巷道頂板支護(hù)失效原因分析及處理措施

王 平

（霍州煤電集團(tuán)白龍礦建公司，山西臨汾031400）

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高及對煤炭需求量的增大，礦井的生產(chǎn)能力已經(jīng)無法滿足市場需求，因此各個(gè)煤炭企業(yè)在不斷增加采掘工作面來滿足生產(chǎn)需求。我國目前的采掘工作面在掘進(jìn)生產(chǎn)時(shí)的支護(hù)方式大多采用傳統(tǒng)的錨（索）噴網(wǎng)聯(lián)合法，然而隨著礦井的不斷延伸，巷道頂板壓力增大及斷層帶增多等因素造成傳統(tǒng)的支護(hù)的工藝、工序及質(zhì)量較差[1]，對工作面的正常掘進(jìn)及工作人員的安全造成巨大的隱患。本文以回坡底煤礦1051巷為例，對巷道掘進(jìn)期間頂板支護(hù)失效原因進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況采取合理有效的對策措施。

估摸時(shí)間差不多了，玉敏收起搓澡巾，說姑媽，好了。姑媽說我再幫你搓會？玉敏趕緊擺手，說你要折殺我啊，你是姑媽，我哪能勞駕你！再說我的背不用搓，每次都是小蟲搓的。說完不好意思地笑了。兩人又去沖了淋浴，半小時(shí)后回到休息室，閑聊了會。姑媽問起楊律師的事，玉敏說楊律師和那客戶協(xié)商未成，已向法院提起訴訟了，過幾天就開庭。姑媽說這官司有把握么，玉敏說楊律師說有，但沒把握能拿到錢。姑媽嘆息。玉敏又說楊律師說了，如果那客戶有財(cái)產(chǎn)，可以執(zhí)行的。姑媽不懂法律，哦了一聲，說那就催楊律師抓緊吧。

Graham選擇的鏡頭是老式的手動對焦鏡頭。通常這種鏡頭可能不太適合拍攝動作場景。不過，他使用的無反相機(jī)帶有實(shí)時(shí)取景的電子顯示屏，這就讓他能夠迅速、準(zhǔn)確地在運(yùn)動過程中進(jìn)行對焦調(diào)整。如果用手動對焦鏡頭搭配光學(xué)取景器的話，可能就會非常困難，這樣的情況下，最好相機(jī)后能有實(shí)時(shí)取景顯示模式。

1 概述

回坡底煤礦1051巷設(shè)計(jì)長度為1000m，巷道設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面規(guī)格為寬×高=4.5m×3.3m，掘進(jìn)煤層為11#煤層，平均厚度為3.3m，巷道沿11#煤層底板進(jìn)行掘進(jìn)。

1051巷原支護(hù)設(shè)計(jì)中頂板采用錨桿（索）配套鋼帶聯(lián)合支護(hù)，頂板每排布置5根長度為2.0m，直徑為20mm鋼錨桿，錨桿間排距為1.0m，錨桿與鋼帶配套使用，錨桿預(yù)緊力為150kN，錨桿采用端頭方式，錨固長度為0.35m，錨固力為157kN。

（3）對采用錨桿、錨索、錨噴支護(hù)的巷道，技術(shù)人員要對支護(hù)后的支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行查驗(yàn)，尤其是對錨桿、錨索是否符合生產(chǎn)要求，對支護(hù)后錨桿的預(yù)緊力進(jìn)行檢查，同時(shí)定期安排專人對頂板離層情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)支護(hù)后存在質(zhì)量問題的錨桿及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。班前班后安排技術(shù)人員對施工人員的管理知識進(jìn)行培訓(xùn)，增強(qiáng)員工的專業(yè)技術(shù)水平。嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度。

（1）1051巷開口前150m采用炮掘施工，炮掘巷道使用風(fēng)動錨索機(jī)進(jìn)行支護(hù)，這種支護(hù)方式由于人工操作的原因常常出現(xiàn)鉆孔的深度、角度與設(shè)計(jì)存在誤差，造成支護(hù)后的巷道頂板支護(hù)質(zhì)量差，此外頂板支護(hù)在進(jìn)行預(yù)緊時(shí)僅僅依靠人的感覺操作，這就造成支護(hù)的預(yù)緊力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2 1051巷支護(hù)失效原因分析

2.1 支護(hù)方式不合理

（1）煤礦為了降低生產(chǎn)成本，在采購支護(hù)材料時(shí)選用材料質(zhì)量差、設(shè)計(jì)存在缺陷的低成本產(chǎn)品，由于之前團(tuán)柏煤礦開采的侏羅紀(jì)煤層硬度較高對支護(hù)材料的要求較低[2]，但是隨著掘進(jìn)工作面向石炭二疊紀(jì)煤層的延伸，掘進(jìn)巷道經(jīng)常出現(xiàn)斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造，導(dǎo)致頂板破碎嚴(yán)重、煤質(zhì)松軟，廉價(jià)的支護(hù)材料已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求。

（2）在選購支護(hù)材料時(shí)未能按照規(guī)程要求進(jìn)行采購，在采購復(fù)雜圍巖的支護(hù)材料時(shí)仍選用水泥托板、樹脂錨桿，這些材料由于抗拉強(qiáng)度差，未能對巷道頂板進(jìn)行有效的支護(hù)。

2.2 管理不到位

（1）煤礦管理人員在生產(chǎn)時(shí)未對頂板支護(hù)引起足夠的重視，掘進(jìn)巷道生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)頂板破碎、煤壁冒落、底板鼓起或斷層區(qū)域下沉?xí)r，管理人員未能采取有效的防治措施，導(dǎo)致掘進(jìn)巷道頂板事故的發(fā)生[3]。

（2）1051巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)時(shí)巷道使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行支護(hù)，這種支護(hù)方式由于不能對空的區(qū)域進(jìn)行超前支護(hù)，造成掘進(jìn)作業(yè)時(shí)的支護(hù)效果及質(zhì)量較差，無法滿足頂板壓力較大的巷道支護(hù)要求。

（2）對頂板壓力較大的巷道加強(qiáng)地質(zhì)與礦壓勘測次數(shù)，確保管理人員清楚了解每段巷道的頂板壓力、地質(zhì)條件、煤質(zhì)成分、地質(zhì)構(gòu)造、力學(xué)參數(shù)及礦壓變化規(guī)律，充分做好地質(zhì)的預(yù)測預(yù)報(bào)工作[4]。

2.3 支護(hù)材料不合格

（1）在進(jìn)行支護(hù)時(shí)使用材質(zhì)較差的不合格材料也會造成頂板事故。材料在選購時(shí)未能參照工作面的實(shí)際地質(zhì)條件，導(dǎo)致采購的支護(hù)材料直徑與長度均未能滿足實(shí)際的生產(chǎn)要求。

（2）技術(shù)部門在施工前沒有對掘進(jìn)巷道的地質(zhì)條件進(jìn)行勘測，未能充分認(rèn)識到巷道的煤壁壓力、煤質(zhì)條件、斷層帶的分布，導(dǎo)致施工人員在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)未能采取合理有效的支護(hù)方式，巷道發(fā)生頂板事故的概率大大增加。

2.4 支護(hù)設(shè)備落后

運(yùn)氣不佳，其實(shí)是自我安慰，說到底，還得歸咎于自己脾氣不好。稍有不如意，就拉長個(gè)臉，別人做事違了我愿，就要口出怨言，有時(shí)還會大呼小叫，更甚至扔手邊的水杯。

（2）巷道頂板支護(hù)時(shí)未能按照標(biāo)準(zhǔn)的工序工藝對頂板進(jìn)行支護(hù)，對于支護(hù)后頂板沒有安排專業(yè)的技術(shù)人員對支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行檢查。尤其是采用炮采的掘進(jìn)工作面，支護(hù)后的頂板由于受到震動導(dǎo)致支護(hù)失效，工作人員沒有發(fā)現(xiàn)且未采取有效防止措施，從而造成頂板大面積垮落。

3 提高支護(hù)質(zhì)量技術(shù)措施

3.1 加強(qiáng)支護(hù)安全管理

（1）煤礦企業(yè)應(yīng)通過專業(yè)培訓(xùn)強(qiáng)化各級領(lǐng)導(dǎo)干部的頂板管理專業(yè)知識水平，明確各級領(lǐng)導(dǎo)干部、技術(shù)人員的責(zé)任，同時(shí)為生產(chǎn)區(qū)隊(duì)配備相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人員。

Vessel Traffic Flow Prediction Based on FCM-ANFIS Model

1051巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，每天掘進(jìn)量為8m，截至目前巷道已掘進(jìn)450m，根據(jù)巷道頂板支護(hù)現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，受支護(hù)施工工藝、地質(zhì)構(gòu)造等影響，巷道在前期掘進(jìn)過程中支護(hù)效果相對較差，主要表現(xiàn)支護(hù)錨固質(zhì)量差、支護(hù)預(yù)緊力不足等現(xiàn)象，無法起到預(yù)期支護(hù)效果，嚴(yán)重威脅著巷道掘進(jìn)安全，對此通過技術(shù)研究，分析了1051巷支護(hù)失效原因，并提出了合理有效的預(yù)防措施。

3.2 選擇合理支護(hù)形式

（1）對應(yīng)力區(qū)巷道應(yīng)采用新型的錨桿+錨索+金屬網(wǎng)聯(lián)+噴漿支護(hù)工藝對頂板進(jìn)行支護(hù)，增強(qiáng)了頂板的支護(hù)強(qiáng)度，對巷道頂板進(jìn)行噴漿能夠?qū)⑵扑轫敯逭尺B在一起，提高了掘進(jìn)巷道頂板的穩(wěn)定性[5]。

（2）若掘進(jìn)巷道頂板出現(xiàn)破損嚴(yán)重且煤質(zhì)松軟時(shí)，可通過向頂板內(nèi)注射馬麗散與催化劑混合液來提高頂板的完整性，還可以通過在破碎頂板處施工撞楔超前支護(hù)對頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

介入中心/手術(shù)室護(hù)士通過玩具、動畫片、iPad游戲的應(yīng)用，讓患兒“開著小汽車”進(jìn)入手術(shù)間，緩解了患兒對陌生環(huán)境的恐懼，避免了以往患兒被強(qiáng)行抱離父母而送入介入中心/手術(shù)室的情景。針對有明顯負(fù)性情緒或應(yīng)對不良的患兒，手術(shù)當(dāng)日SPE小組成員與家屬共同安撫患兒情緒，陪同患兒安全、安心地轉(zhuǎn)入至相關(guān)科室。

（3）對于斷層帶的頂板可安裝工字鋼棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，從而大大緩解巷道圍巖對頂板的壓力。具體施工時(shí)可以根據(jù)頂板的實(shí)際破碎情況來調(diào)整鋼棚間距、數(shù)量等。

（4）對于掘進(jìn)工作面由于掘進(jìn)機(jī)在正常作業(yè)時(shí)會存在一定的空頂距離且不能超前支護(hù)，很容易造成頂板大面積垮落，應(yīng)采用絲杠式前探超前支護(hù)進(jìn)行空頂區(qū)超前支護(hù)，該支護(hù)工藝能夠有效地對空頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

3.3 不斷更新掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備

煤礦企業(yè)應(yīng)實(shí)時(shí)了解國內(nèi)國外最新的掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備，同時(shí)根據(jù)本礦井的實(shí)際地質(zhì)條件選購先進(jìn)的支護(hù)設(shè)備，提高井下巷道支護(hù)質(zhì)量。據(jù)資料顯示美國目前已開發(fā)出最先進(jìn)的智能監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備能夠在工作人員作業(yè)時(shí)及時(shí)監(jiān)測頂板的壓力情況，同時(shí)還可以對每段頂板使用的錨桿、錨索及預(yù)緊力進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果顯示在屏幕上，方便工作人員直接了解巷道的頂板支護(hù)情況。

故障現(xiàn)象的多樣性使日常的維護(hù)不一定從開始的切入點(diǎn)入手，針對不同階段的故障排查都可以從邏輯流程控制中找到準(zhǔn)確的切入點(diǎn)，為繼電保護(hù)通道的運(yùn)維提供正確的思路和著手點(diǎn)。

4 結(jié)束語

截止2019年5月27日1051巷已掘進(jìn)到位，通過對巷道掘進(jìn)前期頂板支護(hù)主要存在的問題，提出了若干項(xiàng)對策措施后，巷道在后期掘進(jìn)過程中未發(fā)生頂板錨桿斷裂、失效現(xiàn)象，局部區(qū)域受構(gòu)造應(yīng)力影響頂板錨桿出現(xiàn)應(yīng)力疲憊現(xiàn)象，但對頂板能夠有效進(jìn)行支護(hù)，頂板錨桿失效率降至2%以下，全年可節(jié)約支護(hù)成本費(fèi)用達(dá)27.2萬元，取得了顯著經(jīng)濟(jì)、安全效益。