新峪礦6113 工作面運輸順槽錨桿支護冒頂事故的剖析

張啟祿

（山西焦煤汾西礦業集團公司，山西 介休 032000）

煤巷錨桿支護技術在帶來巨大經濟和社會效益的同時，其安全可靠性問題也日益凸顯。巷道圍巖地質狀況和生產條件的復雜多變性、支護工程質量的隱蔽性、離層巷道冒頂的突發性和預兆不明顯均給錨桿支護帶來很大的安全隱患。因此，在煤巷廣泛應用錨桿支護的今天，提高錨桿支護的安全可靠性、消除或控制錨桿支護頂板事故、確保錨桿支護巷道安全已刻不容緩。

l 6113 工作面概況

新峪公司6113 綜放工作面位于新峪井田六采區，工作面井下位置：北鄰6111 采空區，東鄰六采區大巷，南鄰6415采空區，西鄰井田邊界。井上位置：位于旺家垣村東部160米處，如來村以西，無任何明顯建筑。工作面上部為9#煤采空區，該工作面采用綜采放頂煤采煤法，開采太原組10#、11#煤層，煤層平均厚度7.38m。直接頂板為9#煤底之泥巖，老頂為K2灰巖，底板為鋁質泥巖。煤層結構復雜，平均傾角6°。該工作面順槽長度1457.4 米（其中1103 米可采），切眼長161.4 米，地質儲量234.8 萬噸，可采儲量152.99萬噸。

原始支護方式：材、運兩巷采用鋼帶、錨桿、錨索聯合支護，特殊地段采用架設29#U 型鋼棚支護。而發生大冒頂事故的地點就是距工作面切眼180m 的運輸順槽，具體巷道位置如下圖1 所示

圖1 6113 工作面冒頂位置示意圖

2 事故經過

2012 年2 月10 日凌晨2 時，6113 工作面運輸巷距切眼180 米處（即1085-1103#鋼帶處）頂板發生冒落，冒頂規格：長×寬×高=15 米×4.5 米×3 米，事故發生以后，我公司的領導組織相關專業人員立即趕到現場，并制定專項安全技術措施，及時對頂板漏頂區兩端架設鎖口棚，并從外往里對漏頂區采用29#U 型棚、道木、棚板勾頂處理，防止事態進一步擴大。

3 事故原因分析

1）受臨近工作面采動影響

新峪煤礦6113 工作面所采煤層為太原組10#、11#煤，整個工作面位于上覆9#煤采空區之下，6113 工作面運輸順槽和材料順槽采用內錯布置，巷道位于上覆9#煤巷道的采空區側，上覆9#煤工作面之間的凈煤柱為10m 左右，6113工作面運輸順槽和材料順槽和9#煤層之間的層間距約為4m左右，為了節省煤炭資源，內錯距的選擇較小，屬于近距離煤層群的開采，因此巷道會受到上覆煤層采空區殘留煤柱形成的集中應力影響，巷道壓力比較明顯。如下圖2 所示。

圖2 6113 工作面兩巷布置圖

2) 錨桿預緊力矩較低

錨桿支護主要作用在于控制錨固區圍巖的離層、滑動、裂隙張開、新裂紋產生等擴容變形與破壞，使圍巖處于受壓狀態，抑制圍巖彎曲變形、拉伸與剪切破壞的出現，最大限度地保持錨固區圍巖的完整性，減小錨固區圍巖強度的降低，使圍巖成為承載的主體。而《6113 工作面掘進規程》對兩巷錨桿的預緊力矩要求為：頂錨桿120 N·m，幫錨桿50 N·m。在這種情況下，巷道在掘進之后頂板沒有得到有效地控制，離層和滑動就不可避免，使錨桿承受過大的上部圍巖的重量，再加上圍巖水平位移造成的剪切作用，很容易使錨桿、錨索斷裂失效。

3）支護材料選擇不合理

由于巷道條件復雜多變，煤礦錨桿在井下使用過程受力狀態一般比較復雜，存在多種受力形式，如拉、扭、剪、彎等不同組合的受力模式。目前井下兩條巷道的頂板采用的是φ20mm×2200mm 的螺紋鋼錨桿，錨桿的直徑和屈服強度低，造成了錨桿的抗拉和抗剪切能力較弱，在拉剪組合應力作用下，錨桿易發生斷裂。兩幫采用的是φ16mm×1800mm 的圓鋼錨桿，且施加的預緊力很小，不能很好的控制兩幫的移動。

4）支護材料不匹配

目前井下巷道頂板中間的三根錨桿托盤采用的圓形結構，受力不合理，且圓形托盤采用機床沖壓成型，因此容易在托盤底邊形成尖銳點，造成應力集中，當錨桿受較大工作阻力時，很容易造成W 鋼帶大量被切斷。

5）沒有進行有效的頂板離層監測。

巷道在掘進期間，雖然安裝了頂板離層儀，但不定期觀測頂板離層情況，沒有有效進行礦壓觀測和及時總結巷道變形規律。

4 事故教訓

煤巷錨桿支護是煤礦重要支撐技術，是煤巷支護發展方向。推廣煤巷錨桿支護技術是礦井發展的需要，進一步拓展煤巷錨桿支護范圍是大勢所趨。提高煤巷錨桿支護的安全可靠性要從支護設計、支護施工管理等方面著手。

1）完善錨桿支護設計?？茖W合理的支護設計是現場施工的依據，要根據現場地質狀況和生產技術條件。現場地質條件發生較大變化時，進行支護設計變更或采取補救措施，保證支護安全有效。礦井煤層采用錨桿支護，必須與科研院校合作進行可行性研究，采用工程類比法進行支護設計。進一步加大頂板錨固深度，錨桿、錨索錨固段必須生根在穩定巖層不少于800mm。

2）強化施工管理。嚴格按支護設計施工，不得擅自改變支護參數。錨桿支護工程隱蔽性很強，錨桿長度、錨固劑型號數量、成孔質量、攪拌及固化等在錨桿安裝后無法檢查，只有加強職工教育，實施班隊自主管理和職工自我管理，加大對偷工減料、敷衍了事、隨意增大支護間排距、錨桿預緊力不夠等違章操作行為的處罰力度，特別是人為鋸短錨桿、擅自使用短錨索、擅自減少錨固劑等行為，一旦發現立即嚴肅處理。

3）加強煤巷錨桿支護監測。支護監測包括頂板離層、錨桿荷載、圍巖移近量等方面，通過監測分析圍巖穩定狀況、反映支護效果、修訂和完善支護設計，保障煤巷錨桿支護安全。

4）進一步加強煤巷錨桿支護技術的研究，解決支護難點，提高煤巷錨桿支護安全可靠性。

5 結論

在不同的頂板條件下進行錨桿支護施工，要充分考慮巷道所處同巖條件，合理設計支護形式.并在生產實踐中及時收集第一手資料，根據反饋信息，然后修改支護設計，可以更好地指導生產實踐。

［1］郭志強. 錨桿支護煤層巷道冒頂事故原因分析及預防措施[J].西北煤炭2011（6）.

［2］ 張德良.聯合支護冒頂事故分析與對策[J].工會博覽.理論研究2011（5）.