煤礦井巷壓垮性冒頂?shù)念A(yù)防及其處理

李繼勇，韓玉林

(汾西礦業(yè)集團(tuán)正新煤焦有限責(zé)任公司，技術(shù)中心)

·技術(shù)經(jīng)驗·

煤礦井巷壓垮性冒頂?shù)念A(yù)防及其處理

李繼勇，韓玉林

(汾西礦業(yè)集團(tuán)正新煤焦有限責(zé)任公司，技術(shù)中心)

分析了煤礦井巷壓垮性冒頂事故的原因，闡述了井巷漏垮冒頂事故的防治及井巷施工壓垮性冒頂?shù)念A(yù)防和處理方法，并介紹了井巷施工地質(zhì)預(yù)測預(yù)報、安全技術(shù)措施、井巷發(fā)生冒頂后控制處理實踐。

井巷工程；頂板控制；冒頂;事故; 原因分析;防治

礦山頂板意外冒落常造成人員傷亡、設(shè)備損害、生產(chǎn)停滯，屬煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，尤其是在特殊地質(zhì)條件下，更需制定特殊的頂板支護(hù)安全技術(shù)措施，并認(rèn)真落實到施工管理全過程。在松軟的煤、巖層及地質(zhì)破碎帶、斷層帶掘進(jìn)井巷時，有可能發(fā)生大面積壓垮性冒頂。研究井巷壓垮性冒頂?shù)念A(yù)防和處理方法十分必要。

1 壓垮性冒頂事故原因分析

巷道支架受力的大小與巷道頂板及圍巖受力后所處的力學(xué)狀態(tài)有關(guān)。若圍巖受力后仍處于彈性狀態(tài)，本身承載能力大且變形小，巷道支架感受不到多大的壓力，當(dāng)然不會被破壞。如果圍巖受力后處于塑性狀態(tài)，本身具有一定的承載能力，但也會向巷道空間延伸，巷道支架會感受到較大的壓力，若巷道支架的支撐力或可縮量不足就可能被壓壞。當(dāng)圍巖受力后呈破碎狀態(tài)，本身失去承載能力，并向巷道空間延展，巷道的支架會遭受到巷道強(qiáng)大的壓力，巷道支架損壞，造成壓垮性冒頂。

2 井巷漏垮冒頂事故的防治

由于井巷遇地質(zhì)構(gòu)造時煤巖體松軟，直接頂板及兩幫異常破碎，礦山應(yīng)力較大，如果某個地點礦山應(yīng)力大于工作面原支護(hù)強(qiáng)度，造成支護(hù)失效頂板失穩(wěn)，發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從支護(hù)強(qiáng)度薄弱處漏空，導(dǎo)致工作面發(fā)生壓垮性冒頂事故。

2.1井巷工程地質(zhì)預(yù)測

1) 礦井主要巷道開掘完成后，及時進(jìn)行巷道原巖的應(yīng)力測試。初步確定特定巖層地應(yīng)力的大小及方向，為巷道支護(hù)參數(shù)的選擇提供參考理論數(shù)據(jù)。

2) 做好施工前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報，利用地質(zhì)勘探資料及已開掘井巷所揭露的地質(zhì)構(gòu)造，預(yù)測井巷、施工過程中將可能遇到斷層、陷落柱等構(gòu)造影響范圍，以選擇合理的支護(hù)參數(shù)，編制相應(yīng)的安全技術(shù)措施。

2.2預(yù)防井巷壓垮性冒頂?shù)陌踩夹g(shù)措施

1) 選擇合理的巷道布置方式，將巷道布置在頂板相對完整，圍巖松動圈較小的穩(wěn)定煤(巖)層中；選擇適當(dāng)?shù)母黝惷褐鶎挾?，盡量避開受采動活動影響的范圍內(nèi)，圍巖穩(wěn)定時煤柱寬度不小于15 m,中等穩(wěn)定時不小于20 m，松軟煤巖體時不小于30 m。

2) 選用合適的支護(hù)，巷道支護(hù)應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖壓力。支護(hù)體所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。

3) 盡可能做到支護(hù)與圍巖共同承載。采用錨桿(索)支護(hù)時，選擇適當(dāng)?shù)拈L度、直徑、錨固劑種類、間排距，錨固力達(dá)到設(shè)計要求且支護(hù)及時有效；支架選型時，盡可能選用有初撐力的支架，支架施工時要嚴(yán)格按工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)、背實問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。

4) 在特殊地段施工時，可采用聯(lián)合支護(hù)形式，加大支護(hù)強(qiáng)度，盡量一次性達(dá)到有效支護(hù)，以減少反復(fù)維修工程量。

5) 在易發(fā)生壓垮性冒頂?shù)南锏乐?，要提高巷道支架的穩(wěn)定性。并在巷道的支架之間拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性。傾斜巷道中支架要確定合適的迎山角度，防止支架被推倒，并增加拉撐件的強(qiáng)度，加大密度。

6) 加強(qiáng)頂板下沉量和兩幫移近量的日常觀測，做好記錄，每周對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，以提前采取加固維修措施。

3 壓垮性冒頂預(yù)防及處理

3.1壓垮性冒頂預(yù)防

井巷中注漿加固。井巷工程施工中常遇到頂板破碎，煤層松軟，井巷施工完一段時間后，因礦山壓力的作用，往往造成頂板下沉嚴(yán)重，兩幫移近量逐漸加大，底板鼓起，當(dāng)變形量超過支護(hù)所允許的最大變形量時，即發(fā)生壓垮性冒頂。因此，預(yù)防冒頂?shù)闹攸c是控制頂板。為此，近年來在煤礦預(yù)防頂板冒落的實踐中采用向頂板及圍巖兩幫松軟煤巖體中加注馬麗散，它是由兩種成分組成的聚亞膠脂產(chǎn)品，具有高度黏合力和良好的機(jī)械性能，利用高壓注漿泵，經(jīng)鉆孔注射入地層后，低黏度混合物保持液體狀態(tài)幾秒鐘，滲透細(xì)小的裂縫，發(fā)生膨脹和黏結(jié)，有效地加固圍巖松動圈，使之成為整體，達(dá)到與頂板圍巖共同承載的支護(hù)效果，提高了圍巖的整體承載能力，從而起到有效控制頂板，防止冒頂。

預(yù)防冒頂重點是控制頂板，為此，在煤礦井巷作業(yè)施工實踐中，在巷道變形嚴(yán)重地段，向巷道頂板中，以與水平面呈60°～70°的夾角施工鉆孔，鉆孔長度3～5 m，視頂板破碎程度以間距2～3 m，排距3～5 m，向離層頂板中注漿馬麗散N型材料，注漿壓力3～5 Pa，鉆孔直徑d37～d42 mm，注漿達(dá)到額定壓力后穩(wěn)定2～3 min后，用封孔器封堵鉆孔。使破碎頂板膠結(jié)形成整體，再配合以錨桿和錨索補強(qiáng)加固，必要時可采用噴漿封閉圍巖，達(dá)到加固頂板，減少巷道變形，滿足安全要求的目的。

使用工具：

1) 氣腿式鑿巖機(jī)YZ-24型。

2) 鉆頭規(guī)格： d38 mm。

3) 鉆桿：B22-1.5 ，B22-3.5。

4) 注漿泵，注漿管，注漿花管，封孔器。

5) 馬麗散N型材料，配液比例1∶1。

3.2控制冒頂范圍

防止和減弱大面積冒落危害的原則是改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，縮短頂板懸露時間及減小頂板冒落面積、冒落高度。常采用的方法有：

1) 在冒落區(qū)兩段及時控制頂板，區(qū)域兩段支設(shè)剛性金屬棚，提高承載強(qiáng)度，防止區(qū)域擴(kuò)大。

2) 區(qū)域兩段及時打錨索或錨桿卡口，對冒落區(qū)上方噴漿，封閉頂板充填巖層中裂隙，起到減少弱面的作用。

3.3冒頂?shù)奶幚?/p>

1) 當(dāng)井巷冒頂空間不大、高度2～3 m時，可打錨桿掛網(wǎng)或采用人工架棚構(gòu)頂直接處理。

2) 井巷冒頂空間大，高度5～6 m以上，構(gòu)頂控制頂板難度較大且無法操作，采用混凝土砌拱過冒頂區(qū)，根據(jù)空間掌握，能施工拱體或墻體先局部澆灌混凝土。并保證新施工澆灌的砌體有一定抗壓初撐力，一般都使用軌拱或型鋼做骨架，最后逐步對砌體不完整的部位進(jìn)行修整完善。

3) 處理頂板冒頂時，無論采用哪種方法，應(yīng)用風(fēng)鎬施工，避免放炮，防止造成二次震動擴(kuò)大冒頂范圍。

4 結(jié) 語

井巷工程施工管理過程中，分析冒頂事故原因，研究預(yù)防措施和總結(jié)處理方法，是生產(chǎn)技術(shù)管理工作的重要課題，對提高礦井的安全生產(chǎn)效益具有重要的作用。

PreventionandTreatmentofCrushRoofFallinRoadwayofCoalMine

LiJi-yong,HanYu-lin

Analyzes the reason of the crush roof fall accident in the roadway of the coal mine, describes the control of collapse roof fall accident of the roadway and prevention and treatment method of the crush roof fall in the roadway construction, introduces the geological prediction of the roadway construction, the security technology measures and the control practice after the roof fall occurred in the roadway.

Roadway project; Roof control; Roof fall treatment;Accident;Reason analysis;Prevention and treatment

李繼勇 男 1964年出生 1993年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院 工程師 沁源 046500

TD322.1

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2010-05-11