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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：劉**（實(shí)名認(rèn)證）

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河南緩傾斜煤層工作面頂?shù)装宸诸愌芯?/p>

1井田內(nèi)、暗斜井分布由原鄭州世博實(shí)業(yè)有限公司和鄭州世富實(shí)業(yè)有限公司聯(lián)合而成，生產(chǎn)能力為45萬(wàn)噸/a。該礦井采用2立井多水平上下山開拓方式,主井凈直徑為4.5m,井深510m,副井凈直徑為5.0m,井深505m,2個(gè)井筒落底于二1煤層底板砂巖-118m水平,井底車場(chǎng)、主排水泵房、主變電所、井底煤倉(cāng)等主要巷道和硐室均已建。第1水平標(biāo)高為-100m,上山開采;第2水平標(biāo)高為-250m,上下山開采;2個(gè)水平采用暗斜井聯(lián)系。井田內(nèi)共劃分為5個(gè)采區(qū)。礦井開采二1煤層,瓦斯鑒定等級(jí)為高瓦斯礦井,煤塵不具爆炸危險(xiǎn)性,屬不易自燃煤層;井田面積5.5028km2,井田內(nèi)二1煤層全區(qū)發(fā)育,是該區(qū)的主要可采煤層,局部厚度變化較大,層位穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,厚為0～15m,平均為3.31m,全區(qū)普遍可采。但由于受蘆店滑動(dòng)構(gòu)造F1的影響,二疊系地層大部分被鏟蝕掉,僅殘存山西組下部部分地層,在礦區(qū)中部形成1條無(wú)煤帶,礦井首采區(qū)出現(xiàn)薄煤帶和煤層斷失現(xiàn)象。井田內(nèi)蘆店滑動(dòng)構(gòu)造F1主滑面基本沿二1煤層附近延伸,有一定起伏;二1煤層局部被鏟蝕,造成無(wú)煤帶。滑動(dòng)構(gòu)造帶(破碎)厚為0.68～30.85m,一般為8.5m,由角礫巖、斷層片和破碎巖組成,下距二1煤層0～23.4m。礦井首采區(qū)位于-118m水平以上的南一采區(qū),軌道上山布置在煤層底板中,運(yùn)輸上山布置在煤層中。設(shè)計(jì)采用走向長(zhǎng)壁采煤法,炮采放頂煤回采工藝,工作面采用DZ22-30/100型單體液壓支柱配П型鋼金屬頂梁支護(hù),全部垮落法控制頂板。2該區(qū)域內(nèi)2.1層頂板質(zhì)量分析據(jù)1991年《河南緩傾斜煤層工作面頂?shù)装宸诸愌芯繄?bào)告》,慧祥煤業(yè)有限公司周邊開采二1煤層的礦井頂?shù)装宸诸惽闆r見表1。3周邊工作面老頂運(yùn)動(dòng)規(guī)律為了分析二1煤層頂?shù)装逍再|(zhì),將井田范圍內(nèi)的地勘鉆孔的鉆探成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,見表2。通過(guò)對(duì)井田內(nèi)14201等8個(gè)鉆孔資料分析,可以得出以下結(jié)論:1)該礦與鄰近礦頂?shù)装逍再|(zhì)類似,其直接頂屬Ⅰ類即不穩(wěn)定頂板。大部分地區(qū)老頂巖層不屬堅(jiān)硬巖層或有較薄的砂巖,通過(guò)對(duì)周邊鄰近礦井頂板資料類比分析可確定該礦井田內(nèi)大部分地區(qū)為Ⅰ級(jí)老頂,其來(lái)壓不明顯。2)煤層直接底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖,由于煤層底板有起伏,工作面底板可能為煤層本身,故煤層底板應(yīng)為Ⅰ—Ⅲ類,屬極軟和較軟類。3)井田內(nèi)局部地區(qū)如14501孔(見圖1)附近的直接頂厚度為1.57m,小于鉆孔內(nèi)煤層2～4倍的厚度,其上有較厚的堅(jiān)硬巖層,此區(qū)域工作面的老頂運(yùn)動(dòng)對(duì)頂板控制有較大影響。4)在礦井首采區(qū)沿走向的中部地段,由于受蘆店滑動(dòng)構(gòu)造F1的鏟蝕、下切作用,使二疊系石千峰組下段的平頂山砂巖層壓覆在二1煤層之上(見圖2),即巨厚層位的平頂山砂巖層直接位于二1煤層工作面的垮落帶范圍內(nèi),可能成為工作面頂板的重要含水層,不僅會(huì)造成工作面突水,還將給回采作業(yè)頂板控制帶來(lái)困難。4采場(chǎng)支護(hù)時(shí)頂板控制的風(fēng)險(xiǎn)該礦大部分地區(qū)頂板性質(zhì)屬Ⅰ類直接頂和Ⅰ級(jí)老頂,由于受蘆店滑動(dòng)構(gòu)造F1影響,頂板異常破碎。在單體支柱支護(hù)頂板的工作面,在靠煤幫附近、工作面兩端、放頂線附近等地點(diǎn),由于支護(hù)不及時(shí)或端面距過(guò)大、支柱初撐力不夠、放炮參數(shù)設(shè)計(jì)不合理、煤層強(qiáng)度低等在靠近煤壁處易產(chǎn)生片幫;在放頂回柱及遇地質(zhì)破壞帶時(shí)易發(fā)生局部漏冒型冒頂;如果煤層傾角較大,采面支護(hù)系統(tǒng)中某個(gè)地點(diǎn)支護(hù)失效發(fā)生局部冒頂,使自然安息角以上的破碎頂板將沿安息角垮落,使下方支架失穩(wěn),會(huì)導(dǎo)致發(fā)生大面積漏垮型冒頂事故。由圖1知,二1煤層厚7.67m,當(dāng)碎脹系數(shù)取1.33時(shí),垮落帶高度為23.24m;而二1煤層直接頂泥巖厚僅為1.57m,垮落后僅可充填2.3m,不足以完全充填垮落帶。要充填滿23.24m的垮落帶高度,要求直接頂厚度為17.5m,二1煤層至中粒砂巖之間有10.87m的巖層,只能充填14.5m的空間,可見垮落帶內(nèi)還有4.04m的自由空間需上覆的中粒砂巖層來(lái)補(bǔ)充。從上述分析得知,14501孔附近的區(qū)域采掘作業(yè)面頂板控制可能存在以下頂板事故:1)8.08m厚的細(xì)砂巖,在其斷裂、旋轉(zhuǎn)、下沉及觸矸過(guò)程中,如果鉸合點(diǎn)處的剪切力大于巖塊間的摩擦力時(shí),斷塊間將失去水平力的聯(lián)系,從而不能形成平衡結(jié)構(gòu),煤層砂巖頂板會(huì)轉(zhuǎn)化為直接頂,屬垮落帶老頂。煤層砂巖的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與其力學(xué)性質(zhì)有關(guān),因而會(huì)引發(fā)2類災(zāi)害事故:①當(dāng)巖層呈分層剝落式垮落,具有一般直接頂?shù)目迓涮卣?即隨放頂各分層依次垮落,此種情況不會(huì)發(fā)生垮落帶老頂壓垮型冒頂,但當(dāng)支護(hù)失效時(shí),可能造成漏冒型冒頂事故;②當(dāng)8.08m厚的細(xì)砂巖處于垮落帶,由于強(qiáng)度較大,在采空區(qū)有一定長(zhǎng)度的懸梁,懸梁呈周期性斷裂垮落,其重量均由支架承受,當(dāng)采場(chǎng)支架支撐力不足時(shí)會(huì)發(fā)生壓垮型冒頂。2)層厚17.07m的中粒砂巖和厚7.43m的粗粒砂巖組合成堅(jiān)硬的老頂,成為該區(qū)域的主要關(guān)鍵層老頂,其活動(dòng)規(guī)律對(duì)工作面頂板控制影響大。厚達(dá)17.07m的中粒砂巖在斷裂、下沉、旋轉(zhuǎn)、觸矸過(guò)程中,在其下方有4m自由空間情況下,能否由斷塊之間水平力擠壓而形成能承受載荷的平衡結(jié)構(gòu)是頂板控制的關(guān)鍵。錢鳴高院士在“砌體梁”理論中提出:老頂巖層必須具備2個(gè)條件才能形成平衡結(jié)構(gòu)(即進(jìn)入斷裂帶),第一,巖層厚度要比其下方自由空間的高度大得多;第二,老頂斷塊長(zhǎng)度與其巖層厚度的比值應(yīng)大于2。據(jù)此推測(cè)地層中粒砂巖的斷塊形成平衡結(jié)構(gòu)的可能性很大,但此層的斷裂、旋轉(zhuǎn)、下沉運(yùn)動(dòng)對(duì)下伏巖層的動(dòng)載作用不可忽視,采場(chǎng)支護(hù)必須具備相應(yīng)的可縮性和抗動(dòng)載的能力,否則會(huì)導(dǎo)致壓垮型冒頂事故發(fā)生。3)在首采中部地區(qū)(見圖2),由于蘆店滑動(dòng)構(gòu)造F1的影響,致使二疊系石千峰組下段的平頂山砂巖層壓覆在二1煤層之上,當(dāng)頂部1.57m的泥巖隨采動(dòng)垮落后,巨厚層位的平頂山砂巖層直接出露于二1煤層工作面的垮落帶范圍內(nèi),由于其厚度大,且較堅(jiān)硬,在采空區(qū)側(cè)會(huì)形成一定長(zhǎng)度的懸頂,在遇此情況時(shí),為保證采場(chǎng)安全,必要時(shí)可采取超前工作面用鉆孔爆破法、高壓注水法預(yù)先松動(dòng)或弱化頂板等方法強(qiáng)制放頂,預(yù)防厚層堅(jiān)硬頂板大面積垮落而發(fā)生推垮型冒頂事故。4)由于井田范圍內(nèi)二1煤層底板為泥巖,強(qiáng)度極低,屬于Ⅰ—Ⅲ類,尤其是支柱座在煤層和軟泥巖時(shí),支護(hù)系統(tǒng)剛度低,易造成直接頂和老頂離層而引發(fā)各種頂板災(zāi)害事故。5做好工作面的施工管控,防止冒頂事故發(fā)生1)合理布置采煤工作面和采準(zhǔn)巷道,避免產(chǎn)生應(yīng)力集中。2)工作面上下安全出口加強(qiáng)支護(hù),安全出口與巷道連接處20m范圍內(nèi),必須采取超前支護(hù)措施。3)采掘、維修作業(yè)過(guò)程中,嚴(yán)禁空頂作業(yè),必須嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問(wèn)頂”制度;采掘工作面和巷道維修作業(yè)必須編制《施工作業(yè)規(guī)程》。4)由于井田內(nèi)鉆孔密度低,數(shù)量少,各回采作業(yè)面生產(chǎn)時(shí)應(yīng)對(duì)頂板采取打鉆孔等措施,對(duì)頂板巖性尤其是滑動(dòng)破碎帶的分布進(jìn)行分析,及時(shí)調(diào)整支護(hù)方式和頂板控制措施。5)加強(qiáng)對(duì)回采工作面頂板來(lái)壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作;在頂板初次來(lái)壓和周期來(lái)壓期間,加強(qiáng)工作面頂板控制,預(yù)防冒頂事故發(fā)生;該礦隨著開采向深部延伸,壓力顯現(xiàn)與采深的增加呈正相關(guān)性,對(duì)巷道礦壓控制可采取單項(xiàng)或聯(lián)合措施,對(duì)回采工作面可采用液壓支架進(jìn)行支護(hù),增強(qiáng)支架對(duì)頂板的初撐力,防止頂板離層,預(yù)防采掘工作面冒頂片幫事故的發(fā)生。6)該礦二1煤層的底板松軟,支護(hù)系統(tǒng)剛度小,在工作面支柱處于煤層和低強(qiáng)度泥巖地段時(shí),應(yīng)采取防止支柱插入底板的措施。6不穩(wěn)定頂板類二1煤層受滑動(dòng)構(gòu)造影響,煤層強(qiáng)度低,多以粉末狀產(chǎn)出;煤層直接頂板主要為深灰色泥巖和砂質(zhì)泥巖,次為粉砂巖和細(xì)粒砂巖,屬Ⅰ類即不穩(wěn)定頂板;大部分地區(qū)老頂