一、引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)能源的需求日益增大,煤炭工業(yè)一直是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),而煤礦事故對(duì)人們來說卻是一個(gè)非常沉重的話題。
頂板事故是煤礦“五大災(zāi)害”之一,回采工作面頂板事故發(fā)生比較頻繁,人員傷亡率一直較高。據(jù)統(tǒng)計(jì),回采工作面百萬噸死亡率中,頂板事故約占67%。如不對(duì)頂板加以及時(shí)、合理、有效的控制和管理,就有可能影響“安全生產(chǎn)”,造成嚴(yán)重后果。
導(dǎo)致回采工作面冒頂事故的直接原因是回采工作面上覆巖層受采動(dòng)影響而使應(yīng)力重新分布,失去了原有的應(yīng)力平衡,這就導(dǎo)致了部分區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中,當(dāng)上覆巖層施加于下部巖層的載荷達(dá)到極限載荷時(shí),巖層發(fā)生斷裂而垮落。
隨著采煤技術(shù)的不斷提高,理論方法的不斷完善和成熟,近年來,頂板事故率有所下降,但其危害仍然很巨大,頂板事故在煤礦生產(chǎn)過程中不應(yīng)被忽視。按事故發(fā)生地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)排在前三位的是:采煤工作面(63.18%)、掘進(jìn)工作面(12.55%)、巷道(13.81%)。
因此,準(zhǔn)確掌握礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,建立一套合理、有效的頂板管理制度是非常必要的。
?。ㄒ唬┯绊懟夭晒ぷ髅娴V山壓力顯現(xiàn)的主要原因
1.地質(zhì)因素
影響回采工作面礦山壓力的主要因素是圍巖性質(zhì),地質(zhì)因素是成煤過程中自然形成的,是不可改變的。在生產(chǎn)過程中,只能適應(yīng)和運(yùn)用其特性服務(wù)生產(chǎn)。
?。?)巖石力學(xué)性質(zhì)
實(shí)際觀測(cè)表明,巖石的力學(xué)性質(zhì)對(duì)礦山壓力顯現(xiàn)起關(guān)鍵性作用。由于巖石自身的密度、礦物成分、顆粒大小等的不同,不同巖石或同一種巖石的強(qiáng)度各異。測(cè)定表明,頂板巖石強(qiáng)度越高,礦壓顯現(xiàn)越明顯。
?。?)開采深度
開采深度直接影響著原巖應(yīng)力的大小,對(duì)巷道礦山壓力顯現(xiàn)的影響可能比較明顯,特別是有煤巖突出礦井,這是一般規(guī)律。如在松軟巖層中開掘巷道,隨著深度的增加,巷道圍巖的“擠、壓、鼓”現(xiàn)象比較明顯。
但開采深度對(duì)回采工作面頂板壓力大小的影響并不突出,因而對(duì)礦山壓力顯現(xiàn)的影響也不明顯,特別是對(duì)頂板下沉量的影響。在目前的技術(shù)條件下,開采深度可達(dá)600~800m,實(shí)際測(cè)定表明,采深對(duì)工作面頂板下沉量無直接影響。例如比利時(shí)的彼丘爾煤礦,開采深度已達(dá)1415m,工作面采用工作助力為350kN的金屬支柱,仍然可以將頂板管理得很好。
(3)煤層傾角
煤層傾角對(duì)回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響比較大,實(shí)際觀測(cè)表明,煤層傾角越大,頂板下沉量越小。也就是說,近水平工作面的頂板下沉量要比傾斜、急傾斜工作面大得多。
(4)斷層、裂隙等
一般來說,斷層、裂隙較發(fā)育的巖層都比較破碎,這直接影響了巖層的強(qiáng)度。這樣的頂板非常容易垮落,從而釋放了部分礦山壓力,使其得以緩和。