井下巷道頂板事故預(yù)防措施探討

楊小龍

摘 ?要：在對煤礦井下巷道頂板事故發(fā)生的主要原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，首先闡述了發(fā)生頂板事故之前的一些征兆，然后再根據(jù)事故的主要類型和原因提出對應(yīng)的預(yù)防及處理措施，希望該文能夠?qū)γ旱V井下頂板事故的預(yù)防及處理有所幫助。

關(guān)鍵詞：巷道;頂板事故;冒頂;處理

通常情況下，根據(jù)煤礦井下巷道頂板事故發(fā)生的特征類型和圍巖結(jié)構(gòu)，可以將頂板事故分為松散破碎圍巖漏冒事故、塊狀圍巖斷裂冒頂事故等類型，其中，在煤礦巷道中，超過50%的事故以鑲嵌型圍巖冒落為主，其次為松散破碎型圍巖漏冒事故與離層型圍巖片幫冒頂事故。本文首先對巷道頂板事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，然后在此基礎(chǔ)上本著“預(yù)防為主、處理為輔”的原則，再具體探討井下巷道頂板事故的相關(guān)預(yù)防措施。

一、煤礦井下巷道頂板事故發(fā)生的主要原因

煤礦井下巷道頂板事故是指工作人員在井下作業(yè)的過程中，由于巷道頂板突然脫落而導(dǎo)致的采煤設(shè)備毀壞、人員傷亡等損失，一旦發(fā)生頂板事故，不但直接影響煤礦的正常生產(chǎn)，而且還會給煤礦井下工作人員的人身安全帶來極大的損害，因此，分析煤礦井下巷道頂板事故發(fā)生的原因是非常有必要的。導(dǎo)致巷道頂板事故的原因是多方面的，從實際的情況來看主要包括如下幾個方面的內(nèi)容：

（一）圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)及人為方面的原因。首先煤礦井下各個不同地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造差異較多，而且有的地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，給采煤作業(yè)帶來了非常不利的因素;其次，加之部分煤礦的開采規(guī)模較大，保護(hù)維修不及時等原因，也導(dǎo)致了巷道圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化，人為的增加了煤礦開采過程中發(fā)生巷道頂板事故的概率。

（二）煤礦開采技術(shù)及管理方面的原因。當(dāng)前，我給煤礦開采過程中出現(xiàn)頂板事故的原因除了圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜之外，還包括煤礦開采過程中的開采技術(shù)以及作業(yè)管理等多個方面的原因。筆者通過對近幾年煤礦巷道頂板事故發(fā)生的案例分析來看，在開采過程中導(dǎo)致事故發(fā)生的原因主要包括這樣幾個方面：① 生產(chǎn)企業(yè)方因為注重利潤而忽視采煤作業(yè)過程中的技術(shù)管理。導(dǎo)致在作業(yè)過程中因為安全意識和安全處理不到位而出現(xiàn)頂板事故;② 采煤作業(yè)過程中涉事單位沒有對采煤過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，沒有及時發(fā)現(xiàn)作業(yè)過程中存在的相關(guān)故障問題，從而沒有及時的對相關(guān)隱患進(jìn)行處理，引發(fā)嚴(yán)重事故;③ 煤礦開采過程中沒有根據(jù)礦業(yè)管理部門的相關(guān)規(guī)定購置對應(yīng)的采礦設(shè)備、安全設(shè)備等，留下了巷道頂板事故隱患。

二、井下巷道頂板事故的主要類型

根據(jù)巷道頂板事故發(fā)生地點的冒落形狀和頂板的冒落規(guī)律來看，頂板冒落的主要形式包括：① 頂板規(guī)則冒落。這類頂板冒落的特點是， 頂板冒落后冒落面比較規(guī)整、 圓滑， 冒落形狀一般呈扁橢圓或豎橢圓狀，冒落高度變化為 0.4～ 4m。②層狀頂板裂斷冒落。這類頂板冒落的特點是， 當(dāng)巷道寬度較大 （如大斷面巷道、 交岔點等）時，冒落線基本是在巷道兩幫上部。③ 頂板不規(guī)則冒落。分層厚度小于 0.5～0.8m 的頁巖、 砂質(zhì)頁巖地質(zhì)條件下容易發(fā)生。

三、井下巷道頂板事故預(yù)防及處理措施

（一）井下巷道頂板事故征兆。（1）異常聲音。在掘進(jìn)作業(yè)過程中，所有被采掘挖空的工作面的頂板都存在明顯的下沉，甚至?xí)霈F(xiàn)斷裂問題，從而使得頂板的壓力迅速增加，導(dǎo)致頂板支護(hù)支架結(jié)構(gòu)發(fā)出對應(yīng)的聲音，這是出現(xiàn)頂板事故的征兆之一。同時，當(dāng)支護(hù)的金屬支柱出現(xiàn)下降時，同樣也會發(fā)生對應(yīng)的聲音，這些可以為頂板事故的預(yù)防提供一定的參考。（2）頂板掉渣。當(dāng)頂板出現(xiàn)較為明顯的裂隙時，會出現(xiàn)頂板掉渣的問題，這表明頂板壓力的增加，如果這時進(jìn)行人工架頂，則可能會掉下碎矸石子等，這些都是冒頂?shù)恼髡?。?）片幫煤增加。若巷道中煤壁所承載的壓力超出限制時，煤層結(jié)構(gòu)會變得更加松軟，這時所產(chǎn)片幫煤也會明顯增多，就要引起技術(shù)人員的注意。（4） 頂板裂隙增加。頂板裂隙包括兩種：一是地質(zhì)原因而形成的自然裂隙，二是因為采礦區(qū)頂板下沉而導(dǎo)致的裂隙。通常，流水的裂隙有危險，主要是因為其深度大，縫中有煤泥，但若是有水銹危險會小得多，因為通常是老縫;茬口較新的有危險，這主要是因為它是新生的，結(jié)構(gòu)發(fā)育不穩(wěn)定，當(dāng)裂隙增加時會出現(xiàn)冒頂。（5）漏頂。漏頂是指頂板在出現(xiàn)冒落之前通常會因為背部支護(hù)不嚴(yán)而導(dǎo)致的漏頂現(xiàn)象，若不能得到及時處理，會使得支架松脫、棚頂托空，當(dāng)頂板圍巖石塊繼續(xù)冒落，就可能會出現(xiàn)大范圍的冒頂事故。（6）脫層事故。在巷道頂板出現(xiàn)冒落之前，通常會出現(xiàn)冒頂脫落的現(xiàn)象，技術(shù)人員可以站在安全的位置，使用長鋼釬將破碎的巖石和煤層捅掉，然后使用鎬、斧或鋼釬對頂板進(jìn)行敲打，若聲音清脆，則表明沒有剝落層;若存在剝落層且較厚而不容易辨認(rèn)時，可以使用震動問頂法，即用左手將頂板按住，然后用右手持工具敲擊，若左手能感覺輕微震動，表明存在剝落層，需要進(jìn)行支護(hù)處理。

（二）井下巷道頂板事故預(yù)防處理措施。（1）鑲嵌型圍巖冒落事故預(yù)防處理措施。鑲嵌型圍巖出現(xiàn)冒落事故需要做好如下幾項處理措施：① 對傳統(tǒng)的敲幫問頂方法進(jìn)行改進(jìn)，可使用新型的危巖安全檢測工具，如聲振譜發(fā)射器等進(jìn)行探測處理;② 在開采作業(yè)之前以及放炮之后，要嚴(yán)格遵循相關(guān)的作業(yè)規(guī)程進(jìn)行頂板檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時上報、處理;③ 在使用炮掘過程中，應(yīng)該根據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)合理布置炮眼位置，并對用藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制。且在放炮之前還必須對支護(hù)體系進(jìn)行加固處理，放炮之后還要及時進(jìn)行再加固;④ 要根據(jù)支護(hù)方式、圍巖性質(zhì)以及采掘作業(yè)工藝合理確定空頂距離，并結(jié)合臨時支護(hù)、超前支護(hù)等方式進(jìn)行綜合處理。（2）分離層圍巖片幫冒頂事故預(yù)防處理措施。對于空頂面積較大、圍巖風(fēng)化明顯的巷道，因為容易發(fā)生圍巖片幫冒頂事故，需要進(jìn)行及時的處理：① 在超前支護(hù)的過程中合理確定空頂距離，在放炮和掘進(jìn)的過程中要結(jié)合圍巖條件以及支護(hù)方式進(jìn)行合適的加固處理，例如固定前探梁或鉸接前探梁支護(hù)、錨桿超前支護(hù)等;② 在深入了解分離層圍巖結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，合理確定巷道的位置與掘進(jìn)時間，并使用對應(yīng)的支護(hù)支架或者錨桿支護(hù)方式進(jìn)行處理。若巷道的圍巖壓力過大時，則要使用縮小棚距、限位卡纜等方式進(jìn)行處理;③ 當(dāng)巷道的使用時間較長時，或者斷面面積在10m2以上、圍巖壓力較大時，要使用金屬拉桿進(jìn)行連接和穩(wěn)定處理;④ 對于圍巖較容易風(fēng)化的巷道，應(yīng)使用封閉錨噴，并直接支護(hù)至迎頭，且封閉噴漿的厚度要大于20mm，噴砼厚度應(yīng)不得小于100 mm。（3） 掘進(jìn)上、下山巷道的頂板事故預(yù)防處理措施。在掘進(jìn)上、下山巷道的頂板事故預(yù)防處理措施：① 及時清除掘進(jìn)工作迎頭、頂部以及兩幫松動的浮石、松矸等;② 觀察煤層和迎頭頂板的穩(wěn)定性，若頂板出現(xiàn)異響或者出現(xiàn)坍塌時要迅速的撤離;③ 爆破之前要設(shè)置20 m的迎頭支架，避免出現(xiàn)頂板崩塌的問題;④ 在掏柱窩、挖底之前要對周圍圍巖進(jìn)行檢查，保證整個作業(yè)環(huán)境的安全度;⑤ 巷道內(nèi)所有位于兩幫的支架都必須使用兩道拉桿，在預(yù)緊、加固處理之后要增加斜撐，提高整個支架體系的穩(wěn)定性;⑥ 若發(fā)現(xiàn)巷道內(nèi)存在折柱斷梁時，要先對該斷裂梁柱周圍的梁柱進(jìn)行加固，然后再對這個斷裂梁柱進(jìn)行加固、更換處理。

總之，導(dǎo)致煤礦井下巷道頂板事故的原因比較復(fù)雜，有自然地質(zhì)方面的原因，也有人為管理或者技術(shù)層面的原因，在具體的處置中要根據(jù)各個礦井的實際情況區(qū)分對待。

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