大面積切冒又稱大面積塌冒,曾稱大面積來壓,是指采空區(qū)內(nèi)大面積懸露的堅硬頂板在短時間內(nèi)突然塌落而造成的大型冒頂事故。
當(dāng)煤層頂板是整體厚層硬巖(如砂巖、砂礫巖、礫巖等,其分層厚度大于5~6 m)時,它們要懸露幾千、幾萬,甚至十幾萬平方米才冒落。這樣大面積的頂板在極短時間內(nèi)冒落下來,不僅由于重量的作用會產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊破壞力,而且更嚴(yán)重的是會把采空區(qū)的空氣瞬時擠出,形成巨大暴風(fēng),產(chǎn)生極強的破壞力。
(1)大面積切冒的主要預(yù)兆
①頂板斷裂聲響的頻率和音響增大。
②煤幫有明顯受壓與片幫現(xiàn)象。
③底板出現(xiàn)底鼓或沿煤柱附近的底板發(fā)生裂縫。
④巷道(上下平巷)超前壓力較明顯。
⑤工作面中支柱載荷和頂板下沉速度明顯增大。
⑥有時采空區(qū)頂板發(fā)生裂縫或淋水加大,向頂板中打的鉆孔原先流清水后變?yōu)榱靼缀隣畹囊后w,這是斷裂巖塊互相摩擦形成的巖粉與水的混合物。
如圖9.17所示為頂板中游離巖塊旋轉(zhuǎn)推倒支架示意圖。

圖9.17 頂板中游離巖塊旋轉(zhuǎn)推倒支架
(2)大面積切冒的預(yù)測、預(yù)報和處理方法
大面積切冒可以用微震儀、地音儀和超聲波地層應(yīng)力儀等進(jìn)行預(yù)測,由于厚層堅硬巖層的破壞過程,長的在冒頂前幾十天就出現(xiàn)聲響和其他異?,F(xiàn)象,短的在冒頂前幾天,甚至幾小時也會出現(xiàn)預(yù)兆。因此,根據(jù)儀器測量的結(jié)果,再結(jié)合歷次冒頂預(yù)兆的特征,可以對大面積切冒進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)報,避免造成災(zāi)害。
防止和減弱大面積切冒危害的原則是:改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì),以減小頂板懸露及冒落面積,減小頂板冒落高度,降低空氣排放速度。具體的做法如下:
1)頂板高壓注水
從工作面平巷向頂板打深孔,進(jìn)行高壓注水,注水泵最大壓力達(dá)15 MPa。頂板注水可起弱化頂板和擴大巖層中的裂隙及弱面的作用。
2)強制放頂
用爆破的方法人為地將頂板切斷,使頂板冒落一定厚度形成矸石墊層。切斷頂板可以控制頂板冒落面積,減弱頂板冒落時產(chǎn)生的沖擊力;形成矸墊層則可以緩和頂板冒落時產(chǎn)生的沖擊波及暴風(fēng)。
對厚層難冒頂板來說,不論是采取高壓注水還是強制放頂,也不論是在采空區(qū)處理還是超前工作面處理,所應(yīng)處理的頂板厚度均應(yīng)為采高的2~3倍(包括直接頂在內(nèi)),其目的就是使處理下來的巖塊基本上能填滿采空區(qū),從而保證安全生產(chǎn)。