陳壢煤礦巷道支護方式的探討及冒頂事故預防

摘要：陳壢煤礦年巷道掘進工程量近4000m，主采煤層為B5煤層。文章根據(jù)陳壢煤礦巷道支護方式的研究，尋找適用于陳壢煤礦的支護方式，對礦井安全生產(chǎn)管理和企業(yè)經(jīng)濟效益的提高具有較大的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：煤礦；巷道支護方式；冒頂事故；預防措施

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0088-02

1 礦井基本概況

（1）陳壢煤礦原為地方小煤礦，設計生產(chǎn)能力3t/a，2010年由福建省能源集團整合并購，2011年進行擴建，生產(chǎn)能力提升為6萬t/a，2012年投產(chǎn)。年巷道掘進工程量近4000m，主采煤層為B5煤層，煤層變化大，斷層多，傾角平緩，圍巖穩(wěn)定性級別跨度大，導致安全隱患的不穩(wěn)定因素很多。

（2）由于開采單一煤層，煤層薄，迫使礦井加快掘進速度，以保證正常的生產(chǎn)接替。

（3）礦井規(guī)模小，巷道萬噸掘進率高，生產(chǎn)成本高。支護費用在礦井生產(chǎn)成本中占有一定的比例。

（4）開采技術條件。礦區(qū)開采煤層的頂?shù)装鍘r性為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，底板巖性為細砂巖；一般較穩(wěn)定，很少出露坍塌、冒頂現(xiàn)象。局部受斷層破壞的地段巖性較破碎，頂板較易垮落。礦井在開拓過程中，遇這些地段易產(chǎn)生冒頂、片幫等工程地質(zhì)問題。此外，當?shù)叵虏煽諈^(qū)形成后，若處理不當，會引起采空區(qū)變形，進一步擴展延伸波及地表產(chǎn)生裂縫、塌陷等地質(zhì)災害。

2 陳壢煤礦巷道支護方式現(xiàn)狀

陳壢煤礦從1997年開始生產(chǎn)以來就對巷道支護方式進行試驗，主要有以下七種：

2.1 木支架

在礦井投產(chǎn)初期，很多技術資料不全，當時的礦木價格比較低，一般的巷道支護采用木支架進行支護。主要的優(yōu)點：支護方便，速度快。缺點：使用時間短，有時不到半年就腐爛了。隨著礦木價格的提高，采用木支架的成本費用也逐步提高。

2.2 水泥支架

為了降低生產(chǎn)成本，陳壢煤礦從1999年開始進行水泥支架的試驗工作。采用鋼筋混凝土預制，經(jīng)過礦井現(xiàn)場使用，從1999年至2008年的10年間，共使用接近8000架。主要優(yōu)點：成本低，可以重復使用。缺點：比較笨重，架設難度大，占用巷道的面積大。在巖性比較破碎的地點，不能使用。

2.3 鋼管支架

為了降低生產(chǎn)成本，在巖性比較好，但是又需要支架的地點，采用鋼管支架。通過礦井的使用試驗，效果也比較好。主要優(yōu)點：成本低，架設方便。缺點：在巖性破碎、壓力稍微大一些的地點不能使用。

2.4 砌碹

采用片石和混凝土砌碹。主要優(yōu)點：不論壓力多大，都可以承受。缺點：造價高，成本高。只有在巖性破碎和斷層破碎帶時采用。

2.5 噴漿

在巷道巖性比較好的地點，采用噴漿支護效果較好。主要優(yōu)點：速度快，成本低。缺點：在巖性破碎地點不能使用。

2.6 無腿棚

在巷道兩幫比較牢固，頂板破碎地段可以使用。主要優(yōu)點：成本低，架設快。缺點：受到條件限制，適用性

較差。

2.7 金屬支架

最近幾年推廣“以鋼代木”，我礦也推廣使用。當前，礦井在用的金屬支架大約1000架。主要優(yōu)點：安全適用，可以重復使用，架設方便。缺點：成本高，初期投資

加大。

3 冒頂事故的預防和巷道支護方式的選擇

3.1 冒頂事故的基本特點及原因

3.1.1 發(fā)生冒頂事故的特點。陳壢煤礦冒頂?shù)攸c主要發(fā)生在地質(zhì)條件變化的地段，如小斷層、巖性破碎、頂板裂隙發(fā)育等等。冒頂?shù)攸c都發(fā)生在成巷部分，交叉點段，且大多有明顯預兆，如巷道變形量大，片幫、支架變

形等。

3.1.2 冒頂事故的原因。對地質(zhì)條件變化跟蹤不到位，不能及時掌握和了解施工現(xiàn)場的頂板情況，無法采取及時有效的措施來應對。在落實巷道支護設計時，簡單地把金屬支架改為鋼管支架，降低支護等級，片面強調(diào)支護成本，忽視技術問題。施工質(zhì)量控制監(jiān)測流于形式，片面強調(diào)進尺考核，特殊地段設計的支護方案落實不到位，成巷后出現(xiàn)的問題責任不明、職責不清，因此必須系統(tǒng)的研究，并提出一套科學、合理、可行的巷道支護方式，實現(xiàn)巷道支護技術的本質(zhì)安全。

3.2 巷道頂板事故的預防

巷道支護的目標是在盡量低的支護成本條件下使巷道圍巖穩(wěn)定，防止圍巖產(chǎn)生危害性塌落，并保持有足夠的使用斷面。其特點是：

3.2.1 圍巖松軟、破碎，節(jié)理發(fā)育，支護的對象是煤巖體，特別是兩幫煤體既松軟又性脆，圍巖穩(wěn)固性差。

3.2.2 受地質(zhì)構(gòu)造影響，在同一條巷道內(nèi)圍巖結(jié)構(gòu)及物理力學性質(zhì)變化較大，構(gòu)造應力也有很大差別，圍巖分類可能相差1～2類，需要采取不同的支護方式和參數(shù)。

3.2.3 在構(gòu)造強烈作用下圍巖變形劇烈，絕對變形量達到500～1500mm以上，一般為正常巖巷的幾倍到幾十倍。

3.2.4 巷道工程量大，服務時間短，支護結(jié)構(gòu)必須簡單實用、造價低廉。這些特點決定了安全可靠性研究必須充分考慮技術經(jīng)濟的可行性。

3.3 巷道支護方式的選擇

3.3.1 設計中考慮井巷位置和支護方式。在設計中，選擇在堅硬巖體內(nèi)進行井巷工程布置，并從施工和維護角度加以充分考慮；避免在應力集中區(qū)內(nèi)布置巷道，要求兩條巷道間留足煤巖柱；若工程需要又無法避開弱面或破碎部位布置時，選擇巷道軸向應與主要一組弱面或破碎帶的走向成直交或交角大于45°，盡量降低坍塌的危險性。

3.3.2 礦井的主要巷道如主井、風井、運輸石門、車場以及后期的軌道上下、人行下山及硐室均布置于巖層底板，采用錨噴支護，構(gòu)造擠壓帶，巖石破碎時采用拱碹

支護。

3.3.3 斷面較大的巷道和交岔點，圍巖條件比較差時一般為砼砌碹支護。井下配電所等硐室，采用砼拱碹

支護。

3.3.4 運輸巷及回風巷沿煤布置，采用金屬支架

支護。

3.3.5 回采工作面采用木支護，傾角較大時，應注意預防木支柱或木棚傾倒，遇底板松軟時支柱應穿鞋。煤層特厚地段，合理選擇采煤方法，加強工作面支護。

3.3.6 采煤工作面采用全部冒落法管理頂板，生產(chǎn)中應加強頂板管理，確保安全生產(chǎn)。特別在頂板初次來壓前，要加強監(jiān)測，嚴防初次來壓壓垮工作面。

3.3.7 采掘工作面嚴禁空頂作業(yè)，及時支護采掘面。加強支架的維修，始終保持井巷支護的完整性。作業(yè)中應加強敲幫問頂，嚴格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程。

4 應用效果

通過對陳壢煤礦適用的巷道支護方式的研究，基本解決巷道支護方式的安全可靠問題，形成一套科學合理、有效實用的具有陳壢煤礦特色的巷道支護技術體系，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 福建省華廈建筑設計院.武夷山陳壢煤礦有限公司陳

壢煤礦擴建工程初步設計及安全專篇設計[S].2011.

[2] 煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：鄭祥生（1965—），男，福建南平人，福煤（邵武）煤業(yè)有限公司陳壢煤礦生產(chǎn)股副總工程師，地質(zhì)工程師，研究方向：地質(zhì)。endprint