煤巷掘进工作面冒顶事故预防

煤巷掘进工作面冒顶事故预防

王胜

中国神华国能（神东电力）集团三道沟煤矿陕西榆林719407

摘要：煤巷掘进冒顶的情况比较复杂，有掘进工作面、有后路，掘进工作面又分为架棚和锚网或者联合支护，具体情况还分为过构造带、石门揭煤、过立交等。而目前的预防和处理冒顶的材料、工艺、方法也比较多。本文以实例分析了煤巷掘进工作面冒顶事故预防内容。

关键词：煤巷；掘进工作面；冒顶事故；预防

前言：在掘进过程中，经常会遇到断层和构造破碎区，冒顶事故时常发生，严重威胁安全生产。为此，探索一套行之有效的煤巷掘进预防冒顶事故的方法及处理冒高措施。

1特点

1.1掘进工作面冒顶特点

1.1.1架棚巷道

一是冒顶主要表现为掘进工作面或上帮煤壁片帮进而出现的煤或矸石冒落，淤积槽口，一般片帮深度1～3m，冒落高度2～5m，最高可达9m左右。二是上山坡度较大时往斜上方抽冒的距离最远而后路棚顶冒落的较少；下山掘进坡度较大时表现为掘进工作面后棚顶往下冒落而往掘进工作面方向片冒的较少。三是冒落往往造成掘进工作面局部棚子顶、帮空。四是如果掘进工作面部分支护空顶、高度较大、支护整体性较差时可能把掘进工作面棚子砸倒或砸歪。

1.1.2锚网巷道

一是如果支护不及时，先从顶板的弱面离层，离层以后出现沿掘进工作面煤壁切顶而造成的冒顶事故。二是如果煤壁松软片帮，造成悬顶过大，容易造成局部冒顶事故。三是巷道支护强度不够，跨度大，采取措施不得力，往往会中部先下沉，然后断裂发生冒顶。四是使用不合格的支护材料，或者施工质量低劣，造成局部冒顶。

1.2过地质构造带冒顶特点

一是构造带为顶板断开或破碎，其完整性遭到破坏若施工中空顶距过大或不注意临时支护、前探支护时极易造成冒顶。冒顶往往沿断层面、节理裂隙面往前片帮、向上抽冒，高度可达2～5m，断层、裂隙带过去后即可缓解。二是断层造成顶板抬高尤其是托煤顶的断层冒顶发生几率及影响程度较大。断层牵引较大、断层带较宽、岩石较破碎时断层带冒顶较严重。裂隙带冒顶程度较低。三是从断层性质来说，遇逆断层较正断层冒顶严重。

1.3锚网巷道后路冒顶特点

一是锚网巷道冒顶主要发生在后路、交叉点台棚，掘进工作面发生的较少，一般沿节理裂隙面、断层面及联合支护端点冒落，主要表现为“切顶”的形式。二是冒落高度一般小于3m，范围可达10m以上。引起原因主要是支护强度低、联合支护没有或强度低，有时可见锚杆、锚索折断。特殊情况也有使用不合格的支护材料引起的冒顶。

2实例分析

2.1煤层赋存条件

煤系地层总厚度约500m，煤层平均总厚度约19m，含煤系数为3.85%。煤层在纵向上分布于煤系地层的中部，可采煤层总厚度约14m。吕家坨井田设计开采煤层有6层，

2.2煤层冒顶特点

冒顶范围大，一般冒顶长度3~10组及以上，冒落高度一般冒到老顶，约3m以上，最高达7~9m，片帮1~3m；经常冒顶、顶空地点，支架容易超高倾倒；冒落矸石块度大，大部分不能通过机组，需要放炮处理，处理大块矸石难度大，时间长；处理冒顶非常困难，需要人工做超前；顶板破碎、顶空、煤壁松软片帮时，采取人工做超前或煤体固化办法控制煤壁和顶板；发生较大冒顶，一般需处理3班以上，最长达1周。

2.3管理风险预案

一是煤软板硬地点。煤壁松软、片帮地点。首先要超前移架，及时伸出前探梁和护帮板，然后再根据片帮的具体情况采取不同的措施：片帮在1m以内、长度达到2组支架及以上，但顶板较完整时，采用支架上方铺网带板、打液冲锚杆等方法。片帮在1m以上、长度达到2组支架及以上，但顶板较完整时，采用支架上方铺网挑板，片帮在1.5m以上时煤壁侧打帮柱、打液冲锚杆等方法。二是板碎煤硬及板碎煤软地点。顶板破碎，但煤壁完整，片帮不严重（＜500mm）时，采取铺网做假顶方法控制顶板，必要时挑板。顶板破碎、煤壁松软、片帮严重，这是非常严重的情况。要采取综合措施控制和预防冒顶事故，如铺网配合挑板打帮柱、人工做超前、煤体固化等。在采面易发冒顶地点，机组走过以后拉支架可能造成顶板离层冒落，则先在裸露顶板下方打临时支护，然后再拉支架。三是构造地点。断层等地质构造地点，顶板破碎、煤层裂隙发育。首先要做到破顶板回采，不托煤顶，然后再根据具体情况采取不同的措施：如果煤壁不片帮或者片帮小于0.5m，则只采取铺网或先铺网后带板、挑板的方式控制顶板。如果煤壁片帮，则根据片帮的具体情况采取不同的预防措施综合应用来控制顶板，如铺网配合带板、挑板、打帮柱措施、铺网配合打液冲锚杆措施，煤体固化措施，人工做超前措施等。四是托煤顶地点。关于托煤顶的问题，一般情况下回采都不允许采面托煤顶回采，即使遇到断层，也尽量破顶板不托煤顶。但在特殊情况下，比如两条断层夹着的“煤沟”位置，如果范围小，很难调整采面挑掉，则尽量减少托煤顶的厚度，且必须采取铺网、人工做超前、煤体固化等措施预防冒顶。五是组装硐室。煤层工作面安装期间轨道巷通常都有组装硐室，一般规格为8m×5m×5.5m，在采面采到位以前要根据煤层位置、破顶底板情况研究具体通过方法，必须制定专项安全技术措施。一般采取上顶打联合木垛、下方支设4～5趟托梁的方式。如果组装硐室底板低，也可采取打底板木垛、回填煤矸等措施。特别应注意的是：采面通过组装硐室下帮时容易冒顶，应该采取人工做超前支护甚至固化煤壁的措施来控制。六是车窝和钻窝。上下出口遇到车窝、钻窝时，必须提前采取支护措施，一般的形式是先在棚空打一梁三柱大板，然后在窝的采空区侧打一块大板作为顺托梁，在顺托梁上方用铁撞楔入煤壁控顶。在工作面快要采透（1m左右）时，提前利用准备班的时间人工做超前做透，并支护好。七是工作面上下出口。两个出口一般来说受到掘进巷道顶沉影响，“两腮”都存在着局部片帮、抽条的情况，目前采取预防冒顶的措施有：上出口一般是生产班自采自做超前；下出口在特别破碎的情况下一般采取准备班做超前的方法；目前有效的措施是在超前大板上方打入铁撞楔封闭上顶。八是过老硐及初采。工作面过老硐首先要分析清楚老硐的基本情况、与工作面、两巷的交叉关系等，根据具体情况制定专项安全技术措施。过下方老硐，重点是控制采面“掉底”。工作面初采期间要制定专项安全技术措施，一般预防冒顶的措施有：出口加强支护，特别是采空区侧切顶措施要得力；采面铺网便于采取预防片帮的措施；调整采高、层位、支架支护状态等；煤壁侧预防片帮的措施等。

2.4生产管理

机组的割煤方式和入刀方式对顶板控制有较大的影响，机组在易发冒顶地点割煤时尽量采取从下往上走底刀、从上往下走扫顶的方式，入刀位置尽量放在顶板不好、煤壁片帮上部顶板完整、煤壁较硬地点，无特殊情况时必须用刮板输送机顶直、机组全部入刀煤壁。

2.5工作面处理冒顶

现场人员一旦发现工作面或者上下出口发生冒顶事故时，要注意躲到安全地点，在不危及自身安全的情况下第一要做的是急停采面输送机（下出口时急停转载机、破碎机）、采煤机，停止其他操作如移架。造成冒顶的原因、地点可能多种多样，但是在处理上按照工作面、出口冒顶2种形式来论述，在一些特殊情况下，还要同步考虑其他隐患或问题，甚至处理其他隐患或问题更重要。一是煤硬板碎。煤壁较硬不片帮或者片帮小于1m，但是顶板破碎，可以支架伸出前梁能护住顶，通常采取在煤壁侧打顺板（带上网）的方式支住上顶，然后伸前梁挑住。进行上述操作时，可能要把原来的网沿着垂直煤壁的方向剪开，这样便于大板挑网。最后再清理冒落的矸石，回掉帮柱。二是煤软板硬。煤软发生片帮，但是顶板较完整，可以采取边出矸石边建支护的方法从上往下处理，有网的情况下，直接用大板绑在网上，用单体柱支起来，然后再补打大板和单体柱，最后降支架回转，挑横板，打帮柱。处理完毕后，清理矸石，改柱子，走机组。三是煤软板碎。煤软片帮大于1m且顶板破碎，就必须从上往下做超前。如果采面有网，则需要把网剪开，清理冒落矸石，用撞揳、大板、小板配合单体柱控制住上顶和煤壁，大板一头搭在支架前梁，另一头用单体柱支护，至少一梁两柱，上顶用木垛料、小板插背，梁头、柱顶要备实。大板要平行支架，垂直煤壁，间距均匀，每组支架挑两块大板，单体柱柱顶采用10#铅丝和

大板栓牢。升柱时要5m以上远距离操作，要缓慢升柱，防止大板滚落和折伤。全部做完以后，再改一遍支护，便于机组通过。四是出口处理冒顶技术。处理出口冒顶的技术预案和处理工作面冒顶基本一致，只是在选择技术方法上要考虑到出口的特殊性：下出口冒顶不宜随意开动转载机，这样容易扩大事故。一般处理方法是从巷道向采面方向处理，但是通常这种情况是一个冒顶点，也可以考虑在安全的前提下从其他方向处理，或者处理好一个方向，再从另一个方向处理，最终达到全面控制冒顶地点顶板的目的。处理的原则是保证顶板不再冒落，然后是把原有损毁的支护采取先支后回（或者后改）的方法重新建立。具体方法是：人工清理冒落矸石，用铁或者木撞揳、大板、小板配合单体柱控制住上顶和煤壁。

结束语：

本矿业公司在生产实践中，对以上技术措施进行了反复验证，证明是行之有效的，通过采取这些技术措施，大大提高了掘进速度，降低了掘进成本，确保了煤巷掘进的安全，为矿井的安全、高效生产创造了条件，具有广泛的推广价值。

参考文献：

[1]黄侃.扬立兴.煤矿重大灾害事故救灾与勘探技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2014.

[2]王冬波.王思鹏.煤矿灾害应急救援培训教材［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2015.

[3]钱明高.石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2015.