深部礦井底板抽放巷頂板離層因素分析與預防

摘要：為消除煤與瓦斯突出危險性，設計在兩順槽煤巷下的巖層中各布置兩條底板抽放巷，深部礦井底板抽放巷受多種因素影響巷道壓力變大產生離層，通過對不同頂板離層現象的總結，分析了頂板離層產生的方式及與各參數的關系，對生產中頂板離層控制進行指導，保障職工生命安全。

關鍵詞：底板抽放巷 離層 分析 預防

義煤集團孟津煤礦位于河南省孟津縣橫水鎮境內，設計生產能力1.2Mt/a礦井地質條件復雜，煤層埋藏深，賦存瓦斯量大，具有煤與瓦斯突出危險性，為消除煤與瓦斯突出危險性，設計在兩順槽煤巷下各布置兩條底板抽放巷，深部礦井由于壓力大容易變形產生頂部離層，巷道頂板的離層一般不易被察覺，但其潛在危害大，頂板離層造成圍巖垮落傷人，關系到職工的人生安全，以及生產活動的順利進行，以下對發生頂板離層現象的原因進行分析及采取相應預防措施。

一、頂板離層產生原因分析

（一）圍巖力學性質及巷道斷面影響

圍巖力學特性對巷道穩定性有重要影響，圍巖強度越高，巷道的變形越小，巷道越穩定。在煤礦生產實踐中經驗表明，頂底板移近率隨圍巖強度的增加而降低。當強度低于30MPa時，頂底板移近率隨強度的降低而急劇增加。當強度大于某一值50mpa時，頂底板移近率隨強度的變化不明顯。合理選擇巷道斷面對頂板的控制有很大影響，巷道斷面越大越不利頂板的穩定性，不合理的斷面容易在巷道兩側產生高應力集中和剪切力，穩定性差。

（二）由于水平應力作用而產生的頂板離層

（三）巖層本身賦存條件的影響

巷道頂板各分層的巖性、厚度、節理裂隙的發育程度對頂板的穩定性有很大影響，在巷道頂板巖性一定的情況下，分層厚度、層節理裂隙距離越大，發生離層的可能性越小。

特殊的地質構造如斷層，褶皺、破碎帶等，這些巖層都受過嚴重地壓沖擊或擠壓而成，巖層構造裂隙也比較發育，巷道圍巖的變形和破環強烈，如果受到采動影響巖層極易發生離層，在特殊的地質巖層中很容易導水，當水滲入巖石中（底抽巷主要巖性為易膨脹泥巖），巖石的體積發生膨脹，離層出現逐漸加劇，這種對巖層的破壞是永久的，再受到一定外力作用會發生更嚴重的離層。

二、預防頂板離層的方法

（一）加強對巷道頂板的維護，采用合理支護方式。

錨桿支護理論一般分為懸吊理論、松動圈理論、組合拱理論和組合梁理論，在頂板支護過程中，錨桿的型號、間距、排距、長度、安裝質量等對巷道頂板的控制至關重要，在設計中要綜合考慮支護成本和支護質量，最大程度的滿足技術和經濟方面的要求，提高錨桿的錨固力可以增加巖層錨固體的整體性，從而根本上改善巖體的承載性能，使巷道頂板由不穩定向穩定轉化。高強度的應力支護可以改善頂板的應力狀態，消除頂板的中部的拉應力區，同時減弱巷道兩個頂角的剪切應力集中程度。

（二）做好對頂板的監測工作。

引進先進的巷道礦壓觀測機具，如頂板離層儀、錨索測力計等，以加強對巷道圍巖變形觀測，根據礦壓觀測機具的各項參數變化，及時調整加強支護，確定支護質量達到規定要求，平時做好監測記錄，發現頂板下沉，應該及時處理。特殊頂板情況應該采取特殊的支護方式，如遇到斷層，交叉巷道等，采用架棚或錨索梁的支護方式加固頂板，有效控制其下沉。

（三）合理選擇巷道斷面對頂板的控制有很大影響。

巷道斷面越大越不利頂板的穩定性，巷道的形狀中拱形斷面穩定性最好，通過對我礦特有地質條件分析，選擇拱形斷面能使巷道圍巖受力均勻，巷道圍巖與錨桿、網等形成強化后的共同體，抵抗外載能力得到顯著提升，有利于巷道頂板的維護。

三、結論

當考慮采礦活動時，發現離層形成之后，其離層大小受采礦活動的影響可劃分為3個階段：即掘進階段、掘進之后回采之前和回采階段。在掘進階段，巷道頂板的軟弱巖層。不同巖層的界面和掘進時產生的應力集中是導致離層的主要因素。

在掘進之后和回采之前，巷道頂板的離層主要是由于泥巖層和煤層受水影響及水平應力造成的。

在回采階段，巷道周邊應力急劇增加對巷道頂板軟弱巖層及不穩定界面產生影響是導致頂板離層的主要原因。

通過有效合理的支護形式，選擇合理的斷面，加強對頂板的檢測工作，在不同時期考慮頂板離層的主要影響因素，將離層因素降到最低，巖體所受應力能夠均勻的分布，達到新的平衡狀態，避免頂板離層的產生。通過對頂板離層因素的分析和預防措施的探討，對預報和避免頂板事故的發生進而指導安全生產具有較大的意義。

（作者單位：義馬煤業集團孟津煤礦有限公司）

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