煤礦井巷壓垮性冒頂的預防及其處理

李繼勇，韓玉林

(汾西礦業集團正新煤焦有限責任公司，技術中心)

·技術經驗·

煤礦井巷壓垮性冒頂的預防及其處理

李繼勇，韓玉林

(汾西礦業集團正新煤焦有限責任公司，技術中心)

分析了煤礦井巷壓垮性冒頂事故的原因，闡述了井巷漏垮冒頂事故的防治及井巷施工壓垮性冒頂的預防和處理方法，并介紹了井巷施工地質預測預報、安全技術措施、井巷發生冒頂后控制處理實踐。

井巷工程；頂板控制；冒頂;事故; 原因分析;防治

礦山頂板意外冒落常造成人員傷亡、設備損害、生產停滯，屬煤礦生產的主要災害之一，尤其是在特殊地質條件下，更需制定特殊的頂板支護安全技術措施，并認真落實到施工管理全過程。在松軟的煤、巖層及地質破碎帶、斷層帶掘進井巷時，有可能發生大面積壓垮性冒頂。研究井巷壓垮性冒頂的預防和處理方法十分必要。

1 壓垮性冒頂事故原因分析

巷道支架受力的大小與巷道頂板及圍巖受力后所處的力學狀態有關。若圍巖受力后仍處于彈性狀態，本身承載能力大且變形小，巷道支架感受不到多大的壓力，當然不會被破壞。如果圍巖受力后處于塑性狀態，本身具有一定的承載能力，但也會向巷道空間延伸，巷道支架會感受到較大的壓力，若巷道支架的支撐力或可縮量不足就可能被壓壞。當圍巖受力后呈破碎狀態，本身失去承載能力，并向巷道空間延展，巷道的支架會遭受到巷道強大的壓力，巷道支架損壞，造成壓垮性冒頂。

2 井巷漏垮冒頂事故的防治

由于井巷遇地質構造時煤巖體松軟，直接頂板及兩幫異常破碎，礦山應力較大，如果某個地點礦山應力大于工作面原支護強度，造成支護失效頂板失穩，發生局部漏冒，破碎頂板就有可能從支護強度薄弱處漏空，導致工作面發生壓垮性冒頂事故。

2.1井巷工程地質預測

1) 礦井主要巷道開掘完成后，及時進行巷道原巖的應力測試。初步確定特定巖層地應力的大小及方向，為巷道支護參數的選擇提供參考理論數據。

2) 做好施工前地質預測預報，利用地質勘探資料及已開掘井巷所揭露的地質構造，預測井巷、施工過程中將可能遇到斷層、陷落柱等構造影響范圍，以選擇合理的支護參數，編制相應的安全技術措施。

2.2預防井巷壓垮性冒頂的安全技術措施

1) 選擇合理的巷道布置方式，將巷道布置在頂板相對完整，圍巖松動圈較小的穩定煤(巖)層中；選擇適當的各類煤柱寬度，盡量避開受采動活動影響的范圍內，圍巖穩定時煤柱寬度不小于15 m,中等穩定時不小于20 m，松軟煤巖體時不小于30 m。

2) 選用合適的支護，巷道支護應有足夠的支護強度以抗衡圍巖壓力。支護體所能承受的變形量，應與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應。

3) 盡可能做到支護與圍巖共同承載。采用錨桿(索)支護時，選擇適當的長度、直徑、錨固劑種類、間排距，錨固力達到設計要求且支護及時有效；支架選型時，盡可能選用有初撐力的支架，支架施工時要嚴格按工序質量要求進行，并特別注意頂與幫的背嚴、背實問題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現象。

4) 在特殊地段施工時，可采用聯合支護形式，加大支護強度，盡量一次性達到有效支護，以減少反復維修工程量。

5) 在易發生壓垮性冒頂的巷道中，要提高巷道支架的穩定性。并在巷道的支架之間拉撐件連接固定，增加架棚的穩定性。傾斜巷道中支架要確定合適的迎山角度，防止支架被推倒，并增加拉撐件的強度，加大密度。

6) 加強頂板下沉量和兩幫移近量的日常觀測，做好記錄，每周對收集的數據進行整理和分析，以提前采取加固維修措施。

3 壓垮性冒頂預防及處理

3.1壓垮性冒頂預防

井巷中注漿加固。井巷工程施工中常遇到頂板破碎，煤層松軟，井巷施工完一段時間后，因礦山壓力的作用，往往造成頂板下沉嚴重，兩幫移近量逐漸加大，底板鼓起，當變形量超過支護所允許的最大變形量時，即發生壓垮性冒頂。因此，預防冒頂的重點是控制頂板。為此，近年來在煤礦預防頂板冒落的實踐中采用向頂板及圍巖兩幫松軟煤巖體中加注馬麗散，它是由兩種成分組成的聚亞膠脂產品，具有高度黏合力和良好的機械性能，利用高壓注漿泵，經鉆孔注射入地層后，低黏度混合物保持液體狀態幾秒鐘，滲透細小的裂縫，發生膨脹和黏結，有效地加固圍巖松動圈，使之成為整體，達到與頂板圍巖共同承載的支護效果，提高了圍巖的整體承載能力，從而起到有效控制頂板，防止冒頂。

預防冒頂重點是控制頂板，為此，在煤礦井巷作業施工實踐中，在巷道變形嚴重地段，向巷道頂板中，以與水平面呈60°～70°的夾角施工鉆孔，鉆孔長度3～5 m，視頂板破碎程度以間距2～3 m，排距3～5 m，向離層頂板中注漿馬麗散N型材料，注漿壓力3～5 Pa，鉆孔直徑d37～d42 mm，注漿達到額定壓力后穩定2～3 min后，用封孔器封堵鉆孔。使破碎頂板膠結形成整體，再配合以錨桿和錨索補強加固，必要時可采用噴漿封閉圍巖，達到加固頂板，減少巷道變形，滿足安全要求的目的。

使用工具：

1) 氣腿式鑿巖機YZ-24型。

2) 鉆頭規格： d38 mm。

3) 鉆桿：B22-1.5 ，B22-3.5。

4) 注漿泵，注漿管，注漿花管，封孔器。

5) 馬麗散N型材料，配液比例1∶1。

3.2控制冒頂范圍

防止和減弱大面積冒落危害的原則是改變巖體的物理力學性質，縮短頂板懸露時間及減小頂板冒落面積、冒落高度。常采用的方法有：

1) 在冒落區兩段及時控制頂板，區域兩段支設剛性金屬棚，提高承載強度，防止區域擴大。

2) 區域兩段及時打錨索或錨桿卡口，對冒落區上方噴漿，封閉頂板充填巖層中裂隙，起到減少弱面的作用。

3.3冒頂的處理

1) 當井巷冒頂空間不大、高度2～3 m時，可打錨桿掛網或采用人工架棚構頂直接處理。

2) 井巷冒頂空間大，高度5～6 m以上，構頂控制頂板難度較大且無法操作，采用混凝土砌拱過冒頂區，根據空間掌握，能施工拱體或墻體先局部澆灌混凝土。并保證新施工澆灌的砌體有一定抗壓初撐力，一般都使用軌拱或型鋼做骨架，最后逐步對砌體不完整的部位進行修整完善。

3) 處理頂板冒頂時，無論采用哪種方法，應用風鎬施工，避免放炮，防止造成二次震動擴大冒頂范圍。

4 結 語

井巷工程施工管理過程中，分析冒頂事故原因，研究預防措施和總結處理方法，是生產技術管理工作的重要課題，對提高礦井的安全生產效益具有重要的作用。

PreventionandTreatmentofCrushRoofFallinRoadwayofCoalMine

LiJi-yong,HanYu-lin

Analyzes the reason of the crush roof fall accident in the roadway of the coal mine, describes the control of collapse roof fall accident of the roadway and prevention and treatment method of the crush roof fall in the roadway construction, introduces the geological prediction of the roadway construction, the security technology measures and the control practice after the roof fall occurred in the roadway.

Roadway project; Roof control; Roof fall treatment;Accident;Reason analysis;Prevention and treatment

李繼勇 男 1964年出生 1993年畢業于山西礦業學院 工程師 沁源 046500

TD322.1

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1672-0652(2010)07-0007-02

2010-05-11