井下抽冒现象成因及防控技术探讨解析

井下抽冒现象成因及防控技术探讨井下抽冒现象成因及防控技术探讨 来源日期2010-07-08 井下抽冒现象成因及防控技术探讨井下抽冒现象成因及防控技术探讨 新罗区煤管局邱春晖 摘要文章对井工开采煤矿中常见的抽冒现象进行分析，指出了抽冒现象发 生的要素，提出了抽冒现象防控技术措施，对今后抽冒现象防治工作提出合理化 建议。 关键词抽冒成因分析防控技术 1．引言 抽冒是指围岩及煤炭受到爆破或采动后垮落的高度超过正常范围的现象，也 是井下煤矿开采中常见的破坏性现象。抽冒现象典型的特征是a、垮冒的高度 超过预期，破坏性大；b、按常规支护办法很难控制；c、具有一定的偶发性，因 此容易造成事故。从近年来矿井发生的事故调查分析，其造成的恶性事故近年来 也屡见不鲜（如 2005 年 8 月 7 日广东省大兴煤矿透水事故），故有必要对抽冒 现象进行系统地研究、分析。 2．抽冒现象可能导致的事故分析 抽冒现象可能导致的事故主要有 2．1、大面积或持续垮冒可能导致作业迎头与老空区贯通导致水灾事故，此 类现象最为常见，如 2005 年广东省大兴 煤矿透水事故（死亡121 人），2001 年云 南省南丹锡矿发生的透水事故（死亡 81 人），均属此类。下面以福建煤电公司坑 柄煤矿 1998 年 5 月 27 日透水未遂事故来 说明抽冒现象的危害性。如下图所示，该 采面开采290330 区段 2煤层，在330 上风巷失修未探明积水情况的情况下， 从290 西 2底运巷开上山，10 余米后因遇断层无法再往上打上山，此时即开始 出现非正常垮冒即“抽冒”现象，煤炭源源不断地从断层口流出（上山坡度约 26 ），在出了近 800 吨左右的煤炭后开成一巨大采空区，并与330 上风巷积水 贯通导致透水事故，幸好因下出口离作业点仅 10 米左右人员撤退及时未酿成人 员伤亡。 0 2．2、导致瓦斯等有毒有害气体浓度突然 增高，该现象与上述导致的透水事故相类似， 也是连续、大面积垮冒与采空区贯通，导致采 空区有毒有害气体大量逸出，在通风不良的情况下，容易酿成事故。 2．3、造成生产布局被迫调整，影响生产接替，提高开采成本。因抽冒造成 的破坏性巨大，往往不容易控制，且会形成巨大的冒顶区域，从安全角度出发被 迫调整生产布局，下面以某矿十采区172 东集中巷为例说明。 如上图所示，十采区石门沿正穿掘进，遇 2煤层后遭遇抽冒，在出了将近 200 车矸石后顶板开始渗水， 考虑到巷道上部出现的垮空区， 决定改变开法布局， 石门比计划多掘了约 30 米，费时费力且影响接替。 2．4、造成支护成本提高，一些小型抽冒现象，虽可以控制，但需支护成本 提高，如上述矿井十采区225 上风巷发生的抽冒现象，支护棚距由１米／架缩 小到 0.3 米/架，且边邦过顶坑木也比正常消耗提高 500以上，可以说是费时、 费工、费钱，且安全效果极为不佳。 2．5、降低煤回采率。主要指在采面出现的煤炭抽冒现象，尤其在残采面， 当煤炭出现抽冒后，煤炭沿上山或小眼自行下溜，不再爆破或用其它方式落煤， 即可在底运巷装车外运，这种现象工人形象地称为“遥控煤”，意为想要多少煤 炭就可以出多少煤炭。此时，工作面的情况是采掘职工，因为节省正常开采工 序而高兴，采掘队伍承包者队长，因为节省坑木而高兴，甚至个别管理者因为短 期内产量持续稳定而高兴，因此个别采掘队伍钻管理漏洞去人为制造抽冒现象。 但就是这种情况导致煤炭局部垮空而造成上部煤炭无法采出而造成煤炭大量丢 失，甚至引发安全上的事故。 3．抽冒现象的成因分析。 3．1 地质条件的原因，这是井下最为常见的抽冒现象发生原因。如福建煤电 坑柄煤矿 III 线附近块段，其岩性与相邻块段在成分上并无根本性差别，均以砂 岩、粉砂岩为主，但在结构上却变化很多，岩性显得更为松散、刚脆、节理更为 发育，致密性极差，容易导致压力集中，因此受开采动破坏后容易发生垮冒抽冒 现象。这一点可以从该块段不同开采水平均可以得到证明。 3．2 受上部采空区的影响。这种现象主要表现在一是上部或上分层煤炭开采 条件好，大面积采空合理留出煤柱导致压应力集中柱下块段传递；二是上部采空 区长期大量积水，顺着围岩节理渗透而形成抽冒。 3．3 支护不及时。相当一部分抽冒现象在其形成初期仅为普通常见的垮冒现 象，但因支护不及时到位，且处理方法简单，如实行垮冒多少矸石运走多少矸石 的办法处理，往往就导致抽冒现象发生。如某矿九采区建设中，底部石门就因垮 冒初期连续出碴数百车，导致抽冒发生后被迫改变石门开拓方案。 3．4、开采方法或工作面布置不妥。 3．4．1 受产量与成本的双重压力，对上风巷在还没有修通或探明积水情况 的条件下进行回采，而积水区下部往往就是抽冒高发块段。 3．4．2 残采工作时布巷未按照技术规程要求开采，技术管理不到位，没有 对工作面密切跟踪。 3．4．3 没有合理避开可以预计会发生抽冒地带的块段。 3．5 其它方面可能导致的，即难以预测的偶然现象，如岩层或煤炭倒转等地 质条件的突变等情况。 4．抽冒现象防控技术探讨。 为了防止抽冒现象给矿井秤带来的危害，本着“安全第一，预防为主”的安 全生产方针，结合井工煤矿开采特点，防控抽冒现象应从以下方面展开 4．1 对工作面进行充分论证。在工作面开工前的安全论证时，务必要组织采 掘、地质、测量各专业的技术人员，对工作面能否开工进行充分论述，针对煤层 围岩破碎、节理发育的现象，巷道布置时要做到“三避开”，即避开压应力集中 带， （如福建煤电坑柄矿区Ⅲ线附近曾多次发生抽冒现象，即当视为压应力集中 带），岩性破碎带，采空区密集块段，同时对矿井历史开采的特点也要作好原始 记录， 从人员的配备上也要注意， 技术的传承延续， 避免因人员的流动 “断层” 导致对开采区域不详细等现象发生。 4．2 加强工作面的支护，特别是要有针对抽冒现象的应急措施准备，即在安 全论证的基础上，对工作面选择支护方式要有一定的超前意识。按国家安监总局 “三推行”中“推行支护改革”的要求， 根据工作面不同的地质特征来选择不同 的支护方式显得尤为重要，其主要内容包括 4．2．1 推行金属支护，包括工字钢金属支护及 U 型钢可伸缩架支护； 4．2．2 缩小棚距，在压应力集中块段棚距缩小至 0.5 米/架； 4．2．3 加强边帮过顶工作及架与架之间的连杆撑木，使架与架之间形成整 体； 4．2．4 允许多种支护方式并存，如易垮易冒段采用砌碹支护，压应急较大 段采用金属支护，岩性较碎压力较大时采用锚网金属支护等。 4．3 日常施工管理中预防抽冒现象的发生。 4．3．1 推行“壁式正规回采”，有上风巷的采面一定要修通。 4．3．2 探明工作面周边的开采情况，重点是上部的积水情况，防止因积水 涌秀而导致抽冒事故； 4．3．3 加强地质预测预报工作； 4．3．4 施工中对抽冒现象发生的预兆要引起足够的重视； 4．3．5 加强工作面局部通风及综合防尘措施，防止瓦斯与煤尘突出。 4．4 对抽冒现象现场的治理技术。 实践证明多数抽冒现象只要采取正确的防控技术，其造成的损失都可以控 制在合理范围内的， 相当部分的抽冒现象都是因支护不及时或未采取特殊支护技 术