煤礦復合頂板支護研究

杜鋒卓

摘 要 復合頂板煤層層次分明，由不同種類的巖層構成，巖層與巖層之間有分離層面，夾著煤線或存在軟弱巖層薄煤層，較容易產生下沉位移、斷裂、冒落等現象。所以加強復合頂板的支護管理和研究對減少冒落有至關重要的作用。

關鍵詞 煤礦 復合頂板 冒落

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A

1復合頂板的特點

復合頂板具有很多的特點，必須符合下列四個條件，一是煤層層次分明，由不同種類的巖層構成；二是巖層與巖層之間有分離層面，夾著煤線或存在軟弱煤層薄煤層；三是比較容易產生下沉位移、斷裂。冒落等現象；四是下沉時軟硬巖石不同步。

2導致復合頂板容易冒落的因素

（1）施工巷道存在自由面，導致頂板有下沉空間進行位移，使巖層斷裂、冒落。

（2）掘進施工巷道時打炮震動，導致頂板脫離層面

（3）頂板遇水則會加快復合頂下沉、冒落速度，下沉、冒落規模也隨之加大。

3復合頂板冒頂原理

復合頂板產生冒頂的因素如下：

3.1斷裂

頂板下從斷巖層中形成一個六面體，一般是在原生裂隙或震動裂隙的作用下產生，這個六面體上方不靠著硬巖層，四周通常與原巖層斷離，在周圍環境沒有約束的情況下會形成冒落。

3.2離層

即軟硬巖層下沉不同步。由于支護初撐力弱，剛度差，在頂板軟巖自重作用下硬巖未下沉或者下沉速度慢，導致軟硬巖層離層

3.3傾角和去路

如果六面體周圍存在自由空間，使其有了去路，并且去路方向存在一定傾角時，在重力作用下六面體就有了朝著去路方向的推力，當推力大于阻力時六面體就會滑落

3.4誘發因素

六面體與周圍巖體之間的摩擦阻力巖層和碎矸夾面產生的，并且夾得越緊巖體之間的摩擦阻力就越大，在這種情況下，假如產生震動，那么夾緊力會變少，摩擦阻力也因此變小，一定情況下六面體的下推力會超過總阻力，掘道打炮時會引發周圍巖石振動，對六面體向下推始終形成誘發因素。

4復合頂板的支護管理

通過分析復合頂板產生下沉等現象的條件，來控制和管理頂板，使其不冒落保證安全。預防復合頂板產生冒落現象采取的技術措施有：

（1）科學選擇支護材料和規格。通過勘探施工巷道頂板巖層屬性、頂壓、側壓，選出錨桿的種類和長度，再根據錨桿的頂板來選擇錨桿的密度來防止頂板切斷。

（2）加大支護的初撐力。加大初撐力對控制復合頂與老頂穩定頂板之間產生位移、離層有極其重要的幫助，保持相互穩定性，不發生斷裂，加大初撐力的手段有：①使用高預應力的錨桿，用錨桿機進行注射。②根據巷道頂壓，科學布置支護錨桿的密度，保證錨桿的預應力大于頂壓。③加強巷道兩幫的支護。因通道片幫加大平衡供的跨度和拱高，導致頂板壓力增大，加大了支護的難度，所以加強通道兩幫的支護是極其重要的。通常采用錨桿帶木帽或掛網的方法加強支護，防止片幫，在施工過程中使用光爆工藝減少對兩幫的損壞。

（3）施工過程中嚴格按照設計制定的層位施工，不得破頂施工。

（4）在斷面設計時，在滿足通風、運輸條件下盡量減少寬度。

（5）遇到斷層水線，裂隙較為發育的頂板，采取相關措施來加強支護管理，使用掛金屬網、鋼帶、錨索、錨桿增加密度的措施來控制頂板穩定。

（6）掘進巷道施工后即刻采取支護措施，縮小空頂時間。

（7）加強科學化管理，增強支護質量和頂板檢測力度。

近幾年全國各地頻繁發生復合頂板冒頂事故，我們通過大量的現場實際勘察，利用我們所學習的專業知識可以大概總結出事故成因：

（1）頂板冒落處為通道斷層地帶，頂板嚴重破碎，存在淋水現象，壓力大。

（2）現場管理存在漏洞，安全措施落實不到位。未能夠選出正確錨桿長度和種類以及計算出錨桿的使用密度，或者未使用正確方法注射錨桿，導致支護初撐力過小，產生冒落。

（3）工作面停止掘進后，對工作面的日常巡檢工作不到位，未能及時發現詼巷道段頂板的變化情況，因而未及時采取有效的巷道維護措施。

（4）運輸港達設水倉選擇位置時，沒能夠對給予太多的關注，只考慮水倉位置在巷道最低點，未充分考慮水倉深度對頂板的作用，極易引發安全事故。

作為煤礦管理部門為防止此類安全事故的再次發生，防患于未然，應當采取以下防范措施：

（1）組織生產管理人員和工程技術人員對全礦進行頂板安全排查摸底，發現一處處理一處

（2）要加強安全措施的落實程度，保證落實到每一個管理人員和施工人員。

（3）要完善工程質量驗收機制，加大對巷道支護質量的檢查和驗收力度。

（4）各職能部門要經常深入井下，了解情況，及時發現問題，解決問題幫助隊友解決生產上和技術上的問題，發現操作與計劃不一致的要及時督促整改。

5結語

煤礦復合頂板的支護管理技術是對煤礦業快速發展大力支持，因此對煤礦復合頂板的支護研究是至關重要的。通過正確選擇錨桿的材料、長度、使用密度和加大支護的初撐力等措施來防止冒頂現象的發生，保證煤礦作業的安全進行，進而取得更好的經濟收益。

參考文獻

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