新峪礦6113 工作面運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)冒頂事故的剖析

張啟祿

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)公司，山西 介休 032000）

煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)在帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益的同時，其安全可靠性問題也日益凸顯。巷道圍巖地質(zhì)狀況和生產(chǎn)條件的復(fù)雜多變性、支護(hù)工程質(zhì)量的隱蔽性、離層巷道冒頂?shù)耐话l(fā)性和預(yù)兆不明顯均給錨桿支護(hù)帶來很大的安全隱患。因此，在煤巷廣泛應(yīng)用錨桿支護(hù)的今天，提高錨桿支護(hù)的安全可靠性、消除或控制錨桿支護(hù)頂板事故、確保錨桿支護(hù)巷道安全已刻不容緩。

l 6113 工作面概況

新峪公司6113 綜放工作面位于新峪井田六采區(qū)，工作面井下位置：北鄰6111 采空區(qū)，東鄰六采區(qū)大巷，南鄰6415采空區(qū)，西鄰井田邊界。井上位置：位于旺家垣村東部160米處，如來村以西，無任何明顯建筑。工作面上部為9#煤采空區(qū)，該工作面采用綜采放頂煤采煤法，開采太原組10#、11#煤層，煤層平均厚度7.38m。直接頂板為9#煤底之泥巖，老頂為K2灰?guī)r，底板為鋁質(zhì)泥巖。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，平均傾角6°。該工作面順槽長度1457.4 米（其中1103 米可采），切眼長161.4 米，地質(zhì)儲量234.8 萬噸，可采儲量152.99萬噸。

原始支護(hù)方式：材、運(yùn)兩巷采用鋼帶、錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，特殊地段采用架設(shè)29#U 型鋼棚支護(hù)。而發(fā)生大冒頂事故的地點(diǎn)就是距工作面切眼180m 的運(yùn)輸順槽，具體巷道位置如下圖1 所示

圖1 6113 工作面冒頂位置示意圖

2 事故經(jīng)過

2012 年2 月10 日凌晨2 時，6113 工作面運(yùn)輸巷距切眼180 米處（即1085-1103#鋼帶處）頂板發(fā)生冒落，冒頂規(guī)格：長×寬×高=15 米×4.5 米×3 米，事故發(fā)生以后，我公司的領(lǐng)導(dǎo)組織相關(guān)專業(yè)人員立即趕到現(xiàn)場，并制定專項安全技術(shù)措施，及時對頂板漏頂區(qū)兩端架設(shè)鎖口棚，并從外往里對漏頂區(qū)采用29#U 型棚、道木、棚板勾頂處理，防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。

3 事故原因分析

1）受臨近工作面采動影響

新峪煤礦6113 工作面所采煤層為太原組10#、11#煤，整個工作面位于上覆9#煤采空區(qū)之下，6113 工作面運(yùn)輸順槽和材料順槽采用內(nèi)錯布置，巷道位于上覆9#煤巷道的采空區(qū)側(cè)，上覆9#煤工作面之間的凈煤柱為10m 左右，6113工作面運(yùn)輸順槽和材料順槽和9#煤層之間的層間距約為4m左右，為了節(jié)省煤炭資源，內(nèi)錯距的選擇較小，屬于近距離煤層群的開采，因此巷道會受到上覆煤層采空區(qū)殘留煤柱形成的集中應(yīng)力影響，巷道壓力比較明顯。如下圖2 所示。

圖2 6113 工作面兩巷布置圖

2) 錨桿預(yù)緊力矩較低

錨桿支護(hù)主要作用在于控制錨固區(qū)圍巖的離層、滑動、裂隙張開、新裂紋產(chǎn)生等擴(kuò)容變形與破壞，使圍巖處于受壓狀態(tài)，抑制圍巖彎曲變形、拉伸與剪切破壞的出現(xiàn)，最大限度地保持錨固區(qū)圍巖的完整性，減小錨固區(qū)圍巖強(qiáng)度的降低，使圍巖成為承載的主體。而《6113 工作面掘進(jìn)規(guī)程》對兩巷錨桿的預(yù)緊力矩要求為：頂錨桿120 N·m，幫錨桿50 N·m。在這種情況下，巷道在掘進(jìn)之后頂板沒有得到有效地控制，離層和滑動就不可避免，使錨桿承受過大的上部圍巖的重量，再加上圍巖水平位移造成的剪切作用，很容易使錨桿、錨索斷裂失效。

3）支護(hù)材料選擇不合理

由于巷道條件復(fù)雜多變，煤礦錨桿在井下使用過程受力狀態(tài)一般比較復(fù)雜，存在多種受力形式，如拉、扭、剪、彎等不同組合的受力模式。目前井下兩條巷道的頂板采用的是φ20mm×2200mm 的螺紋鋼錨桿，錨桿的直徑和屈服強(qiáng)度低，造成了錨桿的抗拉和抗剪切能力較弱，在拉剪組合應(yīng)力作用下，錨桿易發(fā)生斷裂。兩幫采用的是φ16mm×1800mm 的圓鋼錨桿，且施加的預(yù)緊力很小，不能很好的控制兩幫的移動。

4）支護(hù)材料不匹配

目前井下巷道頂板中間的三根錨桿托盤采用的圓形結(jié)構(gòu)，受力不合理，且圓形托盤采用機(jī)床沖壓成型，因此容易在托盤底邊形成尖銳點(diǎn)，造成應(yīng)力集中，當(dāng)錨桿受較大工作阻力時，很容易造成W 鋼帶大量被切斷。

5）沒有進(jìn)行有效的頂板離層監(jiān)測。

巷道在掘進(jìn)期間，雖然安裝了頂板離層儀，但不定期觀測頂板離層情況，沒有有效進(jìn)行礦壓觀測和及時總結(jié)巷道變形規(guī)律。

4 事故教訓(xùn)

煤巷錨桿支護(hù)是煤礦重要支撐技術(shù)，是煤巷支護(hù)發(fā)展方向。推廣煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)是礦井發(fā)展的需要，進(jìn)一步拓展煤巷錨桿支護(hù)范圍是大勢所趨。提高煤巷錨桿支護(hù)的安全可靠性要從支護(hù)設(shè)計、支護(hù)施工管理等方面著手。

1）完善錨桿支護(hù)設(shè)計。科學(xué)合理的支護(hù)設(shè)計是現(xiàn)場施工的依據(jù)，要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)狀況和生產(chǎn)技術(shù)條件。現(xiàn)場地質(zhì)條件發(fā)生較大變化時，進(jìn)行支護(hù)設(shè)計變更或采取補(bǔ)救措施，保證支護(hù)安全有效。礦井煤層采用錨桿支護(hù)，必須與科研院校合作進(jìn)行可行性研究，采用工程類比法進(jìn)行支護(hù)設(shè)計。進(jìn)一步加大頂板錨固深度，錨桿、錨索錨固段必須生根在穩(wěn)定巖層不少于800mm。

2）強(qiáng)化施工管理。嚴(yán)格按支護(hù)設(shè)計施工，不得擅自改變支護(hù)參數(shù)。錨桿支護(hù)工程隱蔽性很強(qiáng)，錨桿長度、錨固劑型號數(shù)量、成孔質(zhì)量、攪拌及固化等在錨桿安裝后無法檢查，只有加強(qiáng)職工教育，實(shí)施班隊自主管理和職工自我管理，加大對偷工減料、敷衍了事、隨意增大支護(hù)間排距、錨桿預(yù)緊力不夠等違章操作行為的處罰力度，特別是人為鋸短錨桿、擅自使用短錨索、擅自減少錨固劑等行為，一旦發(fā)現(xiàn)立即嚴(yán)肅處理。

3）加強(qiáng)煤巷錨桿支護(hù)監(jiān)測。支護(hù)監(jiān)測包括頂板離層、錨桿荷載、圍巖移近量等方面，通過監(jiān)測分析圍巖穩(wěn)定狀況、反映支護(hù)效果、修訂和完善支護(hù)設(shè)計，保障煤巷錨桿支護(hù)安全。

4）進(jìn)一步加強(qiáng)煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的研究，解決支護(hù)難點(diǎn)，提高煤巷錨桿支護(hù)安全可靠性。

5 結(jié)論

在不同的頂板條件下進(jìn)行錨桿支護(hù)施工，要充分考慮巷道所處同巖條件，合理設(shè)計支護(hù)形式.并在生產(chǎn)實(shí)踐中及時收集第一手資料，根據(jù)反饋信息，然后修改支護(hù)設(shè)計，可以更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

［1］郭志強(qiáng). 錨桿支護(hù)煤層巷道冒頂事故原因分析及預(yù)防措施[J].西北煤炭2011（6）.

［2］ 張德良.聯(lián)合支護(hù)冒頂事故分析與對策[J].工會博覽.理論研究2011（5）.