掘進巷道冒頂事故的原因及防治措施

摘要：本文分析了煤礦掘進巷道不同支護情況下發生冒頂事故的原因，提出了預防冒頂措施，并根據巷道的不同類型、不同施工地點及工藝，采取相應的支護形式，保證支護質量，才能有效避免冒頂事故的發生。

關鍵詞：掘進巷道 不同支護 冒頂事故 防治措施

0 引言

掘進工作面和巷道交叉口處是常出現巷道頂板事故的地點。據調查，超過80%的巷道冒頂傷亡事故都發生在這兩處。查明巷道冒頂事故發生的原因，制定有效的措施防止此類事故發生，是確保井下安全作業的重要前提。

1 掘進工作面冒頂事故的原因及預防措施

1.1 導致掘進工作面冒頂的原因 掘進破巖后，礦層頂部的巖塊會與巖體分離。此時若不盡快支護，或支護結構強度達不到設計要求，上部礦巖層可能會自然塌落，而發生冒頂事故。

若在斷層、褶曲等地質構造較差的地帶，或在層理裂隙發育的巖層中開展巷道掘進施工時上部礦巖塌落都屬于前者。爆破不當，周圍的支架被崩倒而引起頂部礦巖塌落，由于接頂不嚴實造成支架被巖塊砸壞的冒頂等，均屬于后者。前者也可能同時引起后者的發生，如掘進工作面無支護部分片幫冒頂推倒附近棚子導致更大范圍的冒頂等。

1.2 預防掘進工作面冒頂事故的措施 ①按現場施工條件合理布置巷道。礦井的主要巷道斷面大、使用期限長，適合布設在底板巖層或圍巖強度高的礦層中。而工作面上下順槽盡量采用沿空掘巷和沿空留巷，避開支承壓力的影響，并要注意少掘交叉巷道和上下重疊的巷道。②巷道斷面的形狀和尺寸應該符合現場實際要求。③如不能及時安裝永久支護，則需設置臨時支護措施，以免出現空頂現象。破巖前，全面加固掘進工作面10m范圍內的支護結構。爆破后，先檢查頂、幫的支架結構，按照由外向里的順序逐一修復受損的支架結構，然后開始井下作業。④在巷道掘進的過程中，棚距與錨桿間距應根據現場情況而定，原材料的選擇和支護參數的設定必須符合工程實際。遇到穩定、堅硬的礦層，若有必要擴大棚距且無法設置支護，則掘進施工必須有相應的安全保護措施。⑤嚴格按質量規范開展錨桿錨索巷道掘進施工，確保錨桿錨索巷道的錨固力，根據掘進施工要求選用合適的錨桿和錨索，禁止采用失效的錨固劑。⑥定時或定期指派專人探測錨桿錨索巷道的頂板巖性，參照探測結果對支護參數進行適當的調整，確保錨索的錨固端可以延伸至深部穩定巖層。⑦巷道掘進通過老巷、淋水或破碎的地質構造帶時，必須結合現場情況采取有效的支護措施，如使用前探支架、連鎖棚子等，以提高增加支護強度；棚子支護結構要緊靠掘進工作面，棚間距不宜過大。為防止棚子支護結構在掘進施工中被推垮，棚子之間要用拉條連成一體，必要時打中柱；若采用錨桿支護，則要設計為“棚錨”聯合支護，以增加支護強度，防止冒頂事故發生。⑧巷道支護的規格質量必須符合施工規范。掘進時以《煤礦安全規程》為技術標準，定期檢修巷道支護結構，及時置換被損壞或規格質量達不到安全生產標準的支護結構，堅決將冒頂事故等安全隱患扼殺在搖籃里，提高井下作業的安全系數。拆卸支架和刷大巷道時必須遵循由外到里的順序逐一進行。拆卸支架前，首先要確保拆卸部位前后施工段的支架安全穩定，必要時進行加固。修復獨頭巷道內的支架結構時，為了防止冒頂事故發生，必須停止巷道內的一切生產活動。

2 巷道交岔處冒頂事故的原因及預防措施

2.1 巷道交岔處冒頂事故的原因 巷道交岔部位的轉角處或開岔處也是頻頻出現冒頂事故的重要施工段。巷道開岔口或拐彎處一般要安裝錨索槽鋼或抬棚來增加支護強度。若開岔部位巷道頂部的礦巖與巖體分離，且圍巖正向巷道擠壓，而新支設的抬棚的穩定性和支護強度未達到現場支護強度的要求，或補強支護滯后、強度不達標，就可能引起頂巖冒落。如果巷道圍巖強度較小，頂部存在與巖體失去聯系的礦巖或圍巖向巷道擠壓也屬于正常現象；若開岔部位恰好掘進過程中出現頂巖冒落的施工段，情況就比較嚴重了。經分析發現，新設支護的穩定性主要受以下三方面因素的影響：①新設的抬棚支護必須使用一段時間才能達到預期的穩定性，原巷道棚腿拆卸的時間太早會影響抬棚支護結構的穩定性。②圍巖的穩定性也會影響抬棚結構的穩定性。如果開口部位圍巖尖角被壓碎，抬棚就會失去穩定的基礎。另外，支護材料的質量和強度也會影響抬棚的支護能力。③交岔點錨桿和錨噴巷道的原支護參數與施工要求不符，掘進時未盡快修正，采取加密支護。

2.2 預防巷道開岔處冒頂事故的措施 ①避開原發生巷道冒頂的部位設置開岔口。②提高抬棚的初撐力。抬棚支護的穩定性達到設計要求后將原巷道棚腿拆除，拆卸時間不宜過早，切忌先拆棚腿，后拆支護抬棚。③根據現場施工情況選用合適的抬棚材料，提高抬棚支護的強度。④如果開口處圍巖尖角被壓碎后，必須對抬棚結構進行補強，確保其結構穩定可靠。⑤錨桿、錨噴巷道開口前，該施工段前后5m范圍內的巷道支護，應該增加錨索或縮小錨桿排間距補強。

3 支架支護的巷道冒頂事故原因及預防措施

3.1 支架支護的巷道冒頂事故的原因 ①壓垮型冒頂：由于支架阻力過小，或頂板、圍巖的壓力過大，造成支架結構被損壞，進而導致頂部礦巖冒落。②漏垮型冒頂：有的巷道支護失效或無支護，頂部的游離礦巖受自身重力作用的影響礦巖自然塌落而發生冒頂事故。③推垮型冒頂：巷道頂板破碎巖塊和巖體失去聯系，存在平行巷道軸線的分力，加之支護結構不穩定，在運動過程中被推倒而發生冒落。

3.2 支架支護巷道冒頂事故的預防措施 ①在相對穩定地質結構中布設主體巷道，注意防止其受采動的干擾。②根據現場施工條件和圍巖壓力選擇強度達標和支撐能力較強的支護結構。③掘進時，支護結構可承受的變形量要與圍巖的變形量相一致。④支護要同步于圍巖的承載能力，達到共同承載的要求。用于現場施工的支架應該有一定的初撐力；按照技術規范和質量要求開展支護施工，尤其要注意頂與幫的背嚴背實的處理，以免圍巖和支架之間空幫或空頂。⑤掘進過程中，如支架與圍巖間存在空頂的問題，需重新支護，而且要先護頂再施工。⑥撤換巷道支護時，先加固原有支護周邊的支護結構，將原有支護拆掉以后，及時除掉頂板活矸再安裝永久支護。⑦在支架之間配設拉矸或撐木。金屬支拉桿適合可縮性金屬支架施工，然后將卡纜擰緊。傾斜巷道掘進施工前，必須在巷道內設置安全保護措施，避免支架歪倒或矸石、物料滾落砸傷作業人員。

4 錨桿（索）支護的巷道冒頂事故的原因及預防措施

4.1 錨桿（索）支護的巷道冒頂事故的原因 ①壓垮型冒頂：設定的錨桿（索）參數不符合施工要求；圍巖或巷道頂板對錨桿（索）施加的壓力超出錨桿（索）的承重范圍，致使錨桿（索）支護結構遭到破壞，進而造成冒頂現象。②漏垮型冒頂：錨桿（索）支護失效，巷道頂部的游離礦巖在自身重力的影響下塌落，引發冒落事故。

4.2 錨桿（索）支護的巷道冒頂事故的預防措施 ①巷道應布置在穩定的巖體中，掘進前采取措施防止其受采動的干擾。②錨桿（索）的參數根據現場的支護要求和圍巖壓力而定，以確保支護強度滿足施工要求。③巷道掘進時，指派專人定時探測頂板礦巖結構，并根據探測結果對錨桿（索）參數進行調整，使錨固端在圍巖松動圈以外，確保錨固長度符合施工規范。④錨桿（索）支護必須快速、準確，以防空頂。錨桿（索）的支護能力盡量同步于圍巖的承載力，使錨桿（索）真正發揮作用。錨桿（索）的承載力應符合施工要求；各道工序的質量應該符合質量要求和技術規范。⑤錨桿（索）巷道掘進如行進至不穩定的地質構造帶，可通過棚錨聯合支護來加強支護，確保井下安全作業。⑥實時關注已掘的錨桿（索）巷道的支護情況，若礦壓變化非常明顯或發現錨桿（索）失效，要盡快通知相關人員進行補強或修復。

5 結語

為防止井下掘進巷道發生冒頂事故，應按照巷道的類型、具體的施工段和技術要求，選用合適的支護結構。在現場操作中，應當參照圍巖情況對支護參數進行適當的調整，根據設計要求采取合理的技術措施，嚴格按照巷道掘進施工的質量規范和操作規程開展井下作業，確保支護質量，避免冒頂事故發生，消除一切安全隱患。

參考文獻：

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作者簡介：賈兆祥（1973-），男，山西臨汾人，本科學歷，畢業于西安地質學院，現工作于鳳礦調度指揮部。經濟師，研究方向：煤礦掘進方面工作。