“煤下铝”井工开采矿山冒顶片帮问题的探讨
4页1、“煤下铝”井工开采矿山冒顶片帮问题的探讨贾志晖 杨宏波 梅晓 渑池曹跃矿业有限责任公司 河南渑池 472435摘要:冒顶片帮事故是矿山井下开采常见的灾害,对于开采“煤下铝”矿山尤其需要加以重视,为了保证矿山的安全生产,预防冒顶片帮事故的发生,必须根据事故发生的原因,采取针对性的预防措施,达到未雨绸缪的目的;本文针对各种冒顶片帮事故的类型,借鉴前人总结的一些成果,结合掌握的实际情况进行探讨,提出相应的处理方法,起到一个抛砖引玉的作用。关键词:煤下铝;井工开采;冒顶片帮;探讨0 引 言冒顶片帮是指矿井、隧道、涵洞开挖、衬砌过程中因开挖或支护不当,顶部或侧壁因应力的作用出现的弯曲、下沉、裂隙、掉渣、冒落、垮落等,甚至造成生产停顿及人身伤亡的严重事故。矿井作业面、巷道侧壁在矿山压力作用下变形,破坏而脱落的现象称为片帮,顶部垮落称为冒顶,二者常同时发生。两者常同时发生人身伤亡事故,统称为冒顶片帮。适用于矿山、地下开采、掘进及其它坑道作业发生的坍塌事故。1 概 述渑池曹跃矿业有限责任公司矿区位于河南省渑池县中部,行政区隶属于渑池县张村镇,为义马煤业集团西部矿区之一。该区自1958年建矿以来一直从事
2、煤矿的开采,近些年来,经过地质部门的勘探,发现煤层下赋存丰富的铝土矿,且矿体连续性好。要变资源优势为经济优势,就要对“煤下铝”进行开采,于是就提出了“煤铝联采”的战略。由于,铝土矿位于煤层以下,开采铝土矿势必受到煤矿采动的影响,加之铝土矿顶板围岩的特点,冒顶片帮将成为未来最大的隐患之一,因此,需要及早对之研究探讨,找寻冒顶片帮原因并制定预防的措施,以达到未雨绸缪之目的。本区铝土矿含矿岩系上石炭统本溪组(C2b)一般分为三段,即C2b1铁质粘土岩,C2b2铝(粘)土矿层,C2b3粘土岩层。该铝土矿直接顶板的岩性多为硬质粘土矿、粘土岩,呈黑灰、灰色,泥质结构,致密块状构造,含植物化石碎片,局部含团块状黄铁矿。该层横向可变为炭质泥岩、炭质页岩(ZK33455),或煤层(ZK36679,厚3.13m)。厚度一般13.2m。该层局部缺失;当缺失时,铝土矿的直接顶板可为C2t太原组的粗粒石英砂岩或生物碎屑灰岩。开采“煤下铝”要借鉴金属矿的经验,又要重视属于煤系地层的特点,因此吸取煤矿和金属矿床开采的成果,同时在实践中加以运用和总结,一定能够控制片帮冒顶事故的发生。2 冒顶片帮事故发生的特点和原因2
3、.1 冒顶片帮的特点冒顶片帮事故一般都发生在地质条件有变化的地点,如小断层、岩石裂隙发育且易离层的工作面或有裂隙水的地方。一般来讲,冒顶片帮的范围比较大,基本在成巷部分,多数发生在掘进施工期间,随机性很大,使人措手不及。2.2 冒顶片帮的原因冒顶片帮事故的发生,一般与矿山地质条件、生产技术和组织管理等多方面因素有关。按事故分类统计资料,属于生产组织管理方面的原因占45.6%,属于生产技术方面的原因44.2%,属于冒险作业等因素引起的事故仅占10.2%。2.2.1 矿山地质条件方面(1)地质情况变化,自然条件不好这一原因是造成冒顶片帮事故的客观因素,巷道围岩松软或及易风化;巷道围岩节理裂隙发育;巷道通过断层、褶皱等构造变动剧烈地带,岩层破碎;巷道穿过岩层的岩性突然发生变化,在其交界处易发生塌冒,如掘进工作面及巷道交叉口、裂隙水发育处。在采矿体中要特别注意断层、裂隙、溶洞、软岩、泥夹层、破碎带、裂隙水等等。(2)地压活动的影响由于煤矿位于铝矿之上,煤矿优先开采,煤矿开采后对采空区一般采用自然垮落的办法处理,随着开采深度不断增加,矿山的生产区域不同程度地受到采空区地压活动的影响,容易导致井下
4、采场和巷道发生大面积冒顶片帮事故。在矿体中采掘矿石,形成空间,打破了岩体的平衡,由于围岩稳固性高和矿体的支撑,在一定时间内,空场之间的岩壁尚能保持静压状态而相互屹立,但随着开采深度的不断增加,随着空场暴露时间的延长,使空场之间岩壁应力不断的集中,沿着最先打破的一个缺口,断层发生岩石移动,岩壁大面积倒塌,形成地压活动。这是地压形成的客观因素。2.2.2 生产技术方面(1)松石检撬技术落后“敲帮问顶”是一项灵活有效的松石检测方法,目前仍在井下矿山广泛使用。但撬棍检查处理松石时,有一定的局限性。资料表明,当松石厚度大于0.4m,面积大于1.5m2时,“敲帮问顶”已无济于事。国外一些先进矿山企业在使用“敲帮问顶”时,还同时使用超声探测、红外线辐射检测等先进检测方法。但在我国由于受到技术、经济条件的制约,大多数都是单纯使用撬棍来“敲帮问顶”,明显存在着松石检测不彻底及检测人员的人身安全受威胁等缺点。(2)顶板支护质量不过关现在井下矿山广泛采用素喷、锚喷、锚网喷等多种支护形式,但仍然发生冒顶事故,其主要原因是支护质量不过关,如管缝式锚杆楔入位置不当、砂浆锚杆注浆不饱满、钢筋网编制不规范、喷浆厚度不
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