《煤礦安全規(guī)程》第五十條規(guī)定:采煤工作面必須保持至少兩個(gè)暢通的安全出口,一個(gè)通進(jìn)風(fēng)巷,一個(gè)通回風(fēng)巷。開(kāi)采三角煤、殘留煤柱,不能保持2個(gè)安全出口時(shí),必須制訂安全措施,報(bào)企業(yè)主要負(fù)責(zé)人審批。邵武煤業(yè)公司曬口煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,煤層賦存不穩(wěn)定,煤層厚度從0.3米一20米不等,造成曬口煤礦復(fù)采工作面在生產(chǎn)布局上普遍難以達(dá)到規(guī)程規(guī)定的嚴(yán)格意義上的兩個(gè)安全出口生產(chǎn)方式。于是,以規(guī)程規(guī)定的“開(kāi)采三角煤、殘留煤柱,不能保持2個(gè)安全出口時(shí),必須制訂安全措施,報(bào)企業(yè)主要負(fù)責(zé)人審批”的方式組織生產(chǎn)。因此,復(fù)采工作面的頂板管理顯得尤為重要。
一、復(fù)采工作面頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及頂板事故原因探討
(一)復(fù)采工作面頂板來(lái)壓、冒落的特點(diǎn)
1、初次來(lái)壓和周期來(lái)壓
曬口煤礦現(xiàn)有的復(fù)采工作面均采用高落式采煤法,沿煤巷走向送順槽,然后由里往外依次每隔8米補(bǔ)毛峒放頂,后退式開(kāi)采。復(fù)采工作面由于是采三角煤和殘留煤柱原來(lái)的頂板己遭到破壞或是壓力集中區(qū),直接頂初次放頂后,如果直接頂垮落不能填滿(mǎn)采空區(qū),老頂就像“梁”一樣架在兩邊煤柱上,并支撐著上面的巖石重量,當(dāng)工作面繼續(xù)落煤,直接頂就冒的越大,老頂懸露的面積也越來(lái)越大,當(dāng)懸臂梁的自重作用力超過(guò)巖層本身抗剪強(qiáng)度時(shí),“梁”的平衡受到破壞,老頂折斷垮落,它給工作面一個(gè)很大的突然壓力,即頂板的初次來(lái)壓。老頂初次垮落后,隨工作面繼續(xù)采動(dòng),老頂呈懸梁狀態(tài)存在,當(dāng)懸臂長(zhǎng)度達(dá)到一定時(shí)間,折斷垮落。隨工作面采動(dòng)影響和懸臂時(shí)間的推移,這種垮落有規(guī)律、周期性地發(fā)生,稱(chēng)為頂板的周期來(lái)壓。老頂在初次來(lái)壓和周期來(lái)壓時(shí),垮落步距較大、面積大、強(qiáng)度高,并且可能伴隨發(fā)生動(dòng)壓沖擊,礦壓顯現(xiàn)較強(qiáng)烈,一般具有以下特點(diǎn):
一是由于老頂?shù)膭×一顒?dòng),使工作面頂板下沉量和下沉速度急劇增加;二是支架受力猛增,出現(xiàn)頂板破碎、裂縫、片幫甚至工作面出現(xiàn)臺(tái)階下沉等現(xiàn)象;三是老頂折斷垮落時(shí),在采空區(qū)深處先產(chǎn)生沉悶雷聲,繼而采空區(qū)出現(xiàn)掉碴,垮落時(shí)伴有暴風(fēng)。
2、初次放頂特點(diǎn)
煤層在開(kāi)采之前,它同巖層在各個(gè)方向受力是平衡的,掘出開(kāi)切眼后,巖層受力平衡狀態(tài)遭到破壞,圍巖移動(dòng)變形,尋求新的應(yīng)力平衡,在頂板上方形成了暫時(shí)平衡的巖石松動(dòng)圈,這時(shí)工作面支架主要支撐的是松動(dòng)圈內(nèi)巖石和煤層重量。工作面放頂開(kāi)始落煤時(shí),隧著煤層下落,空頂范圍變大,松動(dòng)圈逐漸擴(kuò)大,支架受力很快增加,這時(shí)如不采取措施,巖層壓著煤層就會(huì)壓垮支架,以致發(fā)生冒頂事故。因此,殘采工作面放頂落煤時(shí),只能放一茬炮,然后將浮煤出空,就必須及時(shí)往后退,因?yàn)轫敯逡哑茐倪^(guò)一次,直接頂隨煤層垮落一段時(shí)間后就會(huì)垮落,這就是曬口煤礦采煤工作面初次放頂。如果頂板巖石不自行垮落,浮煤就不能出空,等下次再?gòu)?fù)采,而且必須留有足夠的煤柱支承頂板。直接頂初次放頂?shù)奶攸c(diǎn)有:一是工作面空頂面積較大,壓力集中在最迎頭的支架,承受的壓力較大;二是原有頂板己遭破壞,初次放頂時(shí),頂板再次受采動(dòng)影響,頂板冒落快,冒落范圍也較大。