重破裂時,折梁斷柱就要增加,隨著就出現頂板掉碴現象。掉碴越多,說明頂板壓力越大。在人工頂板下,掉下的碎矸石和煤碴更多,工人叫“煤雨”,這就是發生冒頂的危險信號。
3、片幫。冒頂前煤壁所受壓力增加,變得松軟,片幫煤比平時多。
4、裂縫。頂板的裂縫,一種是地質構造產生的自然裂隙,一種是由于采空區頂板下沉引起的采動裂隙。老工人說:“流水的裂縫有危險,因為它深;縫里有煤泥、水銹的不危險,因為它是老縫;茬口新的有危險,因為它是新生的”。如果這種裂縫加深加寬,說明頂板開列繼續惡化。人們常常在裂縫中插上木楔子,看它是不是松動或掉下來,觀察裂縫擴大了沒有,作出預報。
5、脫層。頂板快要冒落的時候,往往出現脫層現象。檢查脫層要用“問頂”的方法,如果聲音清脆,表明頂板完好;頂板發出“空空”的響聲,說明上下巖層之間已經脫離。
6、漏頂。破碎的偽頂或直接頂,在大面積冒頂以前,有時因為背頂不嚴或支架不牢出現漏頂現象。漏頂如不及時處理,會使棚頂托空,支架松動。頂板巖石繼續冒落,就會造成沒有聲響的大冒頂。
7、瓦斯
在采礦作業中,最常見的事故就是冒頂片幫,約占采礦作業事故的40%以上。
1.采礦方法選擇不合理,頂板管理方法不當
如采場布置方式與礦床地質條件不適應,采場階段太高,礦塊太長,頂幫暴露面積太大,時間過長,加上頂板支護、放頂時間選擇不當,都容易發生冒頂事故。天井、漏斗布置在礦體上盤或切割巷道過寬都容易破壞礦體及圍巖的完整,產生片幫事故。
2.作業人員疏忽大意,檢查不周
根據冒頂傷亡事故分析,只有極小部分的事故是由于較大型冒落引起的,大多數都屬于局部冒落及浮石傷人,且多發生在爆破后1~2小時內。這是因為巖石受爆破的沖擊和震動作用后,有一些發生松動和開裂的巖石,稍受震動或時間一長馬上就會冒落。這時如果正好有人站在下面,將被擊中。所以在放炮后應加強對采場頂幫的檢查和處理。另外,在節假日前后或停工時間較長后,恢復生產時,也應加強對頂幫的檢查和處理。
3.處理浮石操作方法不當
由于處理浮石操作不當所引起的冒頂事故,大多數是因處理前對頂板缺乏全面、細致的檢查,沒有掌握浮石情況而造成的。如操作時撬前面的,后面的冒落;撬左邊的,右邊的冒落;撬小塊的浮石,卻引起大面積冒落等。有時因為操作工人的技術不熟練,處理浮石時站立位置不當,當浮石下來時無法躲避而造成事故。也有一些事故是由于違反操作規程,冒險空頂作業,違章回收支柱而造成的。
4.地質情況變化,自然條件不好
如在采礦體中有小斷層、裂隙、溶洞、軟巖、泥夾層、破碎帶、裂隙水等等,都容易引起冒頂片幫,在開采中要特別注意。
5.地壓活動的影響
有些礦山在開采后對采空區未能及時有效地處理,隨著開采深度不斷增加,礦山的生產區域不同程度地受到采空區地壓活動的影響,容易導致井下采場和巷道發生大面積冒頂片幫事故。
編輯本段主要措施
根據以上冒頂片幫事故發生的原因,預防冒頂片幫,避免傷亡事故的措施主要有: 1.根據礦床地質條件,合理選擇采礦方法和采場布置。天井、漏斗等應布置在礦床的下盤,避免破壞上盤,造成片幫。開采時,要嚴格按采掘順序,自上而下,由遠而近,有計劃的回采,盡量減少頂板暴露時間,加快采礦速度,縮短回采周期。 2.按照安全技術操作規程作業,建立正常的生產秩序和作業制度,加強職工安全技術教育、培訓,提高職工安全防范意識和技術水平。 3.加強采場頂板觀察、檢查,加強頂板管理。 一方面根據已掌握的地質資料,加強現場頂板管理。同時要對采場礦巖情況經常進行檢查,及時掌握其變化規律,根據不同情況,采取相應的預防措施。發現巖石松軟時,應及時支護,盡量避免在空頂下作業。采場和附近作業點放炮后,應仔細地檢查采場頂幫的巖石和支護。檢查時人要站在安全的地方,由外向里用尖頭長釬子或帶矛頭的長竹竿撬下松動的巖石。檢查處理完畢,再通知其他人員進入采場作業。 4.注意觀測頂板冒落預兆,防止發生大面積冒頂事故。大多數情況下,頂板冒落之前都會有些預兆,如頂板巖石下沉、支架發出爆裂聲、發生折斷;頂板巖石發出破裂和撞擊聲;頂板有巖石碎塊掉落,以及涌水、淋水量增大等現象。一旦發現采場有大面積冒頂的征兆,應立即停止采場作業,馬上撤離作業區內的人員。 頂板冒落的觀測方法有木楔法、標記法、信號柱法等。木楔法就是在頂板裂隙中釘入一塊小木楔(或小金屬楔),如果頂板變形、裂隙增大,小木楔會自動落下或松動,說明頂板有冒落危險。標記法是將黃泥、油漆、水泥砂漿抹在頂板裂隙上,觀察其變化,也能反映出頂板變形情況。信號柱法是在采場每隔7~10m用蘭根毛竹(或木柱)支撐在頂底板之間,如果發現毛竹(或木柱)壓裂,發出響聲,說明頂板下沉有冒落危險,應立即將人員撤離采場,然后制定安全措施進行支護。
導致煤礦水害的礦井充水水源,無論是來自地面還是地下,均有源頭可尋。充水水源聚集起來對煤礦坑形成威脅,需要一定的充水通道和充水過程,有了充水水源和充水通道是否能夠潰決成災,需要一定的充水強度和前提與條件。因此,水害事故發生前一般均會顯現出各種各樣的突水預兆,有時這些突水預兆還非常明顯,只要能夠有效辨識,就可避免重大突水事故的發生或大大減少人員傷亡和財產的損失。
1)掛汗。積水區的水在自身壓力作用下,通過煤巖裂隙而在采掘工作面的煤巖壁上聚結成許多水珠的現象,叫掛汗。井下空氣中的水分遇到低溫的煤體,有時也可聚結成水珠。區別真假掛汗的方法是,仔細觀察新暴露的煤壁面上是否潮濕,若潮濕則是突水預兆。
2)掛紅。礦井水中含有鐵的氧化物,在它通過煤巖裂隙而滲透到采掘工作面的煤巖體表面時,會呈現暗紅色水銹,這種現象叫掛紅。掛紅是一種出水信號。
3)水叫。含水層或積水區內的高壓水,向煤壁裂隙擠壓時,與兩壁摩擦會發出“嘶嘶”叫聲,這就說明采掘工作面距積水區或其他水源已經很近了,若是煤巷掘進,突水即將發生,這是必須立即發出警報,撤出所有受威脅的人員。
4)空氣變冷。采掘工作面接近積水區域時,空氣溫度會下降,煤壁發涼,人一進工作面就感覺涼爽、陰冷;但受地熱較大的礦井地下水的溫度變高,當接近積水區時,氣溫反而升高。
5)出現霧氣。當采掘工作面氣溫較高時,從煤壁滲出的積水,就會被蒸發而形成霧氣。
6)頂板來壓,底板鼓起。
7)水色發渾,有臭味。
8)有害氣體增加。積水區向外散發出CH4、CO2、H2S等有害氣體。
9)裂隙出現滲水。如果出水清凈,則離積水區較遠;若渾濁,則離積水區已近。
根據礦井水的來源不同,突水前的預兆有以下特點:
1)老窯水突水預兆。由于老窯水積存時間較長,水量補給較差,稱“死水”。老窯水透水預兆有掛紅,酸性大,水味發澀的特點。
2)溶洞水突水預兆。由于洞內積水長期侵蝕溶巖,水多呈灰色或灰黃色,帶有臭味,有時也有掛紅現象。另外當采掘工作面接近石灰巖溶洞水時,可出現頂底板來壓、裂隙和柱窩滲水的現象。
3)斷層水突水預兆。斷層破碎帶中的地下水是流動的,補給較充分,稱“活水”。很少能出現掛紅現象,水無澀味而發甜;在巖巷中接近斷層水時,有時在巖縫中可見到淤泥,水較渾濁多呈黃色。另外當采掘工作面接近含水的斷層破碎帶時,會出現來壓,淋水增大等現象。
4)沖積層水突水預兆。淺部掘進井筒常遇到沖積層水,采空區頂板冒落,裂縫溝通沖積層時,也會遇到沖積層水。特點是,開始水量較少,呈黃色,并夾有砂子,以后便急劇增大。
煤與瓦斯突出的預兆分為無聲預兆和有聲預兆兩類。 (1)無聲預兆 1)煤層結構變化,層理紊亂,煤層由硬變軟、由薄變厚,傾角由小變大,煤由濕變干,光澤暗淡,煤層頂、底板出現斷裂,煤巖嚴重破壞等。 2)工作面煤體和支架壓力增大,煤壁外鼓、掉碴、煤塊進出等。 3)瓦斯增大或忽小忽大,煤塵增多。 (2)有聲預兆 煤爆聲、悶雷聲、深部巖石或煤層的破裂聲、支柱折斷等。 每次突出前都有預兆出現,但出現預兆的種類和時間是不同的,熟悉和掌握預兆,對于及時撤出人員、減少傷亡具有重要的意義。
在井下采掘過程中,煤與巖石常常一瞬間被從煤體中拋出,并噴出大量瓦斯,這種現象叫煤與瓦斯突出,簡稱為"突出"。煤與瓦斯突出事故不僅會造成采掘工作面和通風系統的破壞,同時大量煤與瓦斯以極快的速度噴出,還可能會充塞巷道,造成人員窒息和瓦斯爆炸、燃燒及煤(巖)埋人事故。
煤與瓦斯突出前,一般都有預兆,沒有預兆的突出極少。突出預兆可分為有聲預兆和無聲預兆。
有聲預兆:煤層發出劈裂聲、悶雷聲、機槍聲、響煤炮以及氣體穿過含水裂縫時的吱吱聲等。聲音由遠到近,由小到大,有短暫的,有連續的,時間間隔長短也不一致;煤壁還會發生震動和沖擊,頂板來壓,支架發出折裂聲。
無聲預兆:工作面頂板壓力增大,煤壁被擠壓,片幫掉渣,頂板下沿或底板鼓起;煤層層理紊亂、煤暗淡無光澤、煤質變軟;瓦斯忽大忽小,煤壁發涼,打鉆時有頂鉆、卡鉆、噴瓦斯等現象。
井下工作人員發現上述預兆后,應立即向有關部門報告,及時采取措施;情況嚴重時,應立即停止作業,迅速迎著風流撤出。
近年來,由于黨和國家的重視和廣大科技人員的努力,煤礦采取了許多安全防護措施,如石門揭穿煤層時放震動炮,采掘工作面遠距離放炮,設避難所、壓風自救系統和佩戴隔離式自救器等,這些措施對防治煤與瓦斯突出起到了一定的作用。