5306面通風聯絡巷冒頂原因分析及事故處理

摘要：通過對5306面通風聯絡巷冒頂事故的原因分析及后期處理，提出預防錨桿巷道冒頂的方法及冒頂之后的處理方法。

關鍵詞：錨網支護 支護設計 支護施工 支護監測 地質條件

1 5306面通風聯絡巷道情況說明

位置說明：5306面通風聯絡巷位于5306面切眼以北與5306面切眼之間的煤柱從西至東逐漸增加，煤柱最小處為35m，最大處為75m。與5216副巷（53082巷）及5211副巷（53041巷）共同構成了5306面大U巷道。在5306面回采完畢后作為留巷進行二次使用。

地質條件說明：煤層頂板：直接頂：砂質泥巖，厚2.89m，

灰黑色，薄層狀，巖心完整，不堅硬。老頂：中粒砂巖，厚4.80m，淺灰色，中厚層狀，成分以石英，長石為主，含泥質條帶，分選磨圓一般，巖芯完整。煤層底板：直接底：砂質泥巖，厚5.83m，灰黑色，中厚層狀，含植物化石，含砂質較多，巖砂泥互層狀，局部夾薄層細砂巖。老底：砂質泥巖，厚5.83m，灰黑色，中厚層狀，含植物化石，含砂質較多，巖砂泥互層狀，局部夾薄層細砂巖。

支護說明：巷道斷面為4.52×3.2m沿底板掘進。使用W鋼帶、錨桿、錨索金屬網聯合支護。具體的支護特征為：頂部使用BHW-250-3-3900-4鋼帶，頂錨桿間距為1.2m，排距為1.0m，幫部使用280mm×350mm×5mm鋼帶托盤配合錨桿進行錨網支護，錨桿間距1.1m，錨桿排距1.0m。錨索布置特征：采用2-0-2方式布置，錨索排距2000mm，間距1720mm，距幫1400mm，錨索規格為SKP22-1-7.4。

2 巷道冒頂情況說明

5306面通風聯絡巷冒頂區域位于5306面通風聯絡巷道內距5216副巷（53082巷）150m左右的區段，冒頂高度為3.5-4.0m，冒頂范圍長度為8.0-9.0m，寬度為全斷面冒頂。冒頂區段內打有木垛，在冒頂區域兩端正好打有木垛，冒頂區段位于兩木垛之間。冒頂區段頂煤全部垮落，同時在頂煤上部有兩層泥巖也垮落，緊挨頂煤一層泥巖硬度差，厚度在100-150mm，用手能捻成粉末，第二層泥巖為片狀，厚度約為1000-1200mm，不堅硬。冒頂區段最上部為細砂巖，堅硬。未垮落。頂部錨桿隨著頂煤全部垮落，部分頂錨桿能見到錨桿尾部。錨索被垮落的煤體從原巷道頂板處拉斷。拉斷長度約為300-500mm?？迓鋮^段錨索露出的長度為2.5-3.0m長，露出錨索數量為8-10根。

具體情況見頂板冒落區段剖面圖（見下圖）。

3 冒頂原因分析

3.1 5306面通風聯絡巷與5306面切眼之間的煤柱小，在5306面回采完畢后，巷道壓力顯現，巷內壓力大，造成巷道底鼓。后期在5306面通風聯絡巷按照10-20m的間距打木垛對巷道底鼓情況進行了控制，壓力進行重新分布后體現在巷道頂板處。

3.2 巷道是底板巷布置，且煤層頂板上部直接頂為泥巖，層狀，厚度約為2.89m。而我礦使用的頂錨桿長度為2.4m，在施工時頂錨桿尾部落點基本上都在煤層直接頂的泥巖處，影響錨桿的錨固效果，在巨大壓力顯現之后煤層直接頂部的泥巖逐漸離層，導致頂部錨桿失效。最終導致堅硬頂板下片狀泥巖與巷道頂部煤體全部垮落。在垮落過程中頂部施工的錨桿也隨之垮落。頂煤與直接頂離層之后給頂部錨索托盤施加以巨大壓力，在托盤承受到的壓力到達一定程度時，托盤及附帶的錨索鎖具掉落，這是現場錨桿全部垮落，錨索卻只斷了300-500mm的原因。

3.3 從冒頂現場剩下未垮落的部分頂部錨桿看，現場頂錨桿尾部與錨桿眼孔的孔底之間留存有50-80mm的錨固劑，錨固劑已固化。這就說明在頂錨桿施工過程中，頂錨桿鉆孔的孔深要比設計的孔深多施工了50-80mm。在巷道掘進初期，頂錨桿的錨固力是能滿足設計要求的，但在巷道來壓之后，由于頂錨桿未與巷道頂板很好地形成一個整體，從而造成頂部錨桿失效，頂煤與巷道脆弱的泥巖之間頂離層、垮落，頂煤垮落的量達到頂錨索托盤不能承受時最終發生了冒頂現象。

4 防治冒頂發生的措施

4.1 優化煤巷錨網支護設計。錨網支護技術是以實測為基礎的動態反饋設計法。一般通過地質力學評估-初始設計-監測與信息反饋-修改設計4個步驟，如：初始設計可采用計算機數值模似法、理論分析法和工程類比法。加大必要的投入，完善設計手段，并從人、財、物上給予充分保證，支護設計才能達到科學、合理、安全、經濟的目標。

4.2 優化錨桿支護施工。嚴格按照支護設計進行施工，保證支護質量，確保錨桿錨固力、錨桿角度、錨桿間排距等支護參數達到設計要求；對于斷層破碎帶、煤層松軟區、地質構造變化帶、地應力異常區、動壓影響區等圍巖支護條件較復雜區域，必須采取加密錨桿、全長錨固、錨索錨固、點柱及架棚等強化支護措施；局部區域可在頂部實行全錨索支護。使錨索能直接作用于老頂，加大對頂板的控制。

在進行錨桿支護作業時，如遇煤炮頻繁，頂底板及兩幫移近量顯著增加，底板出現較大底鼓，突發性片幫掉渣，巷道不易成型，鉆眼速度異常等情況，應立即停止作業，采取加強支護措施后方可繼續作業。

4.3 加強煤巷錨桿支護監測。我礦目前使用的錨桿支護監測主要是頂板離層儀的觀察及現場頂板變化情況的觀測，在頂板壓力顯現區域及時進行錨索補強，或者打木垛進行控制。

5 冒頂事故的處理

處理冒頂事故，首先要保證安全退路的暢通，在處理冒頂前首先在冒頂區段前2m的區段進行補強支護，保證在處理冒頂過程中頂板處于受控狀態，在處理時不發生冒頂事故。加強支護的方式普遍的方法有兩種：一種為打錨索進行補強支護；一種為打木垛進行加強支護。在此我們選取了打木垛加強支護的方法。之所以選擇木垛支護是因為木垛為被動的加強支護，在支護完成后不破壞頂板。而相對應的錨索補強支護在施工完錨索后需要將錨索漲緊后才能算完成補強支護，而在錨索漲緊時，由于頂部的煤體及軟矸在受到壓力后會朝著冒頂區段橫向壓出，這樣有可能會導致補強區段再次發生冒頂事故。

在先將安全退路補強支護后，首先將頂板上部露出的錨索使用斷錨器剪斷，然后在原錨索上加錨索托盤及錨索鎖具漲緊，漲緊之前在頂板上鋪金屬網防止漏矸。由于成莊礦使用的頂錨索長度為7.4m，在減去2.5-3.0m后，頂部錨索在頂板內部的長度還有3.4-3.9m，且錨索的錨固段整個均在頂板內，所以漲緊露出的錨索控制頂板是有安全保障的。在控制好冒頂區段頂板后，將冒頂區段的兩幫打注2.4m的錨桿控制，錨桿間排距1.0m，施工完后上金屬網。最后根據現場頂板情況補打適量的錨索。

處理后的頂板冒落剖面圖為：

參考文獻：

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