煤礦掘進巷道頂板事故預防措施研究

張沁波

摘 要：針對亭南礦井實際情況，在簡述煤礦掘進巷道頂板事故成因的基礎上，根據相關經驗，提出頂板事故的預防與處理措施，為切實保證巷道安全，避免事故發生提供參考借鑒。

關鍵詞：煤礦掘進巷道；巷道頂板事故；事故預防；事故處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.068

由于煤礦掘進巷道所處環境十分復雜，尤其是大傾角巷道和直接受到動壓作用的巷道，容易發生頂板事故。對此，應根據巷道實際情況，制定有效的事故預防與處理措施。

1 礦井概況

亭南礦井位于黃隴侏羅紀煤田彬長礦區中部、長武縣亭口鎮亭南村，東至彬縣縣城約20Km、西至長武縣縣城約20Km，行政區劃屬陜西省咸陽市長武縣亭口鎮管轄。礦井東部與小莊井田相鄰，北部與孟村井田相鄰，西部以4號煤層露頭為界，南部與大佛寺井田相鄰。井田走向長11.3Km，傾斜寬3.1Km，開采標高+530～+350m，井田面積為35.5484Km，開采煤層為4號煤層。亭南煤礦為高瓦斯礦井，4號煤層屬II類自燃煤層，煤層具有爆炸性，礦井水文地質類型為“復雜”。

2 頂板事故成因

2.1 地質方面

地質方面的原因包括：（1）圍巖松軟和易風化，或節理裂隙發育；（2）從構造變動較為劇烈的地帶中通過；（3）巖層巖性急劇變化，可涌出有毒有害氣體；（4）因地壓產生巖崩；（5）有地下水侵入，對巖石穩定性造成影響[1]。

2.2 設計方面

設計方面的原因包括：（1）巷道所處位置不正確，如處在松軟的巖層當中；（2）缺少詳細且準確的地質資料與水文地質勘測報告，導致施工中缺乏正確指導，所選支護方法及形式無法發揮預期效果。

2.3 施工方面

施工方面的原因包括：（1）當巷道從松軟的巖層中穿過時，沒有做好前期準備工作；（2）所選施工方法不正確；（3）未能一次性成巷，導致圍巖長時間直接暴露，產生松動與風化，且支護不及時或不滿足設計要求，致使支架無法發揮應有作用，出現塌冒事故；（4）空頂距離相對較長，支護措施失效；（5）松動巖層中進行施工時，爆破炸藥用量較多，導致圍巖穩定性受到影響；（6）未能嚴格執行敲幫問頂基本制度，浮石清理未能得到相關人員的高度重視，導致浮石墜落傷人。

3 頂板事故預防

（1）開工前必須掌握巷道所在地區的地質條件和水文地質勘測報告，針對施工過程中需要穿過的所有巖層巖性進行準確預測與分析。（2）以地質資料為依據，制定有效的施工方法與安全措施。（3）始終堅持一次性成巷基本原則，盡可能縮短圍巖直接暴露時間與實際面積大小。（4）做好敲幫問頂，在交接班和打眼放炮之前、之后都要通過敲幫問頂來排查各項隱患，確定并排除所有不利因素后才能正式開工。（5）對空頂距離進行嚴格控制，在必要的情況下利用前探梁進行可靠的臨時支護，不得在空頂的情況下進行施工作業。（6）嚴格執行各項作業規程，并編制合理可行的交接班制度與安全檢查作業制度，以此及時發現和處理各種隱患[2]。（7）按照設計要求進行支護施工，使支護質量滿足實際要求。（8）在施工中應密切注意圍巖實際壓力及其發生的變化，切實強化頂板管理，避免頂板事故產生。（9）在長距離掘進過程中，應對工作面之后支護實際情況進行經常性檢查，做好日常維護。當發現變形情況較為嚴重，且支架出現折損時，需要對其進行加固修復。

4 頂板事故處理

4.1 局部冒頂處理

（1）先對冒落區支架進行加固。對于用棚子進行支護的，需要以圍巖壓力為依據對棚距進行加密，切實將棚子扶穩和扶正。在棚子間還應設置拉桿，確保支架可以形成穩定的聯合體。（2）及時進行封頂，對冒頂范圍不斷擴大進行控制，大多通過架設支架來處理。現場的施工人員應處于安全地點，清除處于冒落頂部的所有活石，并及時架設支架，將護頂的木垛排列好，將冒落的最高處，從而把頂托住。如果冒頂高度在3m以內，但長度相對較大時，應按照從外到里的順序，在現有圓木的有效保護作用下，逐段實施支架與木垛的架設。（3）冒頂錨噴支護，先將頂幫部位的活石清除干凈，然后向冒頂區中持續噴射混凝土，將噴射厚度控制在30-50mm以內，先進行封頂，然后封兩側；待混凝土達到凝固后，將錨桿打入，同時進行掛網復噴，復噴厚度不可超過20mm。

4.2 大范圍冒頂處理

（1）先架設規格小于原巷道的若干支架，此時使巷道可以暫時恢復正常，然后將煤矸石清除干凈后，進行永久支架的架設。（2）采用一次成巷的方法進行修復。當冒頂面積相對較大與修復不會對正常生產造成太大影響時可采用這一方法。在修復過程中，以原巷道規格為依據，利用撞楔法實現一次成巷目標。在撞楔間使用木板將其插嚴，同時支架的兩幫也必須背嚴。在撞楔的上部應有足夠厚度的矸石，若矸石厚度較小，需在冒頂孔洞中填充厚度不小于0.5m的其它材料。撞楔和梁之間應背實。對冒頂進行處理與設立支架時，必須安排專人對頂板進行觀察。

4.3 木垛法

當巷道冒頂高度小于5m，且冒落長度超過10m，冒落空洞上部的巖石處于基本穩定狀態，可清除部分發生冒落的巖石，形成自然坡度，并預留運輸空間和可以正常通風時，即可從兩邊于冒落矸石上進行木垛的架設，以此對頂板進行有效支撐。

首先，冒落區支架上應設置兩排抬棚，增強支架整體的支撐能力。在架設之前，現場作業人員應處在安全的地點，利用工具對頂幫活動的矸石進行處理。木垛的架設應保證有一條暢通出口。對木垛進行架設以前，應在出口設置兩個支架，使用拉條將其拉緊，設置撐桿，以保持穩固。當矸石較為松軟時，需要在穿桿的下方設置頂柱，此時需要注意避免掉矸石傷人。

4.4 打繞道法

若冒頂的長度相對較大，處理困難和冒頂堵人，應打繞道，從冒落區中繞過對被堵的人員進行搶救，或從冒落區中繞過以后開始正常掘進施工。

5 結束語

綜上所述，煤礦掘進巷道可能會發生頂板事故，不僅影響正常掘進，而且還有可能造成人員傷亡，帶來巨大的經濟損失。對此，應根據煤礦巷道實際情況，結合頂板事故類型和產生原因，制定有效的預防與處理措施，保證頂板的安全性，避免事故發生。

參考文獻：

[1]邵朱軍.煤礦掘進巷道頂板事故預防及斷面優化思路構建[J].資源信息與工程，2018，33（01）：106-107.

[2]霍雷雷.煤礦掘進巷道頂板事故預防措施[J].煤炭科技，2017（02）：

192-194.