煤矿公司顶板事故应急策划

煤矿公司顶板事故应急策划1.1矿井基本概况1.1.1地质构造杏儿沟井田所处位置在大同向斜西翼，构造比较简单，侏罗系煤系平缓，倾角较小，地层大致倾向北东，走向北西一南东，倾角5—8○，构造形态总体为一单斜，但在井田东南因受断层影响，地层略有起伏，倾向亦有所变化。矿井经过多年的开采，共在井田内揭露落差大小不等的断层约40多条，较大落差的断层为F1、F2，落差均为：30～50m，位于井田南部，二者呈地堑状，工业广场坐落在两条断层之间，矿井地质构造程度为中等。1.1.2煤层井田内煤层平均总厚16.66m，含煤系数7.5%，其中全区可采或大部可采煤层为3＃、7＃、10＃、11-2＃、11-3＃、14-2＃、14-3＃共7层,3＃层已于1996年采完，现开采7＃、14＃煤层。现将各主要煤层赋存情况分述如下：（一）3号煤层除井田东南出露地表而被部分剥蚀外，全区均有分布，煤层稳定可采，是大同组上部较厚一层煤层，煤层结构简单，在所赋存区域内厚度变化较小，煤层厚0～3.55m，平均1.09m。该煤层一直是矿井的主采煤层，经多年的开采以及这些年周边小窑的开采。已于1996年结束开采，现仅剩中部工业广场以及主要井巷和村庄等保安煤柱，顶板为灰白色中粗砂岩，坚硬。（二）7号煤层全区均有分布，只在井田东南一小部分未达可采。煤层结构较简单，含1～2层夹矸。井田内厚度变化不大，总体上北部比南部稍厚一些。煤层厚0.05～3.21m。现矿井在井田西北部对本煤层进行开采，属稳定煤层，伪顶为砂质泥岩，厚度0.10米，井田内局部存在。直接顶为砂质泥岩或砂质泥岩与薄层状细砂岩互层，厚度1.55—3.27米，老顶为砂质泥岩与细砂岩互层，厚度19.1米，易冒落。底板为砂质泥岩与细砂岩互层或为砂质泥岩，厚度1.89—11.05米。（三）11-2号煤层位于大同组中、下部，是本矿历年来主采煤层，煤层结构较为复杂，一般含0～3层夹矸，并在井田南部有分叉现象。煤层在井田南部及中部较厚，南部较薄。煤层厚0～3.12m，平均1.25m，顶板为砂质页岩、灰质页岩。伪顶为炭质泥岩，厚度0.5-0.87米，井田东北部存在。直接顶为中细砂岩，厚度3.03—6.6l米，局部为岩质泥岩与细砂岩互层，或为砂质泥岩，厚度3.2～4.Om，易冒落，底板为细砂岩或砂质泥岩与细砂岩互层，厚度1.23—6.69m。（四）11-3号煤层位于11号煤层之下1.58～19m，平均10.21m，煤层厚0～4.36m，平均0.82m，主要分布于井田的西部和南部，该煤层结构较简单，偶含1层夹石，靠近东部井田边界处煤层变薄尖灭，顶板为灰白色细砂岩。（五）14-2号煤层位于大同组底部。井田内煤层赋存稳定、结构简单，顶板为砂质页岩、细砂岩。直接顶为中细砂岩，厚度为1.76～1.4米,局部地区为砂质泥岩，或为砂质泥岩与细砂岩互层，厚度为1.29～5.45m，为易冒落顶板。底板为砂质泥岩与细砂岩互层，或为细砂岩，厚度为1.00—5.22米。（六）14-3号煤层为大同组最下部一层煤，距上14-2号煤层3.35～17.15m，平均8.39m。该煤层主要分布于井田北部并达可采，井田中部和南部虽有零星赋存，但均为不可采。煤层厚0～1.94m，平均1.06m，顶板为砂岩、砂页岩、炭质页岩。1.2危险分析顶板灾害是煤矿生产中最常见的事故。在煤矿发生的各类事故中，顶板事故所占的比例最大，其后果相当严重。顶板事故每次发生后所造成的伤亡人数虽然不多，但因顶板事故发生较为频繁，对煤矿的危害性很大。冒顶能使工作面及巷道垮落，压毁设备，造成人员伤亡，是煤矿生产的重大危险源。1.1.1顶板事故分类、原因分析顶板事故是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落，造成人员伤亡、设备损坏、生产终止等的事故。顶板事故分类按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。按发生冒顶事故的力学原因进行分类，可将顶板事故分为：压垮型冒顶、漏冒型冒顶和推垮型冒顶三类。（1）局部冒顶指范围不大，有时仅在3～5架支架范围内，伤亡人数不多（1～2人）的冒顶，常发生在靠近煤壁附近、工作面两端以及放顶线附近。在实际煤矿生产中，局部冒顶事故的次数远远多于大型冒顶事故，约占工作面冒顶事故的70%，总的危害比较大。从开采工序与顶板事故发生的地点来看，局部冒顶可分成：靠近煤壁附近的局部冒顶；工作面两端的局部冒顶；放顶线附近的局部冒顶；地质破坏带附近的局部冒顶。（2）大型冒顶指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡3人以上）的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、采空区冒矸冲入工作面的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。原因分析1、局部冒顶的原因A、直接顶被密集裂隙切割，形成了游离岩块。B、采高过大，在老顶来压期间，煤壁片帮，扩大了无支护空间。C、放顶煤开采，顶煤破碎。2、大型冒顶事故的致因及防治（1）老顶来压时的压垮型冒顶A、直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的2～3倍，直接顶冒落后不能充填满采空区。B、直接顶上面老顶分层厚度小于五米至六米，初次来压步距为二十米至三十米，或更大一些。在采煤工作面中，当支柱的初撑力较小时，老顶往往断裂在煤壁之内。实践表明，随老顶及其支撑条件不同，老顶在煤壁内的断裂位置距煤壁由一米到二米至十余米不等。当工作推进到老顶断裂线附近时，顶板可能出现台阶下沉，这时老顶岩块的重量全部由工作面支架承担。如果是垮落带的岩层，在初次来压后会在采空区以悬壁梁状态出现，如果是裂隙带的岩层，则会在采煤过程中以砌体梁结构出现。（2）厚层难冒顶板大面积冒顶当煤层顶板是整体厚层硬层（如砂层、砂砾岩、砾岩等其分层厚度大于五米至六米）时，它们要悬露几千平方米、几万平方米，甚至十几万平方米才冒落。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把已采空间的空气瞬时挤出；形成巨大的暴风，破坏力极强。3、巷道冒顶事故的原因1）、掘进工作面冒顶事故的原因①掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落。②掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。③在断层褶曲等地质构造破坏带掘进巷道时顶板浮石的冒落，在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时顶板的冒落等，都属于第一类型的冒顶；因放炮不慎崩倒附近支架而导致的冒顶，因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶等，则属于第二类型的冒顶。此外，第一类型的冒顶也可能同时引起第二类型的冒顶，例如掘进工作面无支护部分片帮冒顶推倒附近棚子导致更大范围的冒顶等。2）、巷道交岔处冒顶事故原因巷道交岔处冒顶事故的原因巷道交岔处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候，因为开岔口需要架设抬棚替换原巷道的棚子的棚腿，如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块，并且围岩正向巷道挤压，而新支设抬棚的强度不够，或稳定性不够，就可能造成冒顶事故。当巷道围岩强度还是很大时，顶部存在与岩体失去联系的岩块以及围岩向巷道挤压在所难免，如果开岔处正好是掘进巷时的冒顶处，则情况更为严重。3）、支架支护巷道冒顶事故的原因①压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，从而导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。②压垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落，造成事故的发生。③推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒而发生冒顶。1.1.2分布区域7#层404盘区8407、8409、8411工作面；5409、2409、2411、2412、5411、5412巷305盘区305、305-1、305-2、5501、5501配巷、2501、5503巷14#层303盘区2305、5305、2303、5307巷；8309、8305、8303工作面重点区域:14#层303盘区8305工作面、7#层404盘区2412、5411、5412巷1.3预防措施1.3.1采煤工作面一、单体支柱高档工作面预防靠近煤壁附近局部冒顶的措施A、工艺操作上，采煤机过后及时挂梁（长钢梁）支柱。B、尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤层片帮。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。二、综采工作面的局部冒顶(主要是发生在靠近煤壁附近的漏冒型冒顶)：A、支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力。B、工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过7度。C、当碎顶范围较大时（比如过断层破碎带等）。则应对破碎直接顶注入新型化学剂（如马丽散等）使其固化，以防止冒顶。三、工作面两端局部冒顶的预防措施综采时应采用端头支架支护，如果工作面两端没有采用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用四排密集支柱。超前工作面二十米范围，巷道支设双排单体柱，加强支护。四、放顶线附近局部冒顶的预防措施A、加强地质带观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。B、在大岩块范围内采用木垛等加强支护。C、当大岩块沿采煤工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长控顶距。D、如果工作面采用的是单体金属支柱，在大岩块范围内要用木支柱替换金属支架。E、待大岩块全部都处在放顶以外的采空区时，再用绞车回木支柱。五、老顶来压时压垮型冒顶的预防措施A、工作面支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量。B、工作面支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层。C、工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶的下沉的要求。D、遇到平行工作面的断层时，如果工作面支护是单体支柱，当断层刚露出煤壁时，在断层范围内就要及时加强工作面支护，严禁采用下沉回柱法。E、要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱。F、如果工作面支护是液压自移式支架，若支架的阻力有较大的富裕，则工作面可以正常推进，若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层斜交或采空区放顶的措施过断层。六、厚层难冒顶顶板大面积冒顶的预防措施：A、顶板高压注水从工作面顺槽向顶板打深孔，进行高压注水，注水水泵最大压力达5MPa。顶板注水可起弱化顶板和扩大岩层中的裂隙及弱面的作用。其主要机理是，注水后能溶解顶板岩石中的胶结物和部分矿物，削弱层间粘结力；高压水可以形成水楔，扩大和增加岩石中的裂隙与弱面。因此注水后岩石的强度将显著降低。B、强制放顶所谓强制放顶，就是用爆破的方法人为地将顶板切断，使顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。切断顶板可以控制顶板冒落面积，减弱顶板冒落时产生的冲击力；形成矸石垫层则可以缓和顶板冒落时产生的冲击波及暴风。为了形成垫层，放顶的高度可以按需要形成垫层的厚度进行计算。据大同矿区的实践经验，采空区中矸石充满程度达到采高和放顶厚度之和的三分之二，就可以避免过大的冲击载荷和防止形成暴风。强制放顶主要是在工作面内向顶板放顶线处进行钻孔爆破、放顶；对于综采工作面，由于在工作面内无法设置钻顶板炮眼的设备，可分别在上下顺槽内向顶板打深孔。在工作面未采到以前进行爆破，预先破坏顶板的完整性。对厚层难冒顶板来说，不论是采取高压注水还是挑顶，不论是在采空区处理还是超前工作面处理，所应处理的顶板厚度均应为采高的2～3倍（包括直接顶在内），其目的就是使处理下来的岩块基本上能填满采空区，从而保证安全生产。七、漏垮型冒顶的预防措施A、选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑。B、顶板必须背严实。C、严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。1.3.2掘进工作面一）、掘进工作面冒顶事故的措施①根据掘进工作面岩石性质，严格控制空顶距。当掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，应用锚索、钢带（钢梁）、金属网的联合支护方式。②严格执行敲帮问顶制度，前探支护严禁空顶作业。③掘进工作面冒顶区及破碎带支护必须顶板背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。④掘进工作面炮眼布置、装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应。二）、预防巷道开岔处冒顶事故的措施①开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。②必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷棚腿，过早拆除，切忌先拆棚腿后支护抬棚。③注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度。④当开口处围岩尖角被挤坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。三）、支架支护巷道冒顶事故的预防措施①巷道应布置在稳定的岩体中，并尽是避免采动的不利影响。②巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。③巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。④尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时，尽可能采用有初撑力的支架；支架施工时严格按质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。⑤凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工。⑥巷道替换支架时必须先支新支架，再拆旧支架。⑦在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，可以在巷道的架棚之间用拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性，以防推倒。倾斜巷道中架棚被推倒的可能性更大，其架棚间拉杆的强度要适当加大。此外，在掘进工作面十米内、断层破碎带附近十米内、巷道交岔点附近十米内、冒顶处附近十米内，都是容易发生顶板事故的地点，巷道支护必须适当加强。1.4灾害发生时应急措施1.4.1处理冒顶事故的基本原则处理冒顶事故的主要任务，是抢救遇险人员及恢复通风等。1、探明冒顶区范围和被埋、压、截堵的人数及可能所在的位置，并分析抢救、处理条件，采取不同的抢救方法。2、迅速恢复冒顶区的正常通风，如一时不能恢复，则必须利用压风管、或打钻向埋压或截堵的人员供给新鲜空气。3、在处理中必须由外向里加强支护，清理出抢救人员的通道，必要时可以向遇险人员处开掘专用小巷道。4、在抢救处理中必须有专人检查和监视顶板情况，加强支护，防止发生二次冒顶；并且注意检查瓦斯及其它有害气体情况。5、在抢救中遇有大块岩石，不许用爆破方法处理，如果威胁遇险人员则可用千斤顶、撬棍等工具移动石块，救出遇险人员。1.4.2工作面冒顶前的预兆1、发出响声岩层下沉断裂。顶板压力急剧加大时，木支架会发出劈裂声，紧接着出现折梁断柱现象；金属支柱的活塞急速下缩，也发出很大声响；铰接顶梁的楔子被弹出或挤出，底软时支柱钻底严重。有时也能听到采空区内顶板发生断裂的闷雷声。2、掉渣。顶板严重破裂时，折梁断柱就要增加，随着就出现顶板掉渣现象。掉渣越多，说明顶板压力越大。在人工顶板下，掉下的碎石和煤渣更多，这就是发生冒顶的危险信号。3、片帮冒顶前煤壁所受压力增加，片帮煤增多，煤质变软，这就说明有冒顶危险。4、裂缝顶板的裂缝，一种是地质构造产生的自然裂隙，一种是由采空区顶板下沉引起的采动裂隙。老工人的经验是：“流水的裂缝有危险，因为它深；缝里有煤泥、水锈不危险，因为它是老裂缝；茬口新的有危险，因为它是新生的”。如果这种裂缝加深加宽，说明顶板继续恶化。5、脱层顶板快要落的时候，往往会出现脱层的现象，检查顶板时要用“问顶”的方法，如果声音清脆表明顶板完好；若顶板发出空空响声，说明上下岩层之间已经离层。6、漏顶破碎的伪顶或直接顶，在大面积冒顶以前，有时因为背顶不严和支架不牢出现漏顶现象。漏顶如不及时处理，会使棚顶托空，支架松动，顶板岩石继续冒落，就会造成没有声响的大冒顶。7、瓦斯增大在含瓦斯的煤层中，瓦斯渗出量突然增大。8、淋雨增加顶板的淋头水量有明显的增加。1.4.3工作面冒顶事故的处理冒顶事故发生后，为了防止事故的扩大，应积极组织进行处理，尽快抢救遇险人员，使采煤工作面早日恢复生产。采煤工作面冒顶的处理，应首先抢救遇险人员，接着就是采取措施恢复生产。处理的方式应根据冒顶区岩层冒落的高度、冒落岩石的块度、冒顶的位置和冒顶影响范围的大小来决定。同时，还要根据煤层厚度、采煤方式等采取相应地措施。1、局部冒顶事故的处理（1）当冒顶范围不大时，可采用掏梁窝探大板梁或挂金属顶梁的方法处理。首先要观察顶板动态，加强冒顶区上下部位支架，防止冒顶范围扩大，在掏梁窝、探大板和挂梁时。棚梁顶上的空隙要刹严或架小木垛接顶，然后在清除煤和浮矸，打好贴帮柱，支好棚梁。（2）工作面局部冒顶范围沿斜倾超过十米时，应从冒顶区上下两头向中间处理，在检查认定冒顶地带的顶板已经稳定的基础上，再加固顶板区上方支架，并准备好材料，清理好人员的安全退路，设专人监视顶板。如属于伪顶冒落的可采用探大板梁处理，棚顶上要插严背实；若属于直接顶沿煤帮冒落，而且冒落矸石沿煤帮继续下流的要采用撞楔法通过。也就是在加固冒顶区的支架后，将一头削尖的小直径园木或钢钎垂直放在棚梁上，尖头朝前，尾部与顶板间垫一木块。2、大冒顶事故的处理方法大冒顶发生后，采取的方法基本上有两种：一种是恢复工作面的方法；另一种是开补巷绕过冒顶区方法。（1）、恢复工作面的方法处理冒顶从工作面冒顶处的两头，由外向内，先用双腿木棚维护好顶板，保持后路畅通无阻。棚梁上用板皮刹紧背严，防止顶板继续错动、跨落。梁上如有空顶，要用小木垛插紧背