铜厂坡煤矿2013顶板灾害防治措施

贵州正华矿业有限公司铜厂坡煤矿

2013顶板灾害防治措施

编制： 总工： 矿长：

2013.1.5

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矿 审 查 意 见

主持人： 审查时间： 审查地点： 参加审查人员： 审查意见：

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目 录

一、概述........................................................................................................................ 3 二、顶板灾害防治计划................................................................................................ 4

（一）、影响矿山压力显现基本因素分析：..................................................... 4

1、煤层顶底板岩性分析................................................................................ 4 2、影响矿山压力显现的地质因素................................................................ 5 3、影响矿山压力显现的生产技术因素........................................................ 7 （二）回采顶板冒落灾害的防治措施及装备..................................................... 7

1、回采工作面顶板管理方式的选择............................................................ 7 2、回采工作面支架选择论证........................................................................ 8 3、支柱的型号选择计算................................................................................ 8 4、临时超前支护.......................................................................................... 10 5、 采面防止顶板事故措施........................................................................ 10 6、工作面上下出口支护及相关措施.......................................................... 11 7、回采工作面安全措施.............................................................................. 13 （三）掘进顶板冒落灾害的防治措施及装备................................................... 14

1、采区运输巷布置方式巷道支护的选择.................................................. 14 2、掘进工作面支架选择，交叉点支架选择.............................................. 14 3、掘进工作面安全措施.............................................................................. 15 4、大硐室支护.............................................................................................. 17 5、大硐室通风.............................................................................................. 17 6、巷道断面及高度...................................................................................... 17 （四）坚硬顶板垮落灾害的防治措施：........................................................... 17 （五）坚硬顶板垮落灾害的预防措施及装备：............................................... 18 （六）冲击地压................................................................................................... 18 三、矿山压力观测设备....................................................................................... 18

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一、概述

铜厂坡煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇北面左家营村，回采的是大河边向斜北面靠近露头线附近的煤炭，东面为兴福煤矿，西面为煤硐坡煤矿南面深部为汪家寨煤矿。

矿范围内有9层煤炭可采，主采3层，从上往下分别是C409、C407、C406煤层。C409和C407煤炭在本矿范围内合并，厚度有6～9m，是现在主采煤层。煤层坡度7～16度，斜井开拓，主井、副井、风井形成生产系统，主井采用皮带运输机直达地面，副井用1.6m的单滚筒绞车提升，中央并联式通风。

我矿矿界范围靠近露头线，井下的煤炭被以前的小窑严重破坏过，所以主采层C409煤层在决大部分地区顶板是再生顶板或很破碎的顶板，煤厚不稳定，支护条件较差。

二、顶板灾害防治计划

（一）、影响矿山压力显现基本因素分析：

1、煤层顶底板岩性分析

煤层顶板一般为砂岩、粉砂岩、粘土岩及细沙岩，较稳定。煤层底板一般为粘土岩、泥岩，遇水膨胀，易出现底鼓或底滑。

矿区内主采煤层顶板抗压强度均较低，易破碎，稳定性较差；底板均为粉 砂质泥岩，吸水以后易膨胀，力学强度低，有底鼓现象，可能会发生支柱下陷。

煤层顶板力学强度较低，易破碎，稳定性较差，开采时要加强顶板管理。煤层底板均为粘土岩，吸水以后易膨胀，力学强度低，煤层底板条件较差，在开采过程中应引起注意，设计工作面采用单体液压支柱和金属铰接顶梁联合形

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成支架支护，全部垮落法管理顶板。在今后生产过程中，应根据实际情况，编制相应的作业规程，以便更好地保证工作面的生产安全。 2、影响矿山压力显现的地质因素

（1）断层

断层破坏了煤层和顶板的完整性，而且在断层两侧形成破碎带，容易发生局部冒顶或垮面，致使初步来压与周期来压步距改变，增加顶板管理的复杂性。

工作面遇断层时顶板冒顶的危险程度与断层走向和工作面交角有关。交角越小越不利，倾斜断层要比走向断层危险。

工作面由断层下盘向上盘推进遇到倾斜断层时，过断层之前容易发生冒顶。当工作面由断层上盘向下盘推进时，在工作面过断层后一段距离内，也易发生冒顶。

工作面遇走向断层时，通常也是断层面下方为冒顶危险区。 （2）褶曲

从煤矿生产实践来看，大褶曲构造只是使煤层倾角发生变化，对工作面顶板压力的影响不是很明显。对工作面生产有影响的是小褶曲。小褶曲可能使顶板局部破碎，易于发生局部冒顶。当褶曲倾向和工作面推进方向一致时，工作面忽而采上坡，忽而采下坡，也会造成顶板管理困难。在采下坡时，采空区垮落岩石可能冲向工作面，撞倒支架，引起冒顶；此时必须打斜撑加强支护。

（3）破碎带、挤压带

挤压是指煤层受挤压作用局部变厚或变薄的地带，挤压在平面图上成圆形或椭圆形，面积有十几平方米到百余平方米不等。

工作面通过煤层变薄带，由于顶板岩层下压极易离层和破断，并可能发生顶板短时急剧下沉现象，这些都是造成冒顶的地质因素。

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（6）工作面的浮煤必须清理干净，不得随意留顶、底煤。

（7）支柱打设必须迎山有劲，支柱必须拉线打设，成排成行，保证排、柱距不超宽，确保有足够的支护密度。

（8）打柱时必须用小板将顶背实，确保不发生漏顶。

（9）回柱时，人员必须站在支柱完好、顶板完整的安全地点进行，回柱前必须事先清理好退路，确保退路畅通。

（10）加强采掘工作面的工程质量管理，不合格的支柱必须推倒重来，支柱或支架必须符合《作业规程》的规定。

（11）在初次来压、周期来压期间必须加强支护，确保有足够的支护强度和支护密度。在初次来压或周期采压期间顶板悬露面积超过作业规程规定时，必须进行强制放顶，并制定强制放顶措施，并报有关主管部门审批后严格执行。

（12）在回柱放顶前必须先打好放顶线的特殊支护，禁止先回后打，回下的支柱必须支设在新的切顶排上，梁子堆码整齐，保证退路畅通。

（13）在作业过程中必须保持文明生产，杜绝冒险蛮干；狠反“三违”，严禁工人违章作业，干部违章指挥。

（14）损坏、卸压的柱梁必须及时出井检修，工作面严禁使用坏柱坏梁。 （15）端面距超过300mm时，必须在煤壁侧加打贴帮柱。 6、工作面上下出口支护及相关措施

（1）在开采过程中根据顶板情况，若顶板压力较大，则将支柱柱距作适当调整。

（2）工作面支柱要布置整齐，排、行成直线，接顶及时，防止出现过大伞檐(小于0.2 m)。

（3）工作面破碎带处要加强支护，采用密集支柱和铺荆芭，防止串矸、漏

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矸等。

（4）要及时放顶，采用回柱绞车回柱，不得进入老塘作业；沿切顶线采用密集支柱和戗棚等加强支护并切顶。在回柱放顶前必须先打好放顶线的特殊支护，禁止先回后打。必须使用回柱绞车机械回柱，回下的支柱必须堆码整齐。

（5）换柱时，一定要先打临时柱，后换柱；沿工作面不能打正式柱时，必须打临时柱，不得空顶作业。

（6）特殊支护：在放顶线采用单体支柱密集支护、戗柱切顶。在煤壁线采用单体支柱打成贴帮柱进行支护，贴帮柱柱距1.6m。在上、下安全出口20 m范围内采用单体支柱打成托梁加强支护。

（7）计算、估计和观测周期来压步距，在初次来压和周期采压期间必须在放顶线打双排丛柱，必须加打木垛，(木垛每6m打一个，呈“井”字形)切顶。并在来压时撤退人员。由于目前该矿尚未进行矿压观测，暂无矿压观测资料，待今后进行矿压观测后，利用矿压观测资料，进行合理的采场选型设计。

（8）注意观测顶板来压情况和顶板稳定完整情况，过断层和老巷时要制定专门措施。

（9）回采工作面出口20m内巷道的净高不得低于1.6m。

（10）直接顶不稳定时，投产后视顶板情况，可加强顶板支护，若底板吸水后易膨胀，支护时可在支柱底部加垫板，防止支护插入底板。

（11）工作面回风巷和工作面运输巷出口处一段距离(包括回风巷和工作面运输巷离工作面前和工作面后)分别采用8根3.2m长工字钢梁一梁三柱成对加强支护，柱距0.8m、棚距为0.4～0.5 m。

（12）工作面上下出口采用4m长的4根矿用22kg/m工字钢，走向交错抬棚加强支护，并保持上下出口畅通。

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（13）预防底鼓的措施

由于采区巷道位于龙潭组含煤地层，主要为泥质粉砂岩及泥岩，岩层较软，加上开采压力的影响，极易造成巷道底鼓。为此应采取预防底鼓的措施：

1）巷道必须设计水沟，并保持畅通，减少水对巷道底板的侵泡。 2）巷道支护在条件允许时尽量采用柔性支护。

3)加强底板泄压的探索，采用底板深孔松动泄压等方法。 4)采面加强推进度，减少底鼓量。

7、回采工作面安全措施

（1）工作面回风巷和工作面运输巷出口(包括回风巷和工作面运输巷离工作面前和工作面后)分别采用8根3.2m长工字钢梁一梁三柱成对加强支护，柱距1.0m、棚距为0.4～0.5m。两出口靠切顶排，要打木垛支护,或堆积。上下出口分别采用4根4m矿用22kg/m工字钢，走向交错抬棚加强支护，并保持上下出口畅通。

（2）工作面支架要布置整齐，排、行成直线，接顶及时，防止出现过大伞檐(应小于0.2 m)。

（3）回柱放顶时，人员必须靠煤壁侧，不得靠采空区侧，初次放顶时撤离工作面，待回柱放顶后顶板相对稳定时再进入工作面。

（4）采煤时要注意检查支柱的安全状况，由于放炮崩倒的支柱要及时修复，工作面上、下端头在必要时采用密集支柱加强支护。

（5）工作面顶板破碎处要加强支护，采用密集支柱和铺荆芭，防止串矸、漏矸等。

（6）计算、估计和观测周期来压步距，在工作面老顶周期来压前，采用木

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垛、密集支柱、戗棚等加强支护，并在来压时撤退人员。

（7）注意观测顶板来压情况和顶板稳定完整情况，过断层和老巷时要制定专门措施。

（8）要及时放顶，采用回柱绞车回柱，自下而上回柱，不得进入老塘作业；沿切顶线采用密集支柱和戗棚等加强支护并切顶。

（9）换柱时，一定要先打临时柱，后换柱；沿工作面不能打正式柱时，必须打临时柱，不得空顶作业。

（10）回采工作面出口20m内巷道的净高不得低于1.6 m。

（11）直接顶不稳定时，投产后视顶板情况，可加强顶板支护，若底板吸水后易膨胀，支护时可在支柱底部加垫板，防止支柱插入底板。

（12）在开采过程中观测其初次和周期来压步距，若小于控顶距可考虑加强顶板支护，若大于控顶距可采取强制放顶措施。必须注意初次和周期来压时对矿压显现的影响，及时采取措施并报有关主管领导处理。

（13）注意观测周期来压预兆，周期来压时必须撤出所有工作面人员。 （14）编制初次放顶和工作面收尾安全措施，并报县级煤炭管理部门批准。

（三）掘进顶板冒落灾害的防治措施及装备

1、采区运输巷布置方式巷道支护的选择

工作面运输巷采用金属支架支护。上下顺槽工作面前方处于移动支承压力影响区，其影响范围约10～30m，因此应根据实际情况在此范围内超前加强支护。 2、掘进工作面支架选择，交叉点支架选择

井筒等主要巷道，正常地段采用拱形断面，锚喷支护，表土段及围岩破碎

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地段采用砌碹支护。水泵房、消防材料库等采用锚喷支护。

运输顺槽和回风顺槽采用金属支架支护，在松软的煤、岩层及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其它措施，交叉点采用同类型加强支护。 3、掘进工作面安全措施

（1）掘进工作面一般地段采取一掘一支，严禁空顶作业，应采取超前支护。 （2）实行“敲帮问顶”制度。爆破或片帮冒顶而悬空的支架，必须重新接顶填实。发生片帮冒顶的巷道，必须经修复好后，方可进入工作面作业。修复巷道时必须先检查顶、侧帮，并由外向里逐步进行。

（3）在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其他措施。

（4）在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定巷道不设支护时，必须制定安全措施。

（5）支架必须紧贴巷道壁面、不得有空隙。巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在破拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m。

（6）更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固临近支护。拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。

（7）采用锚杆、锚喷等支护形式，应遵守下列规定：

①锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。

②采用钻爆法掘进的岩石巷道，应采用光面爆破。

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③打锚杆眼前，必须首先“敲帮问顶”，将浮矸处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。

④使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。 ⑤软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。

⑥采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。

⑦锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。

⑧钻杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。 ⑨岩帮的涌水地点，必须处理（可用导管引水）。

⑩处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。 （8）掘进巷道在揭露老空前，必须制定探查老空的安全措施，包括接近老空时必须预留的煤(岩)柱厚度和探明水、火、瓦斯等内容。必须根据探明的情况采取措施，进行处理。

（9）在揭露老空时，必须将人员撤至安全地点。只有经过检查，证明老空内的水、瓦斯和其他有害气体等无危险后，方可恢复工作。

（10）开凿或延深斜井、下山时，必须在斜井、下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置。跑车防护装置与掘进工作面的距离为20 m，必须在施工组织设计或作业规程中规定。

（11）斜井(巷)施工期间兼作行人道时，必须每隔40m设置躲避硐并设红灯。设有躲避硐的一侧必须有畅通的人行道。上下人员必须走人行道。行车时

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红灯亮，行人立即进人躲避调；红灯熄灭后，方可行走。

4、大硐室支护

水泵房、井下消防材料库布置在岩层中，均采用锚喷支护。锚喷支护时，喷浆厚度不小于80mm，局部破碎地段，采用锚索加固，挂网后再喷浆。 5、大硐室通风

水泵房、井下消防材料库均采用调节风门控制风量、负压通风。 6、巷道断面及高度

根据国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局8号令：在用巷道净断面必须满足行人、运输、通风和设置安全生产设施的需要，其中：矿井主要运输巷、主要风巷的净高自轨面起不得低于2m；采区平巷的净高不得低于2.0m，采区薄煤层平巷的净高不得低于1.8m；回采工作面出口20m内巷道的净高不得低于1.8m。本矿回采工作面进、回风巷各宽2.6m，净高2.2m。

（四）坚硬顶板垮落灾害的防治措施：

矿区范围内可采煤层顶板为泥质粉砂岩、粉砂岩，力学强度低，稳定性差，根据邻近矿井开采情况，回采面顶板一般都能随回柱垮落，因此，本矿发生坚硬顶板垮落灾害的可能性不大。但在生产过程中，也应加强坚硬顶板的观察和预防，若局部地段遇坚硬顶板不易随回柱垮落时，为减少采空区顶板暴露面积，及时释放顶板压力，避免大面积来压威胁回采工作面安全，老顶坚硬难冒时应采取强制放顶措施，即向采空区顶板钻凿倾斜炮孔，装药爆破进行强制放顶，以防大面积冒顶事故的发生。

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（五）坚硬顶板垮落灾害的预防措施及装备：

根据本矿顶板岩性情况，本矿井发生坚硬顶板垮落灾害的可能性不大。因此，初期暂不配备坚硬顶板垮落灾害防治装备。在生产过程中若有必要，再进行配备。

（六）冲击地压

所提供的资料中矿井主采煤层的冲击地压没有提及，且无冲击地压的历史记录，因此暂按无冲击地压矿井设计，但在巷道布置时就尽量避开应力集中区，掘进和采煤时也应注意应力集中的影响。

在开采深部煤层时，也有可能发生冲击地压。当有可能发生冲击地压危险时，必须采取有效的防治措施：

1、防范措施：目的是避免形成高应力集中区，避免产生能量积聚条件。如采取开采保护层、煤层压力注水、松动爆破、顶板软化等措施；

2、解危措施：目的破坏煤岩结构，降低应力梯度。采用煤层卸载注水、煤层卸压爆破、钻孔卸压等措施；

3、防护措施：在发生冲击地压时，避免造成灾害事故。如采取加强支护、宽巷掘进、爆破工艺控制等措施。

三、矿山压力观测设备

矿压观测暂以人工观测为主，但必须创造条件，尽早使用仪器进行矿压观测。矿压观测位置要设在安全地点，空顶处严禁观测，加强超前压力处支护。

本矿回采工作面开始开采时即应进行矿压观测，以掌握开采后顶板活动规律，回采空间矿压显现特征，寻求更合理安全的支护方式。

矿压观测项目主要有：顶底板移近量、支柱活柱下沉量和支架载荷(“三量”)观测以及顶板破碎度和支架工作状态等的观测。

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本矿井主要采用DSB-1底板下沉速度报警仪对锚喷及砌碹支护巷道的矿压进行观测，采用DZ-CL-1单体支柱测力计对回采工作面顶板矿压进行观测。矿压观测仪器及设备见表2-6。

表2-6 矿压观测仪器及设备 序号 设备及材料名称 型号及规格 DZ-CL-1 DSB-1 BHS-10 YZ系列 HCZ CT一2 SAK SYLOK 单位 台 台 支 个 个 台 套 套 数量 5 2 1 20 5 1 1 1 1 单体支柱测力计 2 顶板下沉速度报警仪 3 测枪 4 液压枕 5 钻孔油枕应力计 6 超声波围岩裂隙探测仪 7 地音监测系统 8 微震监测定位系统

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