加強鎮城底礦頂板安全管理的方法

摘要:頂板管理是煤礦生產活動和安全管理中的一項基礎工作，本文結合筆者從事煤礦安全技術管理工作的實踐經驗，對鎮城底礦頂板安全管理方法進行分析研究。

關鍵詞:頂板 安全管理 地質構造 施工工藝 錨桿支護技術

1 概述

鎮城底礦是一個生產煉焦煤的大型礦井，礦井于1983年元月開工建設，礦區總面積31.2396平方公里，1986年11月建成移交生產，為國有大型煤炭生產單位，是古交礦區第二對投產的大型礦井，石炭系太原組和二迭系山西組為本區主要含煤地層，共含煤13層，可采煤層8層，主采煤層為2、3#合并煤層和8#煤層。全區煤系地層總厚度為161.11米，煤層總厚度為16.79米，含煤系數為10.42%，所含煤層煤質以肥煤、焦煤為主，礦井設計生產能力為150萬噸/年，與之同等入洗能力的選煤廠與礦井同期建成投產，1999年西山煤電股票成功上市，鎮城底礦成為西山煤電股份公司子公司，2008年礦井核定生產能力為190萬噸/年，截止2009年底，全井田能利用儲量26242.3萬噸，可采儲量12278.7萬噸。礦井采煤方法為走向長壁后退式綜合機械化采煤法及綜采低位放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板。

2 制約頂板安全管理的幾個方面

2.1 破碎巖體不利于頂板安全管理

在煤礦采掘工程的施工過程中，頂板很容易受煤礦爆破過程中震動的影響，因此，當發生頂板的微觀結構上損壞時就會使巖體發生變化，如果結構面上的相對滑移超過極限時，整個巖體結構就會解體失效，在這種沒有預知的情況下，往往會出現無明顯變形而突然發生的冒落。由于巖體本身的抗拉強度相對較小，因此，頂板拱形之內的巖體重量就變成了巖體的抗拉強度，因為長時間的暴露和自重應力，那么在一定的時間內，當巖體本身的抗拉強度不能滿足頂板承受的拉力(也即巖體的自重)時，這就會使頂板在拱頂范圍內的巖石掉落，因為這種礦巖條件，給煤礦井下頂板的安全管理工作帶來了很大的不便。

2.2 地質狀況

我礦地質構造情況復雜，水文地質條件中等，全礦帶壓開采儲量占礦井儲量80%以上，屬帶壓開采礦井。當工作面遇到褶皺、斷層等地質構造而造成的層位錯動擠壓時，巖石就會容易破碎，并且有時會伴隨地下水滲透，這時煤層變松，在受到壓力影響下就很容易脫落，因此，在地質構造帶易發生頂板事故。

3 頂板安全管理方法

3.1 合理的施工工藝

3.1.1 合理布置施工循序

如果用斷層構造帶與構造方向垂直布置工程，這樣構造暴露相對較小，方便頂板管理。如果與礦體走向屬于同向，且施工方向也是沿著構造方向進行施工，那么頂板受構造控制就很難形成需要的輪廓，甚至將構造直接暴露在外面，當在頂板形成大的構造及斷裂面時，也不利于頂板的安全管理;因此，布置工程特別是采礦工程時，應盡量與構造面垂直布置。

3.1.2 頂板控制爆破

對于掘進工程和進路采礦工程，其所要求的頂板形狀也不一樣，在掘進工程中，頂板一般是要求為拱形，因為這種頂板形狀符合巖石的受力情況。頂板的控制爆破參數必須達到如下要求:頂板眼必須平直，并且必須保證中間的頂眼要比兩幫的頂眼低。對于裝藥必須嚴格按照空間或柱間隔進行裝藥，裝藥量不能過大，只有藥量減少，才能減少爆破震動，從而減少對頂板的爆破震動破壞。

3.2 強化頂板的支護

3.2.1 錨桿支護技術

支護特點:可以充分利用圍巖的自載能力，從而實現主動支護，而棚式支護為被動支護。在這里，錨桿支護的效果非常好，它有利于巷道在長期工作中的穩定;采煤工作面的端頭支護工藝得到簡化，這樣有利于在采煤工作面上的快速推進，從而實現高產高效;巷道支護完成后，在服務期間基本不需要進行維修維護處理;工人勞動強度明顯減輕，并且工人的工作環境得到很大的改善;可以節省大量鋼材，降低成本，同時減少了支護材料的運輸量，綜合經濟效益改善十分好。

在錨桿安裝過程中，錨桿必須有合適的角度，絕對不能出現沿滑面或構造而施工的現象，否則會造成起不到支護作用，甚至對頂板造成一定程度上的破壞。一般來說，錨桿應垂直構造安裝，對于傾角為30°的構造，錨桿的最為合適的角度為60°左右。對于比較光滑的頂板，在這里也必須采用合理的錨桿支護方式，因為頂板本身存在倒三角節理，因此，即使人為對頂板控制的再好，頂板因為自身的構造節理，而節理面中會夾雜有泥質，這樣就很容易隨巷道的震動或著水淋而造成頂板的冒落。因此在錨桿施工時，不但要垂直于頂板的節理面，還必須將錨桿穿透三角節理，從而使圍巖被錨固在好的頂板中或相臨進路的頂板上方。

對于破碎的掘進巷道，因巷道的特殊要求，應當采用錨噴來實現巷道的支護，再因為巖石的破碎，并受爆破時震動的影響，這時就會出現噴漿脫落，頂板隨之出現新的支護問題，因此，還需要采用錨網噴支護頂板很牢固。

3.2.2 錨桿的作用

首先，能很好的阻止破碎巖塊掉落并抑制淺部圍巖擴容和離層。其次，隨著時間推移，圍巖破壞范圍逐漸擴大，錨桿能伸入穩定巖層時，將破壞區巖層與穩定層相連，阻止破壞巖層垮落。最后，當次生承載層壓曲失穩后，如果能滿足塊體咬合平衡，巷道頂板仍能保持穩定。兩傾斜錨桿作用明顯，它不僅可以阻止破壞巖層滑落，同時有一定的控制轉動的作用。

3.2.3 錨索作用機理

錨索的作用主要是將錨桿支護形成的次生承載層與圍巖的主承載相連，提高次生承載層的穩定性，錨索的優點有錨固深度大、錨固力大、可施加較大預緊力，因為其優越的性能特點使它成為困難巷道工程支護加固不可缺少的重要手段，因為其本身的性能特點，即使次生承載層發生斷裂、轉動，也不致于失穩而引起的頂板垮落。錨索可施加較大的預緊力，可擠緊和嚴密巖層中的層理、節理裂隙等不連續面，增加不連續面之間的摩擦力，從而提高圍巖的整體強度。

4 結束語

煤礦開采由于生產系統復雜、環節眾多，地質條件變化給井下生產帶來了諸多不安全因素，特別是頂板、瓦斯、水、火、煤塵等自然災害威脅職工安全。本文通過對頂板的地質成因、改善措施、預防支護等方面的分析，以期在實踐中指導礦井安全生產。同時，管理人員必須認識到頂板的不安全狀態，嚴格管理，消除頂板的安全隱患，才能杜絕帶浮石作業現象，將事故隱患消滅在萌芽狀態。

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