巷道頂板事故及防治

【摘要】頂板事故是在礦井開采采過程中，由于頂板意外冒落導(dǎo)致的人員傷亡、設(shè)備損壞、生產(chǎn)終止等安全事故。隨著煤礦開采的加深、巷道斷面加大等，工作面和巷道的頂板事故預(yù)防日趨重要。本文主要闡述了巷道掘進(jìn)頂板事故類型、掘進(jìn)冒頂?shù)闹饕A(yù)兆、支架支護(hù)巷道冒頂事故的原因與預(yù)防、錨桿支護(hù)巷道冒頂事故等問題。

【關(guān)鍵詞】巷道；頂板事故；防治

頂板事故是在礦井開采采過程中，由于頂板意外冒落導(dǎo)致的人員傷亡、設(shè)備損壞、生產(chǎn)終止等安全事故。雖然頂板事故目前的比例有所下降，但仍是煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害。隨著煤礦開采的加深、巷道斷面加大等，工作面和巷道的頂板事故預(yù)防日趨重要。如：某礦井一工作面下巷掘進(jìn)發(fā)生冒頂事故，死亡4人，事故調(diào)查原因有如下：一是工作面新切口坡度大、煤層松軟易冒等地質(zhì)條件復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不足、重視不夠，對(duì)上山掘進(jìn)防范冒頂安全技術(shù)措施針對(duì)性不強(qiáng)；二是現(xiàn)場施工人員未按安全技術(shù)措施要求施工，注水鉆孔不夠，且時(shí)間短。架棚前未及時(shí)進(jìn)行超前支護(hù)，空頂時(shí)間過長，導(dǎo)致正頭頂煤大量冒落；三是施工現(xiàn)場未架交錯(cuò)護(hù)身擋，防護(hù)設(shè)施不齊，地梁架設(shè)不達(dá)標(biāo)；四是切眼坡度太大，安全退路不暢，人員上下不便；五是安全管理人員對(duì)現(xiàn)場隱患處理不及時(shí)。因此，必須對(duì)巷道頂板事故進(jìn)行研究，采取有效的防治措施。

1、掘進(jìn)頂板事故類型

（1）根據(jù)導(dǎo)致事故的巖石冒落形式劃分主要有漏垮型、壓垮型和推垮型。

（2）根據(jù)頂板事故出現(xiàn)的地點(diǎn)劃分主要可分為以下幾個(gè)部位。

①空頂部位。主要指在交岔點(diǎn)掘進(jìn)以及迎頭空頂作業(yè)時(shí)（包括平巷迎頭空頂與傾斜巷道迎頭空頂），因頂板巖層強(qiáng)度較低、分層厚度小，或受到節(jié)理、裂隙的切割作用，自持能力比較弱。巷道掘進(jìn)中人范圍暴露出來后沒有及時(shí)支護(hù)，在自重作用下頂板巖層沉降撓曲或整體下滑，最后引起冒頂。此類事故在巷道頂板事故中占很大比重。

②地質(zhì)構(gòu)造與頂板巖性突變部位。在這些部位容易發(fā)生頂板事故的根本原因是頂板巖層強(qiáng)度、整體性受到削弱，穩(wěn)定性較差，頂板不規(guī)則冒落狀況。

③厚煤層中下分層順槽掘進(jìn)。中下分層順槽掘進(jìn)中發(fā)生的頂板事故主要包括因支護(hù)不及時(shí)或者雖及時(shí)支護(hù)，但支架穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致金屬網(wǎng)偽頂墜落，使支架壓垮或推倒而引起事故。

④大傾角煤層順槽破頂掘進(jìn)部位，由于頂板巖層整體性遭受破壞，容易造成頂板下滑推倒支架事故。

2、掘進(jìn)冒頂?shù)闹饕A(yù)兆

（1）頂板連續(xù)發(fā)出斷裂聲。因直接頂板垮落使基本頂失去支撐，形成懸梁狀態(tài)，并隨著采空區(qū)面積增大而急劇下沉、切斷，產(chǎn)生不均勻的斷裂聲。

（2）頂板連續(xù)掉渣：頂板大面積來壓時(shí)，在破碎頂板處有碎矸粉下落，掉渣通常從少到多，從稀到密。

（3）片幫。冒頂前煤巖壁所受壓力增加.使得煤巖變松軟，片幫比平時(shí)增多。

（4）裂縫。頂板的裂縫一是地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的自然裂隙，二是因采空區(qū)頂板下沉引起的采動(dòng)裂隙。流水的裂隙由于較深而有危險(xiǎn)；縫里有煤泥、水銹的裂縫不危險(xiǎn)，說明是老裂縫；茬口新的裂縫有危險(xiǎn)，是新生的，若這種頂板裂縫加深加寬，表明頂板繼續(xù)惡化，就有發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。

（5）脫層。頂板可能冒落時(shí)，一般會(huì)發(fā)生脫層的現(xiàn)象。有時(shí)脫層難以發(fā)現(xiàn)，要用敲幫問頂?shù)姆椒▉頇z查頂板。

（6）漏頂。大面積冒頂前，有時(shí)由于背頂不嚴(yán)或支架不牢發(fā)生連續(xù)掉渣、巖粉末下落、巖塵飛揚(yáng)。漏頂不及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致棚頂托空、支架松動(dòng)，頂板巖石繼續(xù)冒落，巖塵飛揚(yáng)。漏頂不及時(shí)處理，會(huì)使棚頂托空導(dǎo)致沒有聲響的大冒頂。

（7）瓦斯涌出量增大。在含瓦斯的煤巷掘進(jìn)中瓦斯涌出量突然增大。淋水增加。頂板的淋頭水量有明顯的增大。

3、支架支護(hù)巷道冒頂事故的原因與預(yù)防

（1）支架支護(hù)巷道冒頂事故的原因

支架支護(hù)巷道的冒頂可分為壓垮型、漏垮型和推垮型3類

①壓垮型冒頂是由于巷道頂板或圍巖施加給支架的壓力過大，壓垮了支架，造成巷道頂部已破碎的巖塊冒落。

②漏垮型冒頂是由于無支護(hù)巷道或支護(hù)失效（非壓壞）巷道頂部存在游離巖塊些巖塊在重力作用下冒落，導(dǎo)致事故的發(fā)生。

③推垮型冒頂是由于巷道頂、幫破碎巖石在其運(yùn)動(dòng)過程中存在平行巷道軸線的分力，若這部分巷道支架的穩(wěn)定性不夠，可能被推倒而出現(xiàn)冒頂。

（2）支架支護(hù)巷道冒頂事故的預(yù)防措施

①巷道要布置在穩(wěn)定的巖體中，并盡可能防止采動(dòng)的影響。

②巷道支架要有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖壓力。

③巷道支架所能承受的變形量，要與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)。

④盡量做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí)，盡量采用有初撐力的支架；支架施工時(shí)應(yīng)根據(jù)工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫。

⑤凡由于支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，重新支護(hù)時(shí)要先護(hù)頂，進(jìn)行再施工。

⑥巷道替換支架時(shí)，一定要先支新支架，再拆老支架。

此外，在掘進(jìn)工作面10m內(nèi)、地質(zhì)破壞帶附近10m內(nèi)、巷道交叉點(diǎn)附近10m內(nèi)、已經(jīng)冒頂處附近10m內(nèi)，都是可能出現(xiàn)頂板事故的地點(diǎn)，巷道支護(hù)一定要適當(dāng)加強(qiáng)。

4、錨桿支護(hù)巷道冒頂事故

除地質(zhì)因素外，錨桿支護(hù)系統(tǒng)的錨固力不足是造成錨桿支護(hù)巷道冒頂事故的主要因素。巷道成巷后，在原巖應(yīng)力和次生應(yīng)力（包括回采等引起的各種支承壓力）的作用下巷道圍巖產(chǎn)生變形，若巖石不能自穩(wěn)，且錨桿支護(hù)系統(tǒng)的錨固力不足，這種變形就得不到有效的控制而不斷發(fā)展，最終造成圍巖片幫和冒頂。錨桿間排距過大、錨桿支護(hù)材料選擇不當(dāng)、鋪桿支護(hù)系統(tǒng)的匹配不合理、施工質(zhì)量差等都會(huì)導(dǎo)致這一后果。

總之，煤礦礦井巷道事故是客觀存在的，按冒落的形式主要有漏垮型、壓垮型和推垮式。按發(fā)生事故的地點(diǎn)劃分主要有：空頂部位、突變部位、順槽掘進(jìn)等部位。要按照掘進(jìn)冒頂?shù)念A(yù)兆、原因進(jìn)行有效的預(yù)防。

參考文獻(xiàn)

[1]東兆星，吳士良.井巷工程.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.7

[2]張登明.煤礦開采方法.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.4

[3]杜計(jì)平.開采方法.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.7

[4]郭奉賢.采礦生產(chǎn)技術(shù).北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.11

[5]閻海鵬等.采煤工藝.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.5