煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防措施研究

張沁波

摘 要：針對亭南礦井實(shí)際情況，在簡述煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故成因的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提出頂板事故的預(yù)防與處理措施，為切實(shí)保證巷道安全，避免事故發(fā)生提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)巷道；巷道頂板事故；事故預(yù)防；事故處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.068

由于煤礦掘進(jìn)巷道所處環(huán)境十分復(fù)雜，尤其是大傾角巷道和直接受到動壓作用的巷道，容易發(fā)生頂板事故。對此，應(yīng)根據(jù)巷道實(shí)際情況，制定有效的事故預(yù)防與處理措施。

1 礦井概況

亭南礦井位于黃隴侏羅紀(jì)煤田彬長礦區(qū)中部、長武縣亭口鎮(zhèn)亭南村，東至彬縣縣城約20Km、西至長武縣縣城約20Km，行政區(qū)劃屬陜西省咸陽市長武縣亭口鎮(zhèn)管轄。礦井東部與小莊井田相鄰，北部與孟村井田相鄰，西部以4號煤層露頭為界，南部與大佛寺井田相鄰。井田走向長11.3Km，傾斜寬3.1Km，開采標(biāo)高+530～+350m，井田面積為35.5484Km，開采煤層為4號煤層。亭南煤礦為高瓦斯礦井，4號煤層屬II類自燃煤層，煤層具有爆炸性，礦井水文地質(zhì)類型為“復(fù)雜”。

2 頂板事故成因

2.1 地質(zhì)方面

地質(zhì)方面的原因包括：（1）圍巖松軟和易風(fēng)化，或節(jié)理裂隙發(fā)育；（2）從構(gòu)造變動較為劇烈的地帶中通過；（3）巖層巖性急劇變化，可涌出有毒有害氣體；（4）因地壓產(chǎn)生巖崩；（5）有地下水侵入，對巖石穩(wěn)定性造成影響[1]。

2.2 設(shè)計(jì)方面

設(shè)計(jì)方面的原因包括：（1）巷道所處位置不正確，如處在松軟的巖層當(dāng)中；（2）缺少詳細(xì)且準(zhǔn)確的地質(zhì)資料與水文地質(zhì)勘測報(bào)告，導(dǎo)致施工中缺乏正確指導(dǎo)，所選支護(hù)方法及形式無法發(fā)揮預(yù)期效果。

2.3 施工方面

施工方面的原因包括：（1）當(dāng)巷道從松軟的巖層中穿過時(shí)，沒有做好前期準(zhǔn)備工作；（2）所選施工方法不正確；（3）未能一次性成巷，導(dǎo)致圍巖長時(shí)間直接暴露，產(chǎn)生松動與風(fēng)化，且支護(hù)不及時(shí)或不滿足設(shè)計(jì)要求，致使支架無法發(fā)揮應(yīng)有作用，出現(xiàn)塌冒事故；（4）空頂距離相對較長，支護(hù)措施失效；（5）松動巖層中進(jìn)行施工時(shí)，爆破炸藥用量較多，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性受到影響；（6）未能嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂基本制度，浮石清理未能得到相關(guān)人員的高度重視，導(dǎo)致浮石墜落傷人。

3 頂板事故預(yù)防

（1）開工前必須掌握巷道所在地區(qū)的地質(zhì)條件和水文地質(zhì)勘測報(bào)告，針對施工過程中需要穿過的所有巖層巖性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測與分析。（2）以地質(zhì)資料為依據(jù)，制定有效的施工方法與安全措施。（3）始終堅(jiān)持一次性成巷基本原則，盡可能縮短圍巖直接暴露時(shí)間與實(shí)際面積大小。（4）做好敲幫問頂，在交接班和打眼放炮之前、之后都要通過敲幫問頂來排查各項(xiàng)隱患，確定并排除所有不利因素后才能正式開工。（5）對空頂距離進(jìn)行嚴(yán)格控制，在必要的情況下利用前探梁進(jìn)行可靠的臨時(shí)支護(hù)，不得在空頂?shù)那闆r下進(jìn)行施工作業(yè)。（6）嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)作業(yè)規(guī)程，并編制合理可行的交接班制度與安全檢查作業(yè)制度，以此及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理各種隱患[2]。（7）按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行支護(hù)施工，使支護(hù)質(zhì)量滿足實(shí)際要求。（8）在施工中應(yīng)密切注意圍巖實(shí)際壓力及其發(fā)生的變化，切實(shí)強(qiáng)化頂板管理，避免頂板事故產(chǎn)生。（9）在長距離掘進(jìn)過程中，應(yīng)對工作面之后支護(hù)實(shí)際情況進(jìn)行經(jīng)常性檢查，做好日常維護(hù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變形情況較為嚴(yán)重，且支架出現(xiàn)折損時(shí)，需要對其進(jìn)行加固修復(fù)。

4 頂板事故處理

4.1 局部冒頂處理

（1）先對冒落區(qū)支架進(jìn)行加固。對于用棚子進(jìn)行支護(hù)的，需要以圍巖壓力為依據(jù)對棚距進(jìn)行加密，切實(shí)將棚子扶穩(wěn)和扶正。在棚子間還應(yīng)設(shè)置拉桿，確保支架可以形成穩(wěn)定的聯(lián)合體。（2）及時(shí)進(jìn)行封頂，對冒頂范圍不斷擴(kuò)大進(jìn)行控制，大多通過架設(shè)支架來處理?，F(xiàn)場的施工人員應(yīng)處于安全地點(diǎn)，清除處于冒落頂部的所有活石，并及時(shí)架設(shè)支架，將護(hù)頂?shù)哪径馀帕泻?，將冒落的最高處，從而把頂托住。如果冒頂高度?m以內(nèi)，但長度相對較大時(shí)，應(yīng)按照從外到里的順序，在現(xiàn)有圓木的有效保護(hù)作用下，逐段實(shí)施支架與木垛的架設(shè)。（3）冒頂錨噴支護(hù)，先將頂幫部位的活石清除干凈，然后向冒頂區(qū)中持續(xù)噴射混凝土，將噴射厚度控制在30-50mm以內(nèi)，先進(jìn)行封頂，然后封兩側(cè)；待混凝土達(dá)到凝固后，將錨桿打入，同時(shí)進(jìn)行掛網(wǎng)復(fù)噴，復(fù)噴厚度不可超過20mm。

4.2 大范圍冒頂處理

（1）先架設(shè)規(guī)格小于原巷道的若干支架，此時(shí)使巷道可以暫時(shí)恢復(fù)正常，然后將煤矸石清除干凈后，進(jìn)行永久支架的架設(shè)。（2）采用一次成巷的方法進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)冒頂面積相對較大與修復(fù)不會對正常生產(chǎn)造成太大影響時(shí)可采用這一方法。在修復(fù)過程中，以原巷道規(guī)格為依據(jù)，利用撞楔法實(shí)現(xiàn)一次成巷目標(biāo)。在撞楔間使用木板將其插嚴(yán)，同時(shí)支架的兩幫也必須背嚴(yán)。在撞楔的上部應(yīng)有足夠厚度的矸石，若矸石厚度較小，需在冒頂孔洞中填充厚度不小于0.5m的其它材料。撞楔和梁之間應(yīng)背實(shí)。對冒頂進(jìn)行處理與設(shè)立支架時(shí)，必須安排專人對頂板進(jìn)行觀察。

4.3 木垛法

當(dāng)巷道冒頂高度小于5m，且冒落長度超過10m，冒落空洞上部的巖石處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，可清除部分發(fā)生冒落的巖石，形成自然坡度，并預(yù)留運(yùn)輸空間和可以正常通風(fēng)時(shí)，即可從兩邊于冒落矸石上進(jìn)行木垛的架設(shè)，以此對頂板進(jìn)行有效支撐。

首先，冒落區(qū)支架上應(yīng)設(shè)置兩排抬棚，增強(qiáng)支架整體的支撐能力。在架設(shè)之前，現(xiàn)場作業(yè)人員應(yīng)處在安全的地點(diǎn)，利用工具對頂幫活動的矸石進(jìn)行處理。木垛的架設(shè)應(yīng)保證有一條暢通出口。對木垛進(jìn)行架設(shè)以前，應(yīng)在出口設(shè)置兩個(gè)支架，使用拉條將其拉緊，設(shè)置撐桿，以保持穩(wěn)固。當(dāng)矸石較為松軟時(shí)，需要在穿桿的下方設(shè)置頂柱，此時(shí)需要注意避免掉矸石傷人。

4.4 打繞道法

若冒頂?shù)拈L度相對較大，處理困難和冒頂堵人，應(yīng)打繞道，從冒落區(qū)中繞過對被堵的人員進(jìn)行搶救，或從冒落區(qū)中繞過以后開始正常掘進(jìn)施工。

5 結(jié)束語

綜上所述，煤礦掘進(jìn)巷道可能會發(fā)生頂板事故，不僅影響正常掘進(jìn)，而且還有可能造成人員傷亡，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對此，應(yīng)根據(jù)煤礦巷道實(shí)際情況，結(jié)合頂板事故類型和產(chǎn)生原因，制定有效的預(yù)防與處理措施，保證頂板的安全性，避免事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵朱軍.煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防及斷面優(yōu)化思路構(gòu)建[J].資源信息與工程，2018，33（01）：106-107.

[2]霍雷雷.煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防措施[J].煤炭科技，2017（02）：

192-194.