陈四楼煤矿井田内可采煤层共4层,分别为二2,三1,三2,三4层。矿井前期主采二2煤层,该煤层最小厚度0.5ｍ,最大厚度3.85ｍ,平均厚2.45ｍ,煤层结构简单,煤层倾角0～13°。综采面为倾斜长壁条带式俯斜开采,面长190ｍ,走向长1000ｍ左右。煤层老顶为厚度10ｍ细砂岩;老顶下有1层砂质泥岩与泥岩互层的复合顶,厚度不稳定,0～3.0ｍ,局部裂隙发育,尤其在地质构造和向斜轴附近顶板非常破碎,给安全生产带来很大困难。
1片帮冒顶状况
目前,生产的综采面有2个,即2101,2103工作面。从两个面开采情况看,工作面局部区段顶板较破碎,尤其是煤层的复合顶厚薄变化不均,节理发育,在推采过程中某些区段,由于厚度比较薄(0.3ｍ以下),随采随冒;厚度逐步增大后,根据支架高度工作面最大采高可达3.2ｍ,煤层平均厚度2.45ｍ,一般在2.0～2.7ｍ。这样直接顶在0.5～1.0ｍ时,若采煤时不能留住,除影响煤质外,支架高度尚能满足支护需要;若厚度超过1.0ｍ时,仍然不能留住,任其冒落,支架就不能接实顶,从而危及工作面安全。如2103工作面在推进至180ｍ处,工作面第100～126架发生片帮冒顶事故,占工作面总长的20%,其中最严重的为117～126架,15ｍ长,煤层之上的复合顶厚约2ｍ全部冒落,其它区段复合顶厚1.0～1.5ｍ,工作面高度在3.0～4.0ｍ。冒落的矸石全部压在输送机上,致使输送机被压死;又如综二队2101工作面在推进至280ｍ处,工作面发生严重的片帮现象,片帮区段长度占工作面长度的52%,由片帮引起的冒顶区段占工作面长度的15%,处理时间长达半个月,月产降到2万ｔ,约为正常的1/3～1/4,材料消耗是正常期的4～5倍。
2片帮冒顶成因
工作面冒顶主要由于片帮引起的空顶时间长,顶板离层而导致冒顶。工作面处于周期来压期间更为明显。大致有以下几方面原因:
(1)工作面处于来压期间,煤层被压酥,复合顶自动冒落。
(2)没有及时移架或移架不到位,空顶距离大,空顶时间长。
(3)过地质构造,顶板破碎,采煤机割煤时没有掌握好角度。
(4)落煤方式不合理,采煤机落煤,往往造成控顶不及时或顶板受到破坏,造成冒顶。
3片帮冒顶的处理措施
3.1改变采煤工艺
(1)采高控制在2～2.5ｍ之间,最大不超过2.5ｍ,确保支架的有效支撑力和煤壁压力的减小。
(2)破煤岩方法由机械割煤改为风镐落煤或放小炮震动破煤岩,浅截深,每割1刀破煤岩1次。放炮时,炮眼布置为:1排底眼,距底板1000ｍｍ,每眼装药量150ｇ左右。
(3)顶板支护:放炮后暴露的顶板采用人工及时掏柱窝打贴帮柱、架抬棚的超前支护方法,梁用直径180～200ｍｍ的圆木,一端支单体柱升紧贴煤帮,另一端插入支架顶梁上,1架支架上1棚,然后在下好的棚梁上密排板梁和荆笆,并采用1刀1背顶的方法确保顶板的有效控制。一般情况下,超前掏窝深度由电缆槽向前不大于3ｍ,以便采煤机通过工作面在两头顶板较好处割煤。
(4)煤机割煤措施:采煤机割到此处,如果断层位置靠近机头,把前后滚筒同时抬高(由于煤岩还由人工破顶),处于空载状态,并让后滚筒停转,前滚筒空转,待通过后,再启动后滚筒,但此时该段不推溜,把机头割透后,退出采煤机,在断层后边顶板完好处进刀。采煤机通过此处时,仍将前滚筒抬高停转,后滚筒放低割底煤和装煤,后滚筒过后立即推溜并快速拉架,并将支架顶梁托住抬棚。
