采煤工作面淋水潰泥垮冒原因分析

張文龍

摘 要：采煤工作面在淋水之后，會(huì)產(chǎn)生潰泥垮冒現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)直接影響采煤進(jìn)程，同時(shí)也會(huì)威脅工作人員的生命。基于此，本文結(jié)合煤礦采煤工作面的實(shí)際情況，從淋水垮冒、潰泥垮冒、來(lái)壓垮冒、人為因素等方面論述了采煤工作面淋水潰泥垮冒的形成原因。

關(guān)鍵詞：采煤工作面;淋水潰泥垮冒;原因分析

采煤工作面是煤礦掘進(jìn)的主要施工場(chǎng)地，具有溫度高、環(huán)境差、設(shè)備多以及空間小等特點(diǎn)。在采煤工作面中，常常會(huì)發(fā)生安全事故，對(duì)煤礦的管理工作造成了非常大的影響。尤其是在淋水之后，采煤工作面會(huì)出現(xiàn)大量潰泥，潰泥形成一段時(shí)間之后，會(huì)出現(xiàn)垮冒現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工作面的正常運(yùn)行。

1 工程概況

某煤礦現(xiàn)有一廠兩井，在井田中，可采煤層只有一層，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可采煤層的厚度大約為1.6-9.0m，平均厚度大約為4.5m。在開(kāi)采過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)煤層內(nèi)部基本上都是厚或者是特厚的煤層。且局部煤層與水平面之間的角度大約為30°，處于緩傾斜狀態(tài)。該煤礦二井工作面的具體情況如表一。

表一 二井工作面具體情況

地表標(biāo)高 底板標(biāo)高 傾角 傾向長(zhǎng)度 走向長(zhǎng)度 旱季涌水量 雨季涌水量

260-320m 65-110m 4-10° 150m 1200m 7m?/h 50m?/h

2 采煤工作面淋水潰泥垮冒的形成原因

2.1 淋水垮冒原因

在采煤工作面中，從切眼位置出發(fā)，皮帶道推進(jìn)70m，風(fēng)巷推進(jìn)66.5m之后，會(huì)出現(xiàn)淋水現(xiàn)象。淋水的位置大致為60號(hào)支架前后兩個(gè)架的位置處，也就是采煤工作面中間部位60-64m左右，淋水范圍大約為10-13m。隨著工作面各個(gè)工作項(xiàng)目不斷推進(jìn)，在第一次來(lái)壓之后，工作面頂板會(huì)呈現(xiàn)出周期性的垮落和破斷。同時(shí)在構(gòu)造應(yīng)力和地應(yīng)力雙重作用下，上覆巖層會(huì)隨著頂板的垮落和破斷出現(xiàn)垮落沉降、被破壞、變形、移動(dòng)等現(xiàn)象，從而使巖層形成“三帶”。此外，這個(gè)工作面中的上覆巖層主要為泥質(zhì)砂石，膠結(jié)性非常弱且強(qiáng)度比較低。由于沉降拉伸應(yīng)力不斷作用在其中，巖層會(huì)出現(xiàn)裂隙或者是斷裂現(xiàn)象，與三帶共同作用，為地表水流入井下創(chuàng)造了非常好的條件。上覆巖層受力情況如圖一。地表水自裂隙進(jìn)入工作面之后，最先淋水的是工作面中部。隨著工作面不斷向前推進(jìn)，傾斜方向也會(huì)出現(xiàn)破斷現(xiàn)象，這時(shí)工作面底板會(huì)逐漸變軟，再加上工作面掘進(jìn)速度比較緩慢，更有利于機(jī)頭位置破斷，從而導(dǎo)致淋水部位逐漸下移，造成垮冒現(xiàn)象[1]。

圖一 上覆巖層梁結(jié)構(gòu)受力圖

2.2 潰泥垮冒原因

在工作面淋水之后，工作面機(jī)頭會(huì)出現(xiàn)垮冒現(xiàn)象，這時(shí)采煤機(jī)滾筒向機(jī)頭位置行進(jìn)會(huì)受到嚴(yán)重的限制。為了撐起機(jī)頭支架，需要沿著工作面煤壁從皮帶道劈開(kāi)一個(gè)切口，然后用圓木平鋪、懸臂梁、單體柱等方式支護(hù)切口。在第五根圓木鋪完時(shí)，會(huì)有滴水現(xiàn)象產(chǎn)生，之后水流逐漸變大，甚至?xí)霈F(xiàn)圓木爆裂并被折斷現(xiàn)象。此時(shí)在淋水作用下，頂板位置處的泥質(zhì)砂巖會(huì)膨脹軟化，形成泥狀，沿著懸移支架與圓木之間的裂隙流入切口中，在30min內(nèi)，便會(huì)將切口填滿，這是形成潰泥垮冒的原因之一。此外，由于工作面在淋水之后，中部便會(huì)出現(xiàn)垮冒現(xiàn)象，因此，上覆巖層中的砌體梁結(jié)構(gòu)的下部會(huì)失去相應(yīng)的支撐點(diǎn)。結(jié)構(gòu)在失去穩(wěn)定性之前，其摩擦支撐點(diǎn)會(huì)慢慢的下滑，采煤工作面會(huì)隨著摩擦支撐點(diǎn)下滑逐漸來(lái)壓。同時(shí)淋水之后，地表水流入砌體梁結(jié)構(gòu)中，會(huì)加快其失穩(wěn)速度。在此過(guò)程中，會(huì)將上覆巖層的砂巖軟化，變成泥漿，從而出現(xiàn)潰泥垮冒現(xiàn)象，導(dǎo)致皮帶道大面積堵塞，影響工作面的工作效率[2]。

2.3 來(lái)壓垮冒原因

在工作面中，構(gòu)成煤層底板的砂巖大部分都是泥質(zhì)的，在淋水之后，砂巖會(huì)逐漸軟化，同時(shí)支架支柱會(huì)慢慢向下移動(dòng)，使得支護(hù)頂板的強(qiáng)度變?nèi)酰蟠笤黾恿隧敯宓南鲁亮?，降低了工作面高度，直至壓死支架支護(hù)。

2.4 人為原因

人為原因主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：在工作面淋水之后，相關(guān)人員沒(méi)有對(duì)淋水部位進(jìn)行有效的處理，在排水過(guò)程中，排水力度比較小。同時(shí)相關(guān)人員沒(méi)有結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)工作面底層進(jìn)行留底處理，使得底板破壞比較嚴(yán)重，底板變軟的面積越來(lái)越大，支架不斷向下移動(dòng)，支撐不足，從而造成垮冒事故;在插入懸移支架時(shí)，沒(méi)有考慮支架移動(dòng)問(wèn)題，為梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和上覆巖層垮冒創(chuàng)造了條件。

3 結(jié)論

綜上所述，垮冒現(xiàn)象會(huì)使采煤工作面受到大面積破壞，嚴(yán)重影響了煤礦的生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)上文分析可得，采煤工作面在淋雨之后，形成垮冒的原因大體上都是由于底板膨脹變軟，支架支護(hù)不足、上覆巖層下落以及來(lái)壓逐漸增大等原因造成的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李木宣，馬海峰.大斷面煤巷過(guò)斷層組超前預(yù)注漿加固應(yīng)用研究[J].煤礦開(kāi)采，2013，18（8）：78-81.

[2]陳曉坡，劉建莊.過(guò)斷層巷道修復(fù)技術(shù)研究與實(shí)踐[J].煤礦安全，2012（11）：77-79.