当巷道围岩应力比较大、围岩本身又比较软弱或破碎、支架的支撑力和可缩量又不够时, 已被应力破裂的围岩或本来就破碎的围岩, 在较大应力作用下, 可能损坏支架, 形成巷道冒顶, 从而导致巷道顶板事故。巷道顶板事故的防治应该采取综合治理的措施。以煤层赋存的自然条件为出发点, 合理地布置巷道位置, 尽可能减轻矿山压力显现对巷道支护的影响;针对不同的围岩条件, 选择合理的施工工艺、支护方式及其参数等。
(1) 从总的方面看, 要防治巷道顶板事故, 在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内, 或布置在很软弱破碎的岩层罩。如果实存避不开软弱破碎岩层, 那么就要在支架的支承力与可缩量上下功夫, 使其能和围岩状况相适应。 (2) 掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10 m内的支护, 在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复, 之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮, 并由外向里逐架进行。 (3) 在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时, 必须采取前探支护或其他措施。在坚硬和稳定的煤、岩层中, 确定巷道不设支护时, 必须制定安全措施。 (4) 支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆, 并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。 (5) 更换巷道支护时, 在拆除原有支护前, 应先加固临近支护, 拆除原有支护后, 必须及时除掉顶帮活矸架设永久支护, 必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中, 必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。 (6) 开凿或延深斜井下山时, 必须在斜井及下山的上口设置防止跑车装置, 在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置, 以防跑车冲倒支架造成巷道冒顶。跑车防护装置与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或作业规程中规定。 (7) 由下向上掘进25°以上的倾斜巷道时, 必须将溜煤 (矸) 道与人行道分开, 防止煤 (矸) 滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时, 必须有安全措施。
掘进头冒顶的原因主要有掘进破岩后, 顶部存在将与岩体失去联系的岩块, 如果支护不及时, 该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落;掘进头附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块, 一旦支护失效, 就会冒落造成事故。
掘进工作面施工时为了防止空顶作业, 永久支护前必须有临时支护措施。临时支护必须具有足够的强度、对顶板有足够的控制面积、对现场条件有较好的适应性。掘进作业规程或施工安全技术措施要对使用的临时支护的方式、操作程序、技术要求等进行规定。掘进工作面的循环进尺必须依据现场条件在作业规程中明确规定, 一般情况下永久支护离迎头的距离不得超过一个循环的进尺。地质条件变化时, 应及时补充措施并调整循环进尺的大小。巷道顶部锚杆施工时应由外向里逐个逐排进行, 不得在所有的锚杆眼施工完后再安装锚杆。
巷道交叉处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候。因为开岔口需要架设抬棚替换原巷道棚子的棚腿, 如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块, 并且围岩正向巷道挤压, 而新支设抬棚或强度不够, 或稳定性不够, 就可能造成冒顶事故。防治巷道开岔处冒顶的措施如下: (1) 巷道交叉点的位置尽量选在岩性好、地质条件稳定的地点, 开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。巷道交叉点要有专门的设计, 对支护方式、支护材料、巷道断面等进行规定。 (2) 采用锚杆 (锚索) 对巷道交叉点支护时, 要进行顶板离层监测, 并在安全技术措施中对支护的技术参数、监测点的布置及监测方法等进行规定。监测中发现支护问题及时采取措施进行处理。 (3) 架棚巷道的交叉点采用抬棚支护时, 要进行抬棚设计, 根据设计对抬棚材料专门加工, 抬棚梁和插梁要焊接牙壳。注意选用抬棚材料的质量与规格, 保证抬棚有足够的强度。 (4) 当开口处围岩尖角被压坏时, 应及时采取加强抬棚稳定性的措施。 (5) 必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿, 不得过早拆除, 切忌先拆棚腿后支抬棚。
在地质破坏带、层理裂隙发育区、压力异常区、分层开采下分层掘巷以及维修老巷等围岩松散破碎区容易发生巷道顶板冒顶事故。此类事故隐患比较明显, 同时也最容易由较小的冒落迅速发展成大面积高拱冒落。防治措施主要有以下几种: (1) 炮掘工作面采用对围岩震动较小的掏槽方法, 控制装药量及放炮顺序。 (2) 根据不同情况, 采用超前支护、短段掘砌法、超前导硐法等少暴露破碎围岩的掘进和支护工艺, 缩短围岩暴露时间, 尽快将永久支护紧跟到迎头。 (3) 围岩松散破碎地点掘进巷道时要缩小棚距, 加强支架的稳固性。此外, 在掘进工作面10 m内、地质破坏带附近10 m内、巷道交叉点附近10 m内、已经冒顶处附近10 m内, 都是容易发生顶板事故的地点, 巷道支护必须适当加强。
巷道的基本支护方式有:支架支护、锚杆 (锚喷) 支护、砌碹支护等。支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中, 并尽量避免采动的影响。巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。巷道支架所能承受的变形量, 应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时, 尽可能采用有初撑力的支架。在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性, 可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定, 增加架棚的稳定性, 以防推倒。锚杆、锚喷支护巷道冒顶事故的发生除地质因素外, 主要是锚杆支护系统的锚固力、喷体的厚度和强度不足引起的。) 锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离, 锚杆的形式、规格、安装角度, 混凝土标号、喷体厚度, 挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等, 必须在施工组织设计或作业规程中规定。使用锚固剂固定锚杆时, 应将孔壁冲洗干净, 砂浆锚杆必须灌满填实。砌碹支护由于施工速度较慢, 在顶板围岩破碎时掘进头容易冒顶。在掘砌一次成巷施工中, 掘进工作面到砌碹地点一般保持20～40m距离。巷道砌碹时, 必须及时排除顶帮活动的歼石, 并应采取临时支护措施。拱架之间必须有撑杆拉手, 拱架要支稳支牢, 保证巷道中腰线符合规定。砌体要保证足够的养护期, 不准提前拆拱架。
摘要：影响巷道顶板事故的因素是多方面的, 本文首先介绍了巷道掘进和支护的基本安全注意事项, 然后介绍了不同施工地点防治顶板事故的注意事项, 最后简要介绍了不同支护方式防治顶板事故的注意事项。
关键词：巷道顶板,事故,防治,注意事项
[1] 石平五.分析顶板结构防止顶板事故[J].煤炭科学技术, 1988 (12) .
[2] 黄文, 徐佑林, 罗荣彬, 等.贵州中小煤矿顶板事故多发原因及控制对策[J].中州煤炭, 2012 (2) .
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