煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂原因及預(yù)防措施

摘 要:針對(duì)煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂事故，闡述了冒頂事故的特點(diǎn)、原因，指出了預(yù)防錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂?shù)年P(guān)鍵，提出了預(yù)防迎頭區(qū)冒頂?shù)拇胧?/p>

關(guān)鍵詞: 煤巷 錨桿支護(hù) 迎頭區(qū) 預(yù)防措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

煤巷錨桿支護(hù)具有施工簡(jiǎn)單，易于提高機(jī)械化程度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，成本較低，改善作業(yè)環(huán)境，掘進(jìn)單進(jìn)水平高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為煤巷的主要支護(hù)形式。由于錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法的不斷完善，高強(qiáng)度錨桿、錨索、樹(shù)脂錨固劑的普遍應(yīng)用，以及對(duì)頂板離層監(jiān)測(cè)的重視等，大范圍頂板冒落事故已經(jīng)得到了有效的控制。但在應(yīng)用過(guò)程中，也發(fā)生了一些嚴(yán)重的冒頂事故，而在巷道迎頭區(qū)則成為冒頂事故的多發(fā)區(qū)。

1冒頂?shù)奶攸c(diǎn)

煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂具有如下特點(diǎn):

(1)隨機(jī)性大，呈突發(fā)性，冒頂前無(wú)明顯預(yù)兆。

(2)地質(zhì)條件發(fā)生變化的地點(diǎn)，如有小斷層、巖石破碎、頂板裂隙發(fā)育或近距離煤層的層間距變小、頂錨桿錨固點(diǎn)附近有煤線(xiàn)或有明顯的極易離層的巖層弱面存在。

(3)頂板巖體的完整性已受到破壞，已散離為松散的巖塊，或者頂板存在“人字形”、“鍋底形”、“楔形”、“倒梯形”等鑲嵌式構(gòu)造。冒頂?shù)母叨瘸^(guò)了錨桿長(zhǎng)度，冒頂時(shí)連帶錨桿整體垮落。

(4)冒頂?shù)奈：π源螅自斐芍卮髠鍪鹿省?/p>

2冒頂原因

分析煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂?shù)脑颍饕幸韵氯齻€(gè)方面:

(1)地質(zhì)原因。由于地質(zhì)構(gòu)造區(qū)附近，巖體的完整性已受到破壞，甚至巖體已散離為大小不等的巖塊。在堅(jiān)硬的節(jié)理發(fā)育的巖體中，巖體已被各種各樣的結(jié)構(gòu)面切割成各類(lèi)型的空間鑲嵌塊體。開(kāi)掘巷道后，巖塊之間裂隙會(huì)迅速擴(kuò)大，很容易出現(xiàn)局部冒頂事故。

(2)誘發(fā)因素。根據(jù)我礦煤巷錨桿支護(hù)巷道的礦壓觀(guān)測(cè)表明，掘進(jìn)影響劇烈的時(shí)間為1—3天，掘進(jìn)影響距離為35米左右，其中第一天的變形速度最為顯著，距迎頭約10米。可見(jiàn)由于掘進(jìn)影響，引發(fā)圍巖應(yīng)力重新分布，是迎頭區(qū)巷道冒頂?shù)恼T發(fā)因素。

（3）支護(hù)因素。煤巷錨桿支護(hù)巷道的迎頭區(qū)往往是支護(hù)的薄弱地區(qū)。因?yàn)橐咽┕さ腻^桿由于預(yù)緊力等因素尚未充分發(fā)揮支護(hù)作用，并且大多數(shù)情況下頂幫錨桿同步施工不及時(shí)；再者迎頭區(qū)支護(hù)能力的要求；還有使用錨索加強(qiáng)支護(hù)時(shí)，錨索沒(méi)有緊跟迎頭施工。因此，迎頭區(qū)支護(hù)薄弱，是迎頭區(qū)冒頂事故多發(fā)的重要因素。

3預(yù)防措施

（1）加強(qiáng)對(duì)頂板巖性的觀(guān)察及預(yù)測(cè)，尤其加強(qiáng)對(duì)頂板中“危石”的預(yù)測(cè)。有針對(duì)性地進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。

巷道開(kāi)掘后，原始的平衡狀態(tài)被破壞，圍巖內(nèi)的應(yīng)力重新分布，暴露在空頂面上的某些塊體失去平衡，沿著結(jié)構(gòu)面滑移失穩(wěn)，即發(fā)生冒頂。首先失穩(wěn)的塊體即為“危石”。而“危石”的存在尺度及分布規(guī)律又與巖體中的結(jié)構(gòu)面和開(kāi)挖面得產(chǎn)狀密切相關(guān)。抓住這一特點(diǎn)，對(duì)頂板圍巖中的“危石”進(jìn)行比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，進(jìn)而有針對(duì)性地改變錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，預(yù)防冒頂事故的發(fā)生。嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)敲幫問(wèn)頂，是發(fā)現(xiàn)頂板中“危石”比較簡(jiǎn)單而有效的方法。施工人員要詳細(xì)觀(guān)察、記錄掘進(jìn)工作面頂板及圍巖巖性、構(gòu)造、水文、裂隙、破碎帶等地質(zhì)情況。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)變化了的地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。尤其在遇到地質(zhì)破碎帶時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整支護(hù)方式，必要時(shí)在原有支護(hù)形式的基礎(chǔ)上采取套棚加強(qiáng)支護(hù)。在不同地質(zhì)條件下，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)絕不能照搬照用。

（2）及時(shí)支護(hù)，提高錨桿的預(yù)緊力，盡快發(fā)揮已施工錨桿的主動(dòng)加固作用。錨桿預(yù)緊力的的大小，反映了錨桿對(duì)圍巖的主動(dòng)加固能力。預(yù)緊力錨桿支護(hù)的關(guān)鍵是通過(guò)錨桿及附屬構(gòu)建對(duì)圍巖施加外力，使錨固方位內(nèi)的頂板受水平應(yīng)力作用處于橫向壓縮狀態(tài)，形成自撐結(jié)構(gòu)。在維護(hù)自身穩(wěn)定的同時(shí)，能承受上部載荷，維護(hù)巖體的連續(xù)、穩(wěn)定。錨桿預(yù)拉力的大小，對(duì)頂板的穩(wěn)定性具有重要作用，預(yù)緊力大到一定程度時(shí)，錨固范圍內(nèi)及錨固長(zhǎng)度之外的圍巖不存在離層破壞。在錨桿施工過(guò)程中，錨桿錨固后，由于錨桿的初始預(yù)緊力不足，短期內(nèi)難以阻止圍巖的變形，當(dāng)圍巖變形到一定程度后，錨桿才起到阻止圍巖變形的作用。

目前煤巷錨桿支護(hù)普遍使用樹(shù)脂錨固劑，要使錨桿有較大的預(yù)緊力，錨桿的施工質(zhì)量要得到保證。推廣使用高性能錨桿，減小安裝摩擦力，應(yīng)用大扭矩的錨桿施工機(jī)具及風(fēng)動(dòng)氣扳機(jī)，提高工人操作水平，確保錨桿安裝質(zhì)量，保證錨桿預(yù)緊力的實(shí)現(xiàn)，盡快發(fā)揮錨桿對(duì)圍巖的主動(dòng)加固作用。

（3）對(duì)巷道迎頭區(qū)采取加強(qiáng)支護(hù)措施。煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)15m距離內(nèi)，必須加強(qiáng)支護(hù)，防止頂板中鑲嵌式構(gòu)造發(fā)生危害。靠近掘進(jìn)工作面10m內(nèi)的支護(hù)，炮掘工作面在爆破前必須采取二次緊固螺母等加固措施。采用錨索跟迎頭，單體支護(hù)等形式，及時(shí)加強(qiáng)迎頭區(qū)頂板的支護(hù)。安裝錨索要緊跟迎頭，避免錨固區(qū)外的巖層離層以保持錨索與錨桿預(yù)緊力的大小關(guān)系，充分發(fā)揮錨桿與錨索的聯(lián)合支護(hù)作用。迎頭區(qū)臨時(shí)空頂采用內(nèi)注式單體支柱配合鋼梁的臨時(shí)前探支護(hù)，對(duì)頂板施加初撐力，有助于防止頂板的早期離層破壞。

（4）重視頂板兩端“邊角錨桿”的作用。圍巖的破壞縫首先是從應(yīng)力集中程度大的頂板角部出現(xiàn)，呈內(nèi)傾形，如支護(hù)不當(dāng)，條件合適，很容易造成頂板的整體垮落事故。這一現(xiàn)象已被多次冒頂事故所證實(shí)。因此，煤巷錨桿支護(hù)巷道頂板伸向兩幫上方錨固可靠的“邊角錨桿”非常重要，它被用來(lái)提供抗剪阻力，防止頂板巖角處破裂縫滑移掉落。“邊角錨桿”的長(zhǎng)度和角度以伸入兩幫上方為準(zhǔn)。頂板采用“錨-網(wǎng)-梁”的聯(lián)合支護(hù)形式，頂板“邊角錨桿”對(duì)預(yù)防預(yù)報(bào)中鑲嵌式構(gòu)造塊體的冒落，也能起到非常重要的作用。可見(jiàn)，頂板兩端“邊角錨桿”非常關(guān)鍵，應(yīng)給予重視。

（5）重視幫錨桿的及時(shí)支護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，人們往往重視頂板支護(hù)，忽視了兩幫及時(shí)支護(hù)的重要性，兩幫錨桿往往滯后于頂錨桿一定距離支護(hù)。兩幫支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)不好，煤幫受垂直應(yīng)力及水平應(yīng)力作用向巷中移動(dòng)，煤幫被壓酥，承載能力變?nèi)酰瑑蓭退蓜?dòng)圈變大，頂板組合梁的跨距也在增大，兩幫上角出現(xiàn)下沉斷裂。因此，必須及時(shí)加強(qiáng)兩幫支護(hù)。

（6）加強(qiáng)對(duì)煤巷錨桿支護(hù)迎頭區(qū)巷道穩(wěn)定性的檢查。巖體內(nèi)部的變形是錨固工程失穩(wěn)破壞的基本特征和直接原因。目前，煤巷錨桿支護(hù)巷道穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)已受到了極大的重視，如頂板離層儀監(jiān)測(cè)頂板離層狀況等，對(duì)預(yù)防大面積錨桿支護(hù)巷道的冒頂起到了非常關(guān)鍵的作用。而煤巷錨桿支護(hù)迎頭區(qū)巷道穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)需加強(qiáng)。可選用頂?shù)装逑鄬?duì)移近量、頂?shù)装逡平俣取蓭拖鄬?duì)移近量、兩幫移近速度、錨桿受力等指標(biāo)作為反映煤巷錨桿支護(hù)迎頭區(qū)巷道穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)與反饋信息指標(biāo)。

4結(jié)語(yǔ)

煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂事故的預(yù)防既是重點(diǎn)，又是難點(diǎn)。對(duì)迎頭區(qū)頂板”危石”的觀(guān)察預(yù)測(cè)及對(duì)迎頭區(qū)巷道穩(wěn)定性實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)，是預(yù)防煤巷錨桿支護(hù)巷道迎頭區(qū)冒頂?shù)年P(guān)鍵；錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)也需要針對(duì)煤巷圍巖中的“危石”情況不斷完善。