巷道顶板事故及预防措施.ppt

巷道顶板事故及预防措施,一、前言,温家宝总理指出：安全生产责任重于泰山。搞好安全生产是全面落实科学发展观的必然要求；是建设和谐社会的迫切需要；是各级政府的重要职责。经济发展必须建立在安全生产基础上，绝不能以损害人民群众利益甚至牺牲职工生命为代价。,一、前言,1.煤炭工业是关系国家经济命脉的重要基础产业2004年，煤炭在中国一次能源生产和消费结构中的比重分别占75.6%和67.7%。我国煤炭产量由2002年的14.55亿t增长到2005年的21.9亿t，年均增加2.45亿t，保证了经济和社会发展的需要，是国民经济发展的重要基础。,在未来相当长的时期内，煤炭仍是我国的主要能源，中国工程院和中国煤炭工业协会组织有关专家预测结果：2020年煤炭需求量将达到25.8亿吨，占一次能源消费总量的60以下；随着洁净煤技术的发展，煤炭可以成为比较高效、清洁的能源。,一、前言,二、我国煤矿灾害及现状,1.我国煤矿的灾害事故 我国是世界上煤矿灾害严重、灾害多的国家，常发生的灾害有：瓦斯灾害顶板灾害矿井火灾水害冲击地压尘害热害,二、我国煤矿灾害及现状,2.我国煤矿灾害事故现状煤矿灾害事故近年呈下降趋势，但事故总数仍然偏高2005年发生各类灾害事故3306余起，死亡5938人，百万吨死亡率2.81,首次下降至3以下。重特大灾害事故有显著减少，但每年仍在300起左右一次死亡百人以上的特别重大事故的发生频率加快，1981年2005年全国煤矿发生一次死亡百人以上特大事故11起，间隔为10年1起、5年1起、4年1起、2年1起、1年2起、1年4起。,二、我国煤矿灾害及现状,瓦斯、顶板事故是煤矿的主要灾害20012004我国煤矿事故类别,二、我国煤矿灾害及现状,瓦斯事故危害性最大，2005年，事故起数占总起数的12.52%，死亡人数占总人数的36.56%，平均每起事故造成5.24人死亡；顶板事故发生频率最高，2005年，占事故总起数的54.6%，死亡人数占34.66%，一次事故死亡平均1.14人；瓦斯与顶板事故起数、死亡人数均占总数的70%左右。,1.我国煤矿灾害事故原因煤矿自然条件差，伴生灾害多中国大陆是由众多小型地块多幕次汇聚形成的，主要煤田经受了多期次、多方向、强度较大的改造后，地质构造相当复杂，给煤矿安全生产带来了高地应力、瓦斯灾害和地温等难题。,大地构造决定了煤矿地质条件复杂，井工矿开采的生产条件增加了安全的复杂性。地质构造复杂或极其复杂的煤矿占36%，属简单的占23%；水文地质条件复杂或极其复杂的煤矿占27%，属简单的占34%；煤层瓦斯含量高，有自然发火危险，煤尘具有爆炸性的矿井多；巷道呈管网式空间布置，多种致灾因素共存于同一环境，容易发生致灾因子相互作用的耦合，形成大灾难。,凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故,一、基本情况 凤凰山矿机掘三队施工的95311工作面进风巷设计走向长度1400m，当掘进至1198m时，工作面出现了因向斜、背斜挤压造成的无煤区。二、事故经过 二00二年八月五日早班，大约上午9：30 时分，因顶板离层突然来压，由于支护不力，致使所回棚及向里两架棚全部垮落，将在此处工作的赵双坤、李永雷埋住，窒息死亡。,三、巷道顶板事故案例分析,凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故,三、事故原因（1）工作地点因地质向斜、背斜挤压，形成的褶曲构造，顶板离层、破碎，压力增大，未按规程进行支护是造成事故的直接原因。（2）工作现场起底、扩帮、换棚施工时，未按施工措施要求进行，既未使用摩擦柱加强支护，又未正确使用临时支护，且当班班长违章指挥，工人违章作业，是造成这次事故的主要原因。,凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故,（3）机掘三队安全管理存在重大漏洞，未将己审批的安全技术措施认真落实，在工作面条件发生变化时，未按要求采取针对性措施，队主要领导直接违章指挥，也是造成这次事故的主要原因。（4）原煤生产井作为业务保安和直接管理部门，安全意识不强，业务保安落实不到位，安全技术措施落实存在重大漏洞，现场安全管理不到位，是造成此次事故的重要原因。,凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故,（5）矿山安全调度中心作为全矿的安全监督管理部门，安全监管不到位，现场监督检查不力，也是造成此次事故的重要原因。（6）矿有关领导对本矿的安全管理不善，对职工的安全教育不够，也是造成此次事故的重要原因。,4 防范措施（l）要加强对职工的安全教育和培训，牢固树立“安全第一”的思想，正确处理安全与生产的关系，坚决做到不安全不生产，杜绝违章指挥、违章作业，增强职工自保、互保意识和能力，防止事故发生。（2）要深刻吸取此次事故教训，加强安全技术管理工作，坚决执行上级有关技术规定，根据现场实际，及时修订、补充、完善作业规程和安全技术措施，强化现场技术管理，切实做到用规程去指导生产，为生产服务，实现安全生产。（3）要加强对安检队伍的管理，进一步理顺安全管理体制，落实安检人员责任，加大现场监管力度，使安全生产得以正规有序进行。,凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故,（4）各级管理人员要深入现场加强对作业规程的执行情况和各作业现场的监督检查，发现隐患及时处理。进一步落实业务保安责任制，做到措施到位、检查到位、责任落实到位、隐患排查到位、重点工程把关到位。（5）要认真吸取此次事故教训，举一反三，开展一次深刻的事故反思活动，针对各自工作实际，认真开展自查自纠，杜绝各类事故的发生，确保安全生产。,凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故,晋城煤业集团成庄煤矿9.1事故,（一）、晋城煤业集团成庄煤矿9.1事故：1.事故通报 2002 年9 月1 日，成庄矿2229巷工作面发生了重大冒顶事故，造成8 名矿工遇难，直接经济损失71.04 万元。,成庄矿9.1顶板事故,2、事故原因（1）直接原因 2229掘进工作面连续掘进11m，未按作业规程要求打注锚索(作业规程规定锚索紧跟工作面安装，每1.6m打注一根锚索），致使煤顶与岩层之间离层，导致煤顶整体垮落是造成此次事故的直接原因。,（2）间接原因2 1）综掘四队干部、工人安全意识淡薄，违章指挥、违章作业，是造成这起事故的主要原因。2）综掘四队重生产、轻安全，安全管理松散，现场管理混乱，以包代管，削弱了安全管理，也是造成这起事故的主要原因。3）成庄矿安全、生产等科室业务保安责任制不落实，干部管理作风漂浮，对生产现场长达半个月的群体违章突击生产现象熟视无睹，未能及时发现和制止；规程措施审批把关不严肃，现场无人监督落实，监督机制形同虚设，是造成这起事故的重要原因。,成庄矿9.1顶板事故,4）成庄矿有关领导片面追求产量进尺，对队组下达生产任务指标不科学，安排劳动组织不合理，对锚杆锚索支护技术缺乏深入的研究和足够的认识，技术要求不规范，修改作业规程无依据，对业务科室管理不严格，未能有效落实顶板管理的各项措施，也是造成这起事故的重要原因。5）成庄矿安全思想教育和安全技术培训不到位，部分职工未能深刻吸取凤凰山矿“8 5”顶板死亡事故教训，未能自觉抵制违章指挥、违章作业行为，自保意识和自保能力差，也是造成这起事故的一个原因。,成庄矿9.1顶板事故,6)有关业务处室未认真落实业务保安责任制，对锚杆锚索支护技术深入研究的少，对新技术的应用条件缺乏规范的技术要求，致使该矿对锚索支护工艺应用混乱，同时对该矿的监督检查、重大事故隐患排查不到位，也是造成这起事故的一个原因。7）公司领导未认真贯彻落实党的安全生产方针，在企业改制重心西移的过程中注重了瓦斯管理，忽视了顶板管理及其灾害的预防，有顾此失彼现象，也是造成这起事故的一个原因。,成庄矿9.1顶板事故,3 防范措施（1）技术防范措施1）严格执行煤矿安全规程、作业规程规定，严格按照施工工艺组织施工，严禁简化作业程序和擅自改变施工工艺施工。2）健全质量保证体系，严把工程质量验收关，明确矿、科、队、班组的责任，并做到责任到人，环环相扣，使每个班的工程质量始终处于受控状态。3）加强支护质量和顶板的动态监测工作，做到信息反馈及时，监测数据真实、准确，并由专人负责对数据进行分析处理，发现问题及时采取措施。4）针对锚杆、锚索支护工艺，加强对基层队组的技术培训和安全教育，提高队组人员的技术素质和安全意识，杜绝违章指挥、违章作业。5）加强与科研院所的合作，结合各矿具体条件，进一步深入地研究和试验锚杆、锚索支护技术，使锚杆、锚索支护技术更加科学、合理、安全、可靠。,成庄矿9.1顶板事故,（2）管理防范措施1）各矿要合理调整基层队组劳动组织，强化队组安全管理，彻底杜绝以包代管现象，杜绝干部违章指挥、工人违章作业现象，养成遵章指挥、照章作业的良好矿风。2）各单位业务保安部门要认真落实业务保安责任制，管理干部必须转变工作作风，深入现场，及时发现和解决生产过程中出现的问题，消除重大事故隐患。3）各矿在制定管理制度、作业规程和安全技术措施时必须以煤矿安全规程、煤矿设计规范等为依据，克服凭主观靠经验的做法，使规程、措施更加科学合理，能够有效指导生产。4）各矿在生产衔接上要合理安排，科学组织，搞好采掘接替，同时对采用的新工艺、新设备、新材料的技术要加以深入研究，确定合理的技术参数，指导生产。,成庄矿9.1顶板事故,5）各单位要加强职工的安全教育培训，深刻吸取本次事故教训，全面提高职工安全素质，防止同类事故再次发生。6）公司机关各业务处室要认真落实业务保安责任制，加强对所属各矿的安全管理，加大监督检查力度，针对公司各矿全面推广锚杆支护新技术，加强技术指导，深入研究、探讨、试验、总结成熟的做法，制定不同条件下强制性的技术要求。7）公司领导要进一步强化“安全第一”的思想，扎扎实实落实“安全第一”方针，在企业改制重心西移过程中要统筹兼顾，理顺职能，在狠抓“一通三防”工作重点的同时，也要切实抓好顶板、水、火、煤尘等其它灾害的预防工作。8）认真组织开展百日安全整治活动，切实贯彻落实各项法律、法规、规章制度，全面深入进行整治，强化现场三项基础工作，促进安全生产稳定好转。,成庄矿9.1顶板事故,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,1、基本情况 寺河矿连采一队所掘的11W、15W巷，从2003年元月份开始一直处在地质构造区，煤质疏松，顶板破碎，瓦斯涌出异常，顶板和瓦斯管理难度加大。经常出现塌顶片帮、瓦斯超限断电现象，生产不能连续进行。,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,2、事故经过 15日早班连采一队为生产班，队安排贯通7#横川。到工作面接班后，连采机停在7#横川内，锚杆钻机停在11W巷距掌面10m处。约14时开始割煤，15时将贯通处的煤出完，还没来得及支护，瓦斯又超限断电，人员全部撤出7#横川。16时50分，贯通处顶煤开始垮落，并迅速向11W巷扩散，锚杆、锚索失去稳固作用，直接顶与煤顶一起冒落下来。冒落面积：7#横川贯通处35m、11W巷靠掌面45m，冒落最高高度达4m，顶部呈马鞍型。冒顶后将锚索拉断2根，2排顶锚杆冒落。,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,3、事故原因 工作面遇断层，煤体疏松，顶板破碎是造成事故的直接原因，也是主要原因。现场管理有漏洞，规程落实有差距，是事故发生的一个管理原因。规程规定锚杆排距为1m，而现场施工中以片网宽度确保锚杆排距，致使多数锚杆排距普遍大于1m，最大达1.4m；角锚杆角度普遍达不到规程规定的30，巷道超宽致使角锚杆不到帮，失去了角锚杆将压力分解到两帮的作用。多数锚杆锚固长度达不到设计要求，规程规定锚固长度1.3m，冒落的锚杆长度有1根 440mm、有1根650mm、有 2根未粘锚固剂。,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,技术管理有漏洞，是造成事故的技术管理原因。1）11W巷遇构造后，生产技术室只考虑到如何探明构造，而忽视了贯通处的顶板管理。连采一队15日早晨向生产技术室作了汇报，生产技术室虽派人到现场进行了观察，但对横川的7#贯通重视不够，没有指导队组进一步采取具体措施。2）规程规定“遇地质条件变化，顶板不完整时，应及时缩小控顶距，并可采用锚索补强或缩小排距等措施”，未考虑到使用原来规定的锚固剂数量能否达到规定的锚固长度（部分锚固剂进入发育的裂隙中，支护强度减弱）。3）贯通措施中规定贯通前提前一个班下达贯通通知单，规定距离不具体。,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,调度室分管巷道支护质量检测工作，生产队组支护检测数据都是标准数据，没有误差和现场实际不符。调度室没有对检测数据进行分析处理，工程质量把关不严，是事故发生的又一管理原因。安监科安全监督检查不到位，虽然平常检查时对顶锚杆排距、角锚杆角度、边锚杆不到帮等问题下达了“三定表”，但没有及时进行落实，也是事故发生的又一管理原因。,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,4、防范措施生产技术室要及时指导队组进一步完善规程措施，今后在编制巷道贯通措施时，必须将贯通对面的顶板状况考虑在内，遇地质构造、顶板破碎等特殊情况时，具体规定使用锚固剂的数量。加强对规程措施的贯彻学习，把规程措施贯彻到每一个管理人员和施工人员中，并根据现场情况及时补充修改规程措施。,寺河矿“115”11W巷冒顶事故,完善工程质量验收制度，加强对巷道支护质量的检查和验收。各井下职能科室要经常深入井下现场，了解情况，及时发现问题、解决问题，帮助队组解决安全和技术难题。发现规程、措施与现场情况不相符、不能指导现场生产时，及时督促修订、补充、完善。各单位必须认真学习本次事故案例，举一反三吸取成庄事9.1故和本次事故教训，加强顶板管理，要把顶板管理和瓦斯治理视为同等重要，杜绝同类事故发生。,山西塔山煤矿井下发生垮顶,大同煤矿集团公司塔山矿是二00三年元月六日根据同煤集团联席会议确定的方案而设计，由株罗纪转入石碳二叠纪煤层开发的第一个特大型煤矿。,2005年3月28日零时四十分左右，山西大同煤矿集团公司的一座基建矿井塔山矿，井下发生冲击矿压事故，导致顶板塌落，十一人被困。此次事故原因是由于井下一0七0辅运巷在维护过程中，工作面发生冲击矿压，矿井顶板塌落所至。,由于地质条件复杂，在抢险过程中又相继发生两次塌方，塌方总长度达到四十五米，经济损失达数千万元。,邢台东庞煤矿冒顶,2004年9月21日早上5时，邢矿集团东庞煤矿发生冒顶事故，5名在井下作业的矿工被埋，造成3人死亡，2人受伤。,淮南新集二矿发生煤矿冒顶事故,月日下午时分，淮南市国投新集二矿发生一起冒顶事故，导致人当场死亡，人受伤，另外人被埋，于月日上午挖出。据了解，死亡的个人都是综采准备队的，当时他们正潜往井下处理一处冒顶事故，由于支架处顶板破碎，然后推倒棚面，造成埋人事故。,长春九台煤矿发生冒顶事故,十二日凌晨四时三十分许，长春九台市羊草沟煤矿发生冒顶事故，有四名矿工死亡，六人受伤。冒顶事故发生在井下一百四十米深处，是该煤矿在十月一日后新开辟的作业面，当时井下有四十六名矿工正在工作。事发后，长春市有关部门立即组织抢险工作，并对事故原因展开调查。截至当日中午，抢险工作已经结束。目前，四名死者的遗体已从井下运出，六名伤者分别被送往长春的两家医院进行救治，无生命危险。,河南宜阳一煤矿发生冒顶事故,2004年07月21日08:17 新社郑州七月二十日电(记者朱晓娟)河南省宜阳县城关乡焦家洼竹园煤矿日前发生一起冒顶事故，造成六名矿工遇难。七月十七日十一时，河南省宜阳县城关乡焦家洼竹园煤矿发生冒顶事故，当时十二名当班矿工正在井下作业，其中六人逃离危险，另有六人被困井下，生死不明。事故发生后，洛阳市和宜阳县有关官员立即带领抢险人员赶赴现场，全力以赴组织抢救，制定抢险方案。十八日下午三时三十分，抢险通道打通，抢险队员发现被困井下的六名矿工已遇难，经鉴定全部为窒息死亡.,乡镇煤矿占总死亡人数的70%,国有地方占15%,国有重点占15%.顶板与瓦斯事故死亡人数约占总死亡人数的70%左右(其中乡镇煤矿占70%).顶板事故死亡人数中:乡镇煤矿占76%,国有地方占16%,而国有重点仅8%瓦斯事故死亡人数中:乡镇煤矿占69%,国有地方占8%,国有重点为23%2005年瓦斯死亡2157人,冒顶1995人,水害593人,运输559人.,近几年各类事故死亡人数量,四、巷道支护理论,由于巷道开挖及煤体回采的影响，引起周围岩层中出现应力重分布，其结果导致应力在岩体中出现了局部高应力区。它直接影响着巷道支护方案的选择。随着煤炭的不断开采，浅部、易开采的煤层已所剩无几，目前我国主要产煤矿区中，除神府煤田及山西的个别矿区外，大部分地区均已开采深部煤层或地质条件较复杂、地应力较大、较难以开采的煤层。这样就给井下巷道维护带来更高的要求，传统的巷道支护如棚式支护、砌碹支护等方式已不能满足煤炭安全生产的要求。,巷道围岩应力场的各种形式,（一）目前常用的支护方式,由于巷道的开挖形成空洞，破坏了原岩体中的原有的应力状态，巷道周边由原来的三向应力状态变成了两向应力状态，从而出现了应力重分布与应力集中现象，这二者导致了在岩体中分别出现了较大的剪应力和拉应力的出现，并使岩体向巷道内移动，若不进行及时的支护，巷道会产生严重变形，影响到其使用功能，更为严重的是由于岩体中构造复杂，节理裂隙发育，当变形量达到一定程度后就会产生冒顶片帮等事故，严重影响着煤矿的安全生产。,目前巷道支护方式主要有：1.棚式支架（木支护，混凝土支架，金属支架等，其中金属支架又有普通金属支架及可缩性金属支架。）这类支护方式主要用于矩形及梯形巷道。2.砌碹支护：料石砌碹，现浇混凝土3.锚喷支护：锚杆支护、喷射砼支护、锚喷联合支护、锚喷支护（网、钢带、梯子梁等）联合支护。4.上述锚喷支护再加锚索加强支护,锚喷支护前两类支护方式均属被动支护，锚喷支护则为主动支护方式，能充分利用围岩自身的承载能力,1.喷射砼支护原理（1）封闭围岩，防止围岩风化作用（2）补强围岩喷射砼具有较高的速度喷射至岩面，其浆体充入岩体表面裂隙中，使得岩体的整体强度得到提高。（3）改善围岩应力状态巷道开挖后岩体变形二向应力状态，而喷射砼支护后由于其具有一定的强度，使围岩由二向应力状态变为三向应力状态，围岩承载能力得到提高。（4）组合拱作用 喷射砼与围岩经裂隙而相互咬合而形成组合拱共同承载。（5）柔性支护结构喷射砼厚度较小，具有一定的变形能力，在围岩应力较大时可产生一定的变形，以释放围岩应力，从而取得较好的支护效果。,锚喷支护,2.锚杆支护原理（1）悬吊作用原理1952年路易斯阿帕内科(Louis A.panek)等发表了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所覆盖的岩体的重力。见图1-1悬吊作用原理。,锚固力 Q(1.52)W锚杆工作拉力 Q1=bA锚杆长度 LKHL1L2 锚杆间排距,（2）组合梁理论按材料力学理论可知，无锚杆时巷道顶板岩石为叠合梁结构，在受到其上部围岩的应力作用后，各层单独变形，层与层之间容易产生滑移从而导致离层；而顶板采用锚杆支护时，锚杆穿过各层状岩层形成组合梁，共同抵抗围岩应力，故变形较小，从而起到支护的作用。,锚喷支护,锚喷支护,（3）组合拱理论在沿拱形巷道周边布置锚杆后，在预紧锚固力的作用下，每根锚杆都有一定的应力作用范围，只要取合理的锚杆间距，其应力作用范围会相互重迭，从而形成一连续的挤压加固带即厚度较大的组合拱，该加固带的厚度是普通砌碹支护厚度的数倍。故能更为有效地抵抗围岩应力，减少围岩变形，其支护效果明显好于普通砌碹支护。,锚喷支护,（4）三铰拱理论危险岩块在锚杆作用下，岩块相互搭接，形成一个三铰拱有效厚度：式中：,锚喷支护,（5）减小跨度作用在悬吊作用理论及组合梁作用理论的基础上，提出了减跨理论，该理论认为：锚杆末端固定在稳定岩层内，穿过薄层状顶板，每根锚杆相当于一个铰支点，将巷道顶板划分成小跨，从而使顶板挠度降低。,因此在开采过程中，必须意识到地应力的发展状态，尤其在多层开采时要防止应力的叠加事实上这种应力叠加常常是造成支护困难，甚至发生动力现象的根源这时必须优化开采设计（参数及工作面推进方向等）尽量避免应力的过分集中由于岩体的非均质和采动影响至使“数值计算”很难做到正确定性,更不用说定量,因此如何快速地鉴测到开采过程中岩体应力场是矿山压力预报的重要内涵,1,近几年顶板事故(属于易控制不安全因素)死亡占第一位;机械化开采能使顶板事故大幅度降低(我国近6亿吨产量的高产高效矿井,2004年百万吨死亡率为0.06).我国自1972年使用液压支架,至今30余年目前也仅仅只有不到50%的产量在应用.2,近几年由于大量发展乡镇煤矿(产量占37%),这些煤矿(处于浅部,不受高应力影响)规模小(23000个矿井生产7亿吨),大量使用单体支柱,支护结构不稳定、支护质量难于保证,导致冒顶事故频发;乡镇煤矿百万吨死亡6人,事故死亡人数占总数的70%.3,显然,液压支架替代单体支架这是必由之路,但矿井必须有一定的经济基础和规模.4,原来推行的支护质量检测是保证单体支架工作面不(少)出现顶板事故的有效手段;但由于支护质量检测需要应用技术人员,而且烦琐,因此得不到推广;5,应该进一步研究便携式的支护质量检测仪器,这样可以使工作面顶板事故大量减少.,单体支架是不稳定结构,在顶板压力作用下易于推垮而冒顶,高度的机械化使神东煤矿年生产1亿吨煤,而百万吨死亡率为0.0098,达到世界最低.,巷道支护是煤矿开采的永恒主题,随着采深增加难度越来越大.关于支护原理:鉴于回采巷道都是与采区服务期一致的临时建筑物.而回采巷道又强烈地受采动影响.因此认为:巷道变形不可抗拒,支架必须可缩.由此形成了回采巷道的支护原理与技术:“预留断面-可缩性支架-壁后充填”支护原理 和“巷道变形预测U型钢支架”支护技术 应用得到成功.后来由于U型钢支架价格影响成本,而且影响快速作业,在我国没有得到全面推广.而是致力于锚杆支护.锚杆支护原理显然不同于U型钢支护.,随着开采深度的增加以及多层开采应力的叠加,各类巷道的支护将“个性化”.而且都将遵循以下原则:“应力场测定围岩状态量化描述数值计算(物理模拟)支护设计(包括锚索的作用)现场检测修改设计”随着开采深度的增加(或由于开采顺序不合理带来的应力集中),现有的支护手段已经难于应付.为了解决深部开采,而又不希望多出矸石,必须深入研究煤巷在高应力状态下的维护原理.,谢 谢 大 家,