礦山冒頂片幫成因分析及預(yù)防措施初探

王秀東 宋銀選 劉海榮（甘肅省金昌市金川集團(tuán)公司二礦區(qū)，甘肅 金昌 737100）

因?yàn)轫敯逡馔饷奥洌瑑蓭涂缏湓斐傻娜藛T傷亡、設(shè)備損害、生產(chǎn)中止等事故，在礦山生產(chǎn)中非常常見(jiàn)，頂板冒落還往往造成礦石大量損失和丟棄，它仍然是礦山生產(chǎn)的常見(jiàn)主要災(zāi)害之一，許多特殊的地質(zhì)技術(shù)環(huán)境中需要制定特殊的頂板支護(hù)安全措施，在松軟的巖層及地質(zhì)破碎帶，斷層帶掘進(jìn)井巷時(shí)，較有可能大面積漏垮冒頂。由此可見(jiàn)，預(yù)防井巷冒頂，重視井巷漏垮冒頂處理是十分必要的。

1 引發(fā)冒頂片幫原因分析

1.1 地質(zhì)原因。結(jié)構(gòu)類型主要是層狀-碎裂、碎裂甚至散休結(jié)構(gòu)，巖體內(nèi)節(jié)理及層間錯(cuò)動(dòng)發(fā)育，巖脈穿插頻繁，巖體結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育，巖體整體強(qiáng)度低。巖層結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育，巖體整體強(qiáng)度低，加上地應(yīng)力大，巷道圍巖變形初期速率高，變形趨于穩(wěn)定所需時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致圍巖變形量大。

1.2 支護(hù)理論認(rèn)識(shí)和實(shí)踐上的不足。盡管我們對(duì)巖石力學(xué)、巷道支護(hù)研究歷史較長(zhǎng)，取得了很好的效果，但在支護(hù)實(shí)踐和設(shè)計(jì)當(dāng)中，現(xiàn)有的較為傳統(tǒng)的支護(hù)方式把復(fù)雜的流變體地壓?jiǎn)栴}，單純視為松散體地壓?jiǎn)栴}，采用以支撐圍巖、防止圍巖滑落為主的支護(hù)形式，不可能徹底的解決礦區(qū)支護(hù)問(wèn)題。

1.3 施工工藝與技術(shù)的不足。錨桿尾部與螺帽強(qiáng)度低，噴射混凝土施工工藝落后，管理缺陷等原因。

2 井巷冒頂片幫事故的防治

由于井巷礦層松軟傾角大，直接頂幫異常破碎，工作面支護(hù)如果某個(gè)地點(diǎn)失效或無(wú)法支護(hù)，發(fā)生局部漏冒，破碎頂板就有可能從這個(gè)位置在重力作用下往下漏空，導(dǎo)致工作面漏垮冒頂事故。

2.1 加強(qiáng)井巷工程地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

井巷工程施工前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，利用地質(zhì)勘探、已有井巷工程揭露有關(guān)地質(zhì)資料，預(yù)測(cè)工程施工過(guò)程中可能遇到的地質(zhì)破碎帶、大斷層、陷落柱、背向斜擠壓等構(gòu)造，松軟厚巖層的位置，影響范圍，以便制定有針對(duì)性的安全技術(shù)措施。

2.2 預(yù)防井巷冒頂片幫的安全技術(shù)措施

（1）選用合適的支護(hù)，巷道支架應(yīng)有足夠的支護(hù)強(qiáng)度以抗衡圍巖壓力。支架所能承受的變形量，應(yīng)與巷道使用期間圍巖可能的變形量相適應(yīng)，常見(jiàn)采用是單層噴錨網(wǎng)支護(hù)、雙層噴錨網(wǎng)支護(hù)、錨注支護(hù)、鋼筋混凝土支護(hù)、U型鋼拱架+噴錨網(wǎng)支護(hù)＋錨注等。

（2）盡可能做到支架與圍巖共同承載。支架選型時(shí)，盡可能采用有初撐力的支架，支架施工時(shí)要嚴(yán)格按工序質(zhì)量要求進(jìn)行，并特別注意頂與幫的背嚴(yán)背實(shí)問(wèn)題，杜絕支架與圍巖間的空頂與空幫現(xiàn)象。

（3）凡因支護(hù)失效而空頂?shù)牡攸c(diǎn)，在新支護(hù)時(shí)應(yīng)先護(hù)頂，再施工。巷道替換支架時(shí)，必須先支新支架，再拆老支架。靠近掘進(jìn)工作面10米長(zhǎng)度內(nèi)的支護(hù)，在爆破前必須加固，被爆破崩倒、崩壞的支架必須先修復(fù)。

（4）在易發(fā)生推垮冒頂?shù)南锏乐幸岣呦锏乐Ъ艿姆€(wěn)定性。可以在巷道的支架之間拉撐件連接固定，增加架棚的穩(wěn)定性，以防歪斜。其支架后拉撐件的強(qiáng)度，密度要適當(dāng)加大，并有防止矸石、物料、支架滾落和支架歪倒的安全措施。

（5）井巷施工超前支護(hù)應(yīng)用井巷工程施工遇異常破碎頂板，松軟巖層，需繼續(xù)往前施工，預(yù)防冒頂重點(diǎn)是控制頂板。例如噴錨網(wǎng)支護(hù)作為巷道被開挖后的第一次支護(hù)，必須普遍采用。巷道開挖后，清理完頂、幫浮石，應(yīng)初噴射一層30～50mm厚噴射混凝土，隨后打錨桿并掛金屬網(wǎng)。錨桿采用Φ18mm螺紋鋼砂漿錨桿，長(zhǎng)度2.1～3.0m，間排距 800～1000mm，金屬網(wǎng)用Φ6.5mm鋼筋焊制，網(wǎng)度150×150mm，墊片規(guī)格200mm×200mm×10mm；最后再噴射一層50～70mm厚噴射混凝土，使總的支護(hù)體厚度達(dá)到100mm，噴射混凝土的強(qiáng)度不低于C25，塌落度不大于4cm。錨桿使用水泥砂漿錨桿，應(yīng)全長(zhǎng)錨固，水泥沙漿的配合比為水泥:沙子=1:（1～1.5），水灰比為0.35～0.40，強(qiáng)度不低于C15，每根錨桿的錨固力不得小于75KN。

2.3 冒頂區(qū)處理技術(shù)措施

（1）巷道發(fā)生冒頂，必須在專職安全員的帶領(lǐng)下，對(duì)冒頂現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行認(rèn)真觀察，檢查冒頂區(qū)周圍巷道的安全狀況，確定對(duì)冒頂區(qū)的支護(hù)形式、處理方法等措施。

（2）發(fā)生重大冒頂事故，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法確定支護(hù)型式、處理辦法時(shí)，應(yīng)由安全部門組織主管科室和礦領(lǐng)導(dǎo)參加，在現(xiàn)場(chǎng)查看研究的基礎(chǔ)上確定支護(hù)型式、處理辦法、施工措施等。

（3）處理冒頂前，先排除冒頂區(qū)周圍巷道的安全隱患，理順或關(guān)閉壓壞的風(fēng)水電等管線系統(tǒng)，確保施工人員進(jìn)行安全施工。同時(shí)應(yīng)在安全距離以外設(shè)置封鎖線及標(biāo)志，防止車輛及行人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)。

（4）冒頂返修時(shí)，必須每班派專職安全員負(fù)責(zé)返修期間的安全工作。返修必須堅(jiān)持由周邊巷道逐步向冒頂區(qū)推進(jìn)的原則，邊返修邊觀察。遇到安全技術(shù)難題，隨時(shí)向有關(guān)部門和礦領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，以便及時(shí)給予協(xié)調(diào)和解決。

（5）若冒頂量較小，冒落體未將巷道封死，則在支護(hù)冒頂區(qū)前應(yīng)先噴射50-lOOmm厚素混凝土以封閉原巖。待噴射混凝土充分凝固且冒頂區(qū)頂幫及周邊無(wú)明顯變化時(shí)，方可進(jìn)行下一步的支護(hù)。

（6）若冒落體將巷道完全封閉，則采用U型鋼拱架、釬棚法護(hù)頂、噴漿封閉、注漿加固等聯(lián)合支護(hù)型式進(jìn)行處理。處理前嚴(yán)禁大量出碴，先在冒落區(qū)以外5一lOm處采用U型鋼拱架支護(hù)加固巷道，并用噴網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行封閉，然后架設(shè)U型鋼拱架并打釬棚處理冒頂區(qū)，在U型鋼拱架上打入的釬棚鋼軌長(zhǎng)度不得小于4.5m。鋼軌打完后，并將U型鋼拱架、冒落體坡面、周圍巷道噴漿封固，然后出毛，再架設(shè)鋼拱架。每架設(shè)一架鋼拱架，需要打入一組釬棚鋼軌，然后再對(duì)巷道進(jìn)行全斷面噴漿封閉，依次循環(huán)進(jìn)行，直至處理通冒落區(qū)。在封閉U型鋼拱架前要預(yù)留好注漿鋼管（埋深不小于2m）。待通過(guò)冒頂區(qū)之后，立即注漿加固冒落區(qū)。若冒頂區(qū)較長(zhǎng)，則要求一邊處理冒頂區(qū)一邊進(jìn)行注漿加固。

（7）處理冒落區(qū)過(guò)程中要保證U鋼支架之間連接可靠，鋼支架間必須打撐子，防止冒落體壓垮鋼支架。

（8）整個(gè)冒落區(qū)處理退后，根據(jù)冒落區(qū)所處巷道的服務(wù)年限，確定必要的永久支護(hù)型式。

結(jié)語(yǔ)

總之，要想管理好巷道頂幫的安全，首先要掌握清巖層地質(zhì)構(gòu)造、特性，同時(shí)，對(duì)薄弱環(huán)節(jié)、重點(diǎn)地點(diǎn)實(shí)施有效監(jiān)控，針對(duì)實(shí)際情況，采取合理的支護(hù)形式，同時(shí)施工時(shí)要按章作業(yè)，加大管理力度，一定能防止各類安全事故的發(fā)生，確保我們?nèi)松砗驮O(shè)備的安全。

[1]楊志強(qiáng)主編.金川科技[M].冶金工業(yè)出版社.2011（02）.

[2]劉向黨著.淺談地下礦山冒頂片幫事故原因及預(yù)防措施，2011年S1期.