錨桿支護掘進工作面常見冒頂事故原因及防治措施

摘 要：本文通過已發(fā)生的錨桿支護掘進工作面冒頂事故，分析總結掘進工作面冒頂事故發(fā)生的主要原因，提出了預防冒頂事故發(fā)生的方法和措施。

關鍵詞：掘進巷道;冒頂事故;錨桿支護

統(tǒng)計資料表明，煤礦頂板事故占總事故數(shù)量的40%，而掘進工作面冒頂事故占頂板死亡事故的20%左右，在煤礦事故中占有很大比重。因此分析煤礦掘進工作面冒頂事故的原因，研究預測預防措施，做好對冒頂事故的預防，對保護煤礦職工的生命和安全至關重要。

1 掘進工作面常見冒頂事故的原因分析

1.1 敲幫問頂制度執(zhí)行不嚴格、不徹底，臨時支護措施執(zhí)行不到位，造成危巖突然墜落產(chǎn)生傷亡事故。如煤礦綜掘隊2012年10月9日中班在Ⅱ020205工作面機巷進行掘進作業(yè)，工作面頂板壓力大，采取短掘短支，掘進一片支護一片，截割完第二片網(wǎng)，綜掘機斷電造成前探梁無法正常使用，現(xiàn)場人員未進行敲幫問頂工作，打設了3根超前錨桿，在掛網(wǎng)作業(yè)過程中，突然頂板發(fā)出煤炮聲，工作面迎頭掌子面和頂板跨落下來大量浮煤，頂板冒落300mm，迎頭掌子面垮落，一名員工迎面埋倒在綜掘機伸縮油缸處，造成左手小臂骨裂。

1.2 錨桿、錨索施工質(zhì)量不合格，原有支護不能很好的控制頂板，日常頂板觀測監(jiān)管不到位。如某礦綜掘隊4月8日夜班在120207機巷掘進過程中，當班驗收員進入工作面將迎頭驗收完畢后，行至后巷1130m架棚處發(fā)現(xiàn)行人側頂板異常，有掉渣現(xiàn)象，立即通知迎頭人員迅速撤出，隨后巷道1130-1140m段頂板冒落，巷道被堵死，外面能看到十幾架鋼棚完好。人員安全無傷亡。后經(jīng)事故原因分析認為該段巷道為巷道過斷層段，斷層層理發(fā)育、圍巖松軟破碎，原有支護設計不能較好的控制頂板。區(qū)隊安全技術措施執(zhí)行不到位。巷道過斷層處錨網(wǎng)索支護、錨索安裝質(zhì)量，架棚支護質(zhì)量不符合安全技術措施要求。斷層處“一梁二柱”棚不能滿足支護要求，未及時補打中柱及錨索桁架。

1.3 頂板巖性發(fā)生變化，非穩(wěn)定巖層變厚超過支護厚度。如金鳳煤礦2013年8月24日中班，011805工作面機巷在掘進過程中發(fā)生一起冒頂事故。巷道1870-1876m處頂板發(fā)生冒頂。冒落長度6m，冒落高度約3m。冒頂?shù)闹饕蛴性摱蜗锏理敳磕鄮r變厚，厚度超過3m，泥巖遇頂板水膨脹、自重增加、強度降低，且該段巷道前后32m錨索未及時施工，頂部支護所采用的φ20×2500mm螺紋鋼錨桿未能錨入穩(wěn)定巖層中，造成支護失效。

1.4 巷道大斷面、交叉口處支護失效。2014年9月10日，在羊場灣煤礦二分區(qū)承擔Ⅱ020601回風順槽清淤起底工程的中國有色金屬第十四冶金建設公司（以下簡稱中十四冶），在作業(yè)期間發(fā)生一起冒頂事故，造成一名挖掘機司機死亡。后通過事故進行技術分析，認定事故原因有以下兩方面：鏟車在進行起底清淤、推運渣石過程中，碰撞過巷道下幫單體支柱，致使局部支護失效，因支護強度減弱，導致頂板自巷口外側向巷口中部冒落。

2 常見冒頂事故的主要預防措施

2.1 嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度，每次作業(yè)前、每循環(huán)截割工作結束后班組長必須帶領有經(jīng)驗的老工人對巷道頂板進行敲幫問頂。要及時將懸空的巖石撬下來。敲的時候如果用手指緊貼頂板感到有震動，說明巖石已離層，有冒落的危險，應立即將其撬下來。如果頂板敲擊聲清脆又沒有震動說明頂板堅實。在進行支護作業(yè)過程中必須全程使用臨時支護，確保臨時支護可靠有效。在臨時支護失效的情況要嚴禁人員進行空頂 ?作業(yè)，嚴禁超循環(huán)進度作業(yè)。

2.2 必須保證錨桿、錨索支護合格有效，達到質(zhì)量標準化要求。通過控制所施工眼孔的直徑、深度，錨桿、錨索錨固劑的使用數(shù)量必須符合規(guī)程要求，錨桿、錨索抗拔力、預緊力達到設計要求。當出現(xiàn)頂板壓力大、巖石層理、節(jié)理發(fā)育程度高等情況時應積極采取加強支護措施，如錨桿支護配合使用鋼帶，加打錨索桁架、架設π型鋼梁等措施。

2.3 當出現(xiàn)頂部不穩(wěn)定巖層（常見的不穩(wěn)定巖層有泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)膠結的粉砂巖和煤層）變厚的情況，這類巖石具有強度低、遇水膨脹極易崩解，具有“軟、弱、松、散”的特點。結構松散，穩(wěn)定性和膠結性都比較差，極易產(chǎn)生垮落。在這類巖層中掘進的過程中，應采取小循環(huán)作業(yè)，及時支護減少空頂時間。支護時需要根據(jù)頂部不穩(wěn)定巖層的厚度選擇錨桿、錨索的長度，確保錨桿、錨索支護能夠錨入穩(wěn)定巖層中。

2.4 在巷道開口，硐室施工時必須選擇在頂板完好、無淋水的地方，加強交叉口處頂板管理，確保錨桿、錨索施工質(zhì)量。并根據(jù)巷道斷面采取打設錨索桁架加強頂部支護。錨索梁與頂板接頂不實處采用背板、木楔絞緊背實，嚴禁空頂。巷道交叉口需在開口處安裝頂板離層檢測儀對頂板離層數(shù)據(jù)進行檢測。

2.5 加強日常施工管理和頂板管理。

①在煤巷采取礦壓監(jiān)測，每50m布置一臺頂板離層指示儀并指派專人定期對數(shù)據(jù)變化進行觀測，頂板離層指示儀布置的觀測點設置后，每天觀測一次，十天之后每七天觀測一次。觀測數(shù)據(jù)必須精確到毫米。要嚴格按照礦壓觀測的方法和要求進行觀測，如出現(xiàn)沒有按照設計要求布置測點及布置不合理、不正確的情況，要重新布置礦壓觀測點。若發(fā)現(xiàn)頂板離層量或位移速度超過臨界值（深部位移超過30mm，淺部位移超過50mm，位移速度超過3mm/d），應首先采取打點柱、架設單體棚等臨時支護措施，及時控制巷道變形，并盡快采取增加錨索、錨索桁架、架設工字鋼棚等措施加強支護。

②嚴格控制施工所使用鉆頭，保證“三徑”匹配合理，即錨索或錨桿的直徑、孔徑、錨固劑直徑三徑匹配合理，尤其是出現(xiàn)孔徑遠大于錨索直徑時會出現(xiàn)錨固劑不能送至孔底、多半在孔深的一半處錨固，錨索張拉時錨固力可以達到可以滿足設計要求，但在實際中錨索卻不能起到應有的懸吊作用，并且這種現(xiàn)象隱蔽性強，無法通過觀測識別。

③施工中出現(xiàn)“偷工減料”如少裝樹脂藥卷，設計為3節(jié)樹脂錨固劑實際使用1節(jié)造成錨固力不足;或截斷錨桿，將2.2m錨桿截短為1.6m造成錨桿不能錨入穩(wěn)定巖層引起冒頂事故。

④材料不合格，如應錨固劑過期失效造成不凝固或在安裝過程中攪拌時間不足或過長造成錨固力降低，從而導致錨桿支護失效;錨桿、錨索銹蝕嚴重或已出現(xiàn)徑縮現(xiàn)象造成無法錨固或巷道壓力顯現(xiàn)時出現(xiàn)錨桿、錨索斷裂等現(xiàn)象。

3 結語

為防止井下掘進巷道發(fā)生冒頂事故，應按照巷道的類型、具體的施工位置和技術要求，選用合適的支護形式。在現(xiàn)場操作過程中，應按照圍巖情況對支護參數(shù)進行適當調(diào)整，根據(jù)設計要求采取合理的技術措施，嚴格按照巷道掘進質(zhì)量標準化要求和操作規(guī)程進行作業(yè)，確保支護質(zhì)量，加強頂板觀測工作，發(fā)現(xiàn)問題及時采取補強措施，避免冒頂事故發(fā)生，消除安全隱患。

參考文獻：

[1]煤礦頂板事故防治新技術[M].中國礦業(yè)大學出版社，2008.

[2]煤巷支護技術與機械化掘進[M].中國礦業(yè)大學出版社，

2008.

[3]賈明魁.錨桿支護煤巷冒頂事故研究及其隱患預測[D].北京：中國礦業(yè)大學，2007.

作者簡介：

余瑞（1987-），助理工程師，2011年畢業(yè)于蘭州大學土木工程專業(yè)，現(xiàn)任神華寧夏煤業(yè)集團金鳳煤礦綜掘隊技術員。