陳四樓煤礦井田內可采煤層共4層,分別為二2,三1,三2,三4層。礦井前期主采二2煤層,該煤層最小厚度0.5ｍ,最大厚度3.85ｍ,平均厚2.45ｍ,煤層結構簡單,煤層傾角0～13°。綜采面為傾斜長壁條帶式俯斜開采,面長190ｍ,走向長1000ｍ左右。煤層老頂為厚度10ｍ細砂巖;老頂下有1層砂質泥巖與泥巖互層的復合頂,厚度不穩定,0～3.0ｍ,局部裂隙發育,尤其在地質構造和向斜軸附近頂板非常破碎,給安全生產帶來很大困難。
1片幫冒頂狀況
目前,生產的綜采面有2個,即2101,2103工作面。從兩個面開采情況看,工作面局部區段頂板較破碎,尤其是煤層的復合頂厚薄變化不均,節理發育,在推采過程中某些區段,由于厚度比較薄(0.3ｍ以下),隨采隨冒;厚度逐步增大后,根據支架高度工作面最大采高可達3.2ｍ,煤層平均厚度2.45ｍ,一般在2.0～2.7ｍ。這樣直接頂在0.5～1.0ｍ時,若采煤時不能留住,除影響煤質外,支架高度尚能滿足支護需要;若厚度超過1.0ｍ時,仍然不能留住,任其冒落,支架就不能接實頂,從而危及工作面安全。如2103工作面在推進至180ｍ處,工作面第100～126架發生片幫冒頂事故,占工作面總長的20%,其中最嚴重的為117～126架,15ｍ長,煤層之上的復合頂厚約2ｍ全部冒落,其它區段復合頂厚1.0～1.5ｍ,工作面高度在3.0～4.0ｍ。冒落的矸石全部壓在輸送機上,致使輸送機被壓死;又如綜二隊2101工作面在推進至280ｍ處,工作面發生嚴重的片幫現象,片幫區段長度占工作面長度的52%,由片幫引起的冒頂區段占工作面長度的15%,處理時間長達半個月,月產降到2萬ｔ,約為正常的1/3～1/4,材料消耗是正常期的4～5倍。
2片幫冒頂成因
工作面冒頂主要由于片幫引起的空頂時間長,頂板離層而導致冒頂。工作面處于周期來壓期間更為明顯。大致有以下幾方面原因:
(1)工作面處于來壓期間,煤層被壓酥,復合頂自動冒落。
(2)沒有及時移架或移架不到位,空頂距離大,空頂時間長。
(3)過地質構造,頂板破碎,采煤機割煤時沒有掌握好角度。
(4)落煤方式不合理,采煤機落煤,往往造成控頂不及時或頂板受到破壞,造成冒頂。
3片幫冒頂的處理措施
3.1改變采煤工藝
(1)采高控制在2～2.5ｍ之間,最大不超過2.5ｍ,確保支架的有效支撐力和煤壁壓力的減小。
(2)破煤巖方法由機械割煤改為風鎬落煤或放小炮震動破煤巖,淺截深,每割1刀破煤巖1次。放炮時,炮眼布置為:1排底眼,距底板1000ｍｍ,每眼裝藥量150ｇ左右。
(3)頂板支護:放炮后暴露的頂板采用人工及時掏柱窩打貼幫柱、架抬棚的超前支護方法,梁用直徑180～200ｍｍ的圓木,一端支單體柱升緊貼煤幫,另一端插入支架頂梁上,1架支架上1棚,然后在下好的棚梁上密排板梁和荊笆,并采用1刀1背頂的方法確保頂板的有效控制。一般情況下,超前掏窩深度由電纜槽向前不大于3ｍ,以便采煤機通過工作面在兩頭頂板較好處割煤。
(4)煤機割煤措施:采煤機割到此處,如果斷層位置靠近機頭,把前后滾筒同時抬高(由于煤巖還由人工破頂),處于空載狀態,并讓后滾筒停轉,前滾筒空轉,待通過后,再啟動后滾筒,但此時該段不推溜,把機頭割透后,退出采煤機,在斷層后邊頂板完好處進刀。采煤機通過此處時,仍將前滾筒抬高停轉,后滾筒放低割底煤和裝煤,后滾筒過后立即推溜并快速拉架,并將支架頂梁托住抬棚。
