井下抽冒現(xiàn)象成因及防控技術(shù)探討解析

1、井下抽冒現(xiàn)象成因及防控技術(shù)探討來源：    日期：2010-07-08  井下抽冒現(xiàn)象成因及防控技術(shù)探討    新羅區(qū)煤管局 邱春暉摘要：文章對井工開采煤礦中常見的抽冒現(xiàn)象進行分析，指出了抽冒現(xiàn)象發(fā)生的要素，提出了抽冒現(xiàn)象防控技術(shù)措施，對今后抽冒現(xiàn)象防治工作提出合理化建議。關(guān)鍵詞：抽冒 成因分析 防控技術(shù) 1引言抽冒是指圍巖及煤炭受到爆破或采動后垮落的高度超過正常范圍的現(xiàn)象，也是井下煤礦開采中常見的破壞性現(xiàn)象。抽冒現(xiàn)象典型的特征是：a、垮冒的高度超過預(yù)期，破壞性大；b、按常規(guī)支護辦法很

2、難控制；c、具有一定的偶發(fā)性，因此容易造成事故。從近年來礦井發(fā)生的事故調(diào)查分析，其造成的惡性事故近年來也屢見不鮮（如2005年8月7日廣東省大興煤礦透水事故），故有必要對抽冒現(xiàn)象進行系統(tǒng)地研究、分析。2抽冒現(xiàn)象可能導(dǎo)致的事故分析抽冒現(xiàn)象可能導(dǎo)致的事故主要有：21、大面積或持續(xù)垮冒可能導(dǎo)致作業(yè)迎頭與老空區(qū)貫通導(dǎo)致水災(zāi)事故，此類現(xiàn)象最為常見，如2005年廣東省大興煤礦透水事故（死亡121人），2001年云南省南丹錫礦發(fā)生的透水事故（死亡81人），均屬此類。下面以福建煤電公司坑柄煤礦1998年5月27日透水未遂事故來說明抽冒現(xiàn)象的危害性。如下圖所示，該采面開采+290+330區(qū)段2#煤層，在+330

3、上風(fēng)巷失修未探明積水情況的情況下，從+290西2#底運巷開上山，10余米后因遇斷層無法再往上打上山，此時即開始出現(xiàn)非正?？迕凹础俺槊啊爆F(xiàn)象，煤炭源源不斷地從斷層口流出（上山坡度約260），在出了近800噸左右的煤炭后開成一巨大采空區(qū)，并與+330上風(fēng)巷積水貫通導(dǎo)致透水事故，幸好因下出口離作業(yè)點僅10米左右人員撤退及時未釀成人員傷亡。         22、導(dǎo)致瓦斯等有毒有害氣體濃度突然增高，該現(xiàn)象與上述導(dǎo)致的透水事故相類似，也是連續(xù)、大面積垮冒與采空區(qū)貫通，導(dǎo)致采空區(qū)有毒有害氣體大量逸出，在通風(fēng)不良的情況

4、下，容易釀成事故。23、造成生產(chǎn)布局被迫調(diào)整，影響生產(chǎn)接替，提高開采成本。因抽冒造成的破壞性巨大，往往不容易控制，且會形成巨大的冒頂區(qū)域，從安全角度出發(fā)被迫調(diào)整生產(chǎn)布局，下面以某礦十采區(qū)+172東集中巷為例說明。         如上圖所示，十采區(qū)石門沿正穿掘進，遇2#煤層后遭遇抽冒，在出了將近200車矸石后頂板開始滲水，考慮到巷道上部出現(xiàn)的垮空區(qū)，決定改變開法布局，石門比計劃多掘了約30米，費時費力且影響接替。24、造成支護成本提高，一些小型抽冒現(xiàn)象，雖可以控制，但需支護成本提高，如上述礦井十采區(qū)+22

5、5上風(fēng)巷發(fā)生的抽冒現(xiàn)象，支護棚距由米架縮小到0.3米/架，且邊邦過頂坑木也比正常消耗提高500%以上，可以說是費時、費工、費錢，且安全效果極為不佳。25、降低煤回采率。主要指在采面出現(xiàn)的煤炭抽冒現(xiàn)象，尤其在殘采面，當(dāng)煤炭出現(xiàn)抽冒后，煤炭沿上山或小眼自行下溜，不再爆破或用其它方式落煤，即可在底運巷裝車外運，這種現(xiàn)象工人形象地稱為“遙控煤”，意為想要多少煤炭就可以出多少煤炭。此時，工作面的情況是：采掘職工，因為節(jié)省正常開采工序而高興，采掘隊伍承包者隊長，因為節(jié)省坑木而高興，甚至個別管理者因為短期內(nèi)產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定而高興，因此個別采掘隊伍鉆管理漏洞去人為制造抽冒現(xiàn)象。但就是這種情況導(dǎo)致煤炭局部垮空而造成

6、上部煤炭無法采出而造成煤炭大量丟失，甚至引發(fā)安全上的事故。3抽冒現(xiàn)象的成因分析。31地質(zhì)條件的原因，這是井下最為常見的抽冒現(xiàn)象發(fā)生原因。如福建煤電坑柄煤礦III線附近塊段，其巖性與相鄰塊段在成分上并無根本性差別，均以砂巖、粉砂巖為主，但在結(jié)構(gòu)上卻變化很多，巖性顯得更為松散、剛脆、節(jié)理更為發(fā)育，致密性極差，容易導(dǎo)致壓力集中，因此受開采動破壞后容易發(fā)生垮冒抽冒現(xiàn)象。這一點可以從該塊段不同開采水平均可以得到證明。32受上部采空區(qū)的影響。這種現(xiàn)象主要表現(xiàn)在一是上部或上分層煤炭開采條件好，大面積采空合理留出煤柱導(dǎo)致壓應(yīng)力集中柱下塊段傳遞；二是上部采空區(qū)長期大量積水，順著圍巖節(jié)理滲透而形成抽冒。33支護不

7、及時。相當(dāng)一部分抽冒現(xiàn)象在其形成初期僅為普通常見的垮冒現(xiàn)象，但因支護不及時到位，且處理方法簡單，如實行垮冒多少矸石運走多少矸石的辦法處理，往往就導(dǎo)致抽冒現(xiàn)象發(fā)生。如某礦九采區(qū)建設(shè)中，底部石門就因垮冒初期連續(xù)出碴數(shù)百車，導(dǎo)致抽冒發(fā)生后被迫改變石門開拓方案。34、開采方法或工作面布置不妥。341受產(chǎn)量與成本的雙重壓力，對上風(fēng)巷在還沒有修通或探明積水情況的條件下進行回采，而積水區(qū)下部往往就是抽冒高發(fā)塊段。342殘采工作時布巷未按照技術(shù)規(guī)程要求開采，技術(shù)管理不到位，沒有對工作面密切跟蹤。343沒有合理避開可以預(yù)計會發(fā)生抽冒地帶的塊段。35其它方面可能導(dǎo)致的，即難以預(yù)測的偶然現(xiàn)象，如巖層或煤炭倒轉(zhuǎn)等地質(zhì)

8、條件的突變等情況。4抽冒現(xiàn)象防控技術(shù)探討。為了防止抽冒現(xiàn)象給礦井秤帶來的危害，本著“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針，結(jié)合井工煤礦開采特點，防控抽冒現(xiàn)象應(yīng)從以下方面展開：41對工作面進行充分論證。在工作面開工前的安全論證時，務(wù)必要組織采掘、地質(zhì)、測量各專業(yè)的技術(shù)人員，對工作面能否開工進行充分論述，針對煤層圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育的現(xiàn)象，巷道布置時要做到“三避開”，即避開壓應(yīng)力集中帶，（如福建煤電坑柄礦區(qū)線附近曾多次發(fā)生抽冒現(xiàn)象，即當(dāng)視為壓應(yīng)力集中帶），巖性破碎帶，采空區(qū)密集塊段，同時對礦井歷史開采的特點也要作好原始記錄，從人員的配備上也要注意，技術(shù)的傳承延續(xù)，避免因人員的流動 “斷層”導(dǎo)致對開采區(qū)

9、域不詳細等現(xiàn)象發(fā)生。42加強工作面的支護，特別是要有針對抽冒現(xiàn)象的應(yīng)急措施準備，即在安全論證的基礎(chǔ)上，對工作面選擇支護方式要有一定的超前意識。按國家安監(jiān)總局“三推行”中“推行支護改革”的要求，根據(jù)工作面不同的地質(zhì)特征來選擇不同的支護方式顯得尤為重要，其主要內(nèi)容包括：421推行金屬支護，包括工字鋼金屬支護及U型鋼可伸縮架支護；422縮小棚距，在壓應(yīng)力集中塊段棚距縮小至0.5米/架；423加強邊幫過頂工作及架與架之間的連桿撐木，使架與架之間形成整體；424允許多種支護方式并存，如易垮易冒段采用砌碹支護，壓應(yīng)急較大段采用金屬支護，巖性較碎壓力較大時采用錨網(wǎng)金屬支護等。43日常施工管理中預(yù)防抽冒現(xiàn)象的

10、發(fā)生。431推行“壁式正規(guī)回采”，有上風(fēng)巷的采面一定要修通。432探明工作面周邊的開采情況，重點是上部的積水情況，防止因積水涌秀而導(dǎo)致抽冒事故；433加強地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作；434施工中對抽冒現(xiàn)象發(fā)生的預(yù)兆要引起足夠的重視；435加強工作面局部通風(fēng)及綜合防塵措施，防止瓦斯與煤塵突出。44對抽冒現(xiàn)象現(xiàn)場的治理技術(shù)。實踐證明：多數(shù)抽冒現(xiàn)象只要采取正確的防控技術(shù)，其造成的損失都可以控制在合理范圍內(nèi)的，相當(dāng)部分的抽冒現(xiàn)象都是因支護不及時或未采取特殊支護技術(shù)而引起的，特別要強調(diào)的是：抽冒現(xiàn)象越早越制，其控制效果就越好，下面筆者以實踐中常見的幾種防控技術(shù)進行簡要概述。4.4.1放小炮超前控頂法。即在可能發(fā)生

11、抽冒現(xiàn)象的地段，采用在巷道迎頭上方巖層內(nèi)預(yù)先打入若干根廢舊鉆桿或廢舊軌道，再鉆眼爆破的控頂技術(shù)，采煤面則在煤巷（上山）四周先掏槽并充填竹笆或鋼絲網(wǎng)控頂。其技術(shù)要點：4.4.1.1小循環(huán)進尺，小藥量爆破；4.4.1.2加密支護，縮小棚距；4.4.1.3技術(shù)人員，安全人員跟班管理；4.4.1.4培育一支善于治理冒頂技術(shù)的施工隊伍。4.4.2茅草填充法指在抽冒現(xiàn)象發(fā)生后，圍巖趨于穩(wěn)定時進行加固支護時常用的方法。與其優(yōu)點在于施工簡便，節(jié)省裝頂坑木，填緊后碎矸不易掉落，利用矸石冒落的膨脹性能防止二次抽冒的發(fā)生，其技術(shù)要點包括：4.4.2.1主體支護必須用金屬支護方可確保足夠的強度，用木支護可能強度不足，

12、用砌碹則可能砼質(zhì)量不過關(guān)及不易觀察等缺點；4.4.2.2主體支護用坑木裝頂至少要裝四層以上，以取得一喧的緩沖效果；4.4.2.3茅草填充時，因施工人員處于抽冒圍巖下部，因此必須注意觀察頂板來壓情況，專人觀察頂板，看好退路；4.4.2.4安管人員空跟班作業(yè)。4.4.3小斷面分次控頂法。當(dāng)抽冒現(xiàn)象持續(xù)不斷，全斷面無法一次控頂時，小斷面分次控頂也是常見的方法，如圖所示，在巷道中部打牢分巷中柱，單邊處理冒頂，一側(cè)處理完畢后再處理另一邦。4.4.4撞楔法。即利用原冒落的支架靠非抽昌區(qū)一側(cè)重新支架，并在新架棚梁頂端用削尖的細木頭或鋼軌，鋼管用大錘重擊，使之逐漸深入冒頂區(qū)將碎矸石托住不再冒落，之后立即出碴支

13、護。技術(shù)要點：4.4.4.1新支架必須緊貼老支架，且新支架略低于老支架，兩棚梁高低差留出足夠的楔子空間；4.4.4.2打入的楔子要緊密有序，起到托住碎石的作用；4.4.5繞道施工法指抽冒現(xiàn)象無法控制后，可沿煤壁或巖壁重開切眼，繞過冒頂區(qū)，這是一種極為被動的處理方法。5小結(jié)及建議51抽冒現(xiàn)象盡管在井工煤礦屢見不鮮，但現(xiàn)在較為常見的培訓(xùn)教材甚至均衡生產(chǎn)書對此現(xiàn)象較少專題論述，僅以一般的冒頂現(xiàn)象論述，因此應(yīng)將該現(xiàn)象進一步分析定義，并補充到職工的安全培訓(xùn)內(nèi)容中。52將抽冒現(xiàn)象到入礦井災(zāi)害與預(yù)防處理計劃及礦井應(yīng)急處理預(yù)案，并進行有針對性的演練。53加強對職工的培訓(xùn)如舉專題的培訓(xùn)班，提高職工防控冒頂?shù)募夹g(shù)。54成立礦區(qū)兼職的應(yīng)急小分隊