礦山冒頂片幫成因分析及預防措施初探

王秀東 宋銀選 劉海榮（甘肅省金昌市金川集團公司二礦區，甘肅 金昌 737100）

因為頂板意外冒落，兩幫跨落造成的人員傷亡、設備損害、生產中止等事故，在礦山生產中非常常見，頂板冒落還往往造成礦石大量損失和丟棄，它仍然是礦山生產的常見主要災害之一，許多特殊的地質技術環境中需要制定特殊的頂板支護安全措施，在松軟的巖層及地質破碎帶，斷層帶掘進井巷時，較有可能大面積漏垮冒頂。由此可見，預防井巷冒頂，重視井巷漏垮冒頂處理是十分必要的。

1 引發冒頂片幫原因分析

1.1 地質原因。結構類型主要是層狀-碎裂、碎裂甚至散休結構，巖體內節理及層間錯動發育，巖脈穿插頻繁，巖體結構面十分發育，巖體整體強度低。巖層結構面十分發育，巖體整體強度低，加上地應力大，巷道圍巖變形初期速率高，變形趨于穩定所需時間長，導致圍巖變形量大。

1.2 支護理論認識和實踐上的不足。盡管我們對巖石力學、巷道支護研究歷史較長，取得了很好的效果，但在支護實踐和設計當中，現有的較為傳統的支護方式把復雜的流變體地壓問題，單純視為松散體地壓問題，采用以支撐圍巖、防止圍巖滑落為主的支護形式，不可能徹底的解決礦區支護問題。

1.3 施工工藝與技術的不足。錨桿尾部與螺帽強度低，噴射混凝土施工工藝落后，管理缺陷等原因。

2 井巷冒頂片幫事故的防治

由于井巷礦層松軟傾角大，直接頂幫異常破碎，工作面支護如果某個地點失效或無法支護，發生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個位置在重力作用下往下漏空，導致工作面漏垮冒頂事故。

2.1 加強井巷工程地質預測預報。

井巷工程施工前地質預測預報，利用地質勘探、已有井巷工程揭露有關地質資料，預測工程施工過程中可能遇到的地質破碎帶、大斷層、陷落柱、背向斜擠壓等構造，松軟厚巖層的位置，影響范圍，以便制定有針對性的安全技術措施。

2.2 預防井巷冒頂片幫的安全技術措施

（1）選用合適的支護，巷道支架應有足夠的支護強度以抗衡圍巖壓力。支架所能承受的變形量，應與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應，常見采用是單層噴錨網支護、雙層噴錨網支護、錨注支護、鋼筋混凝土支護、U型鋼拱架+噴錨網支護＋錨注等。

（2）盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時，盡可能采用有初撐力的支架，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。

（3）凡因支護失效而空頂的地點，在新支護時應先護頂，再施工。巷道替換支架時，必須先支新支架，再拆老支架。靠近掘進工作面10米長度內的支護，在爆破前必須加固，被爆破崩倒、崩壞的支架必須先修復。

（4）在易發生推垮冒頂的巷道中要提高巷道支架的穩定性。可以在巷道的支架之間拉撐件連接固定，增加架棚的穩定性，以防歪斜。其支架后拉撐件的強度，密度要適當加大，并有防止矸石、物料、支架滾落和支架歪倒的安全措施。

（5）井巷施工超前支護應用井巷工程施工遇異常破碎頂板，松軟巖層，需繼續往前施工，預防冒頂重點是控制頂板。例如噴錨網支護作為巷道被開挖后的第一次支護，必須普遍采用。巷道開挖后，清理完頂、幫浮石，應初噴射一層30～50mm厚噴射混凝土，隨后打錨桿并掛金屬網。錨桿采用Φ18mm螺紋鋼砂漿錨桿，長度2.1～3.0m，間排距 800～1000mm，金屬網用Φ6.5mm鋼筋焊制，網度150×150mm，墊片規格200mm×200mm×10mm；最后再噴射一層50～70mm厚噴射混凝土，使總的支護體厚度達到100mm，噴射混凝土的強度不低于C25，塌落度不大于4cm。錨桿使用水泥砂漿錨桿，應全長錨固，水泥沙漿的配合比為水泥:沙子=1:（1～1.5），水灰比為0.35～0.40，強度不低于C15，每根錨桿的錨固力不得小于75KN。

2.3 冒頂區處理技術措施

（1）巷道發生冒頂，必須在專職安全員的帶領下，對冒頂現場進行認真觀察，檢查冒頂區周圍巷道的安全狀況，確定對冒頂區的支護形式、處理方法等措施。

（2）發生重大冒頂事故，現場無法確定支護型式、處理辦法時，應由安全部門組織主管科室和礦領導參加，在現場查看研究的基礎上確定支護型式、處理辦法、施工措施等。

（3）處理冒頂前，先排除冒頂區周圍巷道的安全隱患，理順或關閉壓壞的風水電等管線系統，確保施工人員進行安全施工。同時應在安全距離以外設置封鎖線及標志，防止車輛及行人進入危險區。

（4）冒頂返修時，必須每班派專職安全員負責返修期間的安全工作。返修必須堅持由周邊巷道逐步向冒頂區推進的原則，邊返修邊觀察。遇到安全技術難題，隨時向有關部門和礦領導匯報，以便及時給予協調和解決。

（5）若冒頂量較小，冒落體未將巷道封死，則在支護冒頂區前應先噴射50-lOOmm厚素混凝土以封閉原巖。待噴射混凝土充分凝固且冒頂區頂幫及周邊無明顯變化時，方可進行下一步的支護。

（6）若冒落體將巷道完全封閉，則采用U型鋼拱架、釬棚法護頂、噴漿封閉、注漿加固等聯合支護型式進行處理。處理前嚴禁大量出碴，先在冒落區以外5一lOm處采用U型鋼拱架支護加固巷道，并用噴網支護進行封閉，然后架設U型鋼拱架并打釬棚處理冒頂區，在U型鋼拱架上打入的釬棚鋼軌長度不得小于4.5m。鋼軌打完后，并將U型鋼拱架、冒落體坡面、周圍巷道噴漿封固，然后出毛，再架設鋼拱架。每架設一架鋼拱架，需要打入一組釬棚鋼軌，然后再對巷道進行全斷面噴漿封閉，依次循環進行，直至處理通冒落區。在封閉U型鋼拱架前要預留好注漿鋼管（埋深不小于2m）。待通過冒頂區之后，立即注漿加固冒落區。若冒頂區較長，則要求一邊處理冒頂區一邊進行注漿加固。

（7）處理冒落區過程中要保證U鋼支架之間連接可靠，鋼支架間必須打撐子，防止冒落體壓垮鋼支架。

（8）整個冒落區處理退后，根據冒落區所處巷道的服務年限，確定必要的永久支護型式。

結語

總之，要想管理好巷道頂幫的安全，首先要掌握清巖層地質構造、特性，同時，對薄弱環節、重點地點實施有效監控，針對實際情況，采取合理的支護形式，同時施工時要按章作業，加大管理力度，一定能防止各類安全事故的發生，確保我們人身和設備的安全。

[1]楊志強主編.金川科技[M].冶金工業出版社.2011（02）.

[2]劉向黨著.淺談地下礦山冒頂片幫事故原因及預防措施，2011年S1期.