煤矿巷道顶板事故

煤矿巷道顶板事故（精选10篇）

煤矿巷道顶板事故 第1篇

关键词：煤矿,掘进巷道,顶板事故,预防措施,研究

0 引言

近年来,随着煤矿开采力度不断加强,煤矿开采深度越来越深,遇到的地质环境也越来越复杂,给各矿井的掘进施工提出了更高要求。据有关部门统计,在中国的煤矿事故总数中,有40%的是顶板事故,其中在顶板死亡事故中,又有20%左右是掘进工作面冒顶事故,而影响顶板稳定性的主要因素有顶板岩性、巷道断面参数及具体支护形式,因此要想更好地预防顶板事故,必须重视巷道断面形态及支护方式的研究。

1 巷道断面优化

1.1 影响掘进巷道断面的因素

依据巷道断面轮廓线的大致形状,可把巷道断面分为折线形断面与曲线形断面,其中折线形断面主要包括矩形、梯形及不规则形,曲线形断面主要包括直墙拱形、封闭拱形、椭圆形等,其中直墙拱形又可分为半圆拱形、圆弧拱形等。

在进行煤矿巷道掘进施工过程中,决定巷道断面形状的因素大致可分为以下几个方面:

a)巷道上作用的地压大小及方向;

b)巷道的具体用途及设计的服务年限;

c)使用的支架材料与具体支护方式;

d)掘进作业选用的方法与具体施工设备[1]。

1.2 巷道断面的优化设计

通常在确定巷道断面形状时主要考虑的因素有在巷道上作用的压力大小及方向,还有生产成本。顶板压力及侧向压力都不是很大的巷道,可把巷道断面设计成矩形或梯形。具有较大顶板压力、较小侧向压力的巷道,可把巷道断面设计成直墙拱形。具有较大顶板压力、较大底板压力及较大侧向压力的巷道,在设计巷道断面时,应尽量设计成相对封闭形,如圆形或椭圆形,这样有利于巷道围岩变形的控制。

支护巷道时使用的支架具体材料及选用的支护方式也影响着巷道断面形状的选择。如支护时使用的是工字钢,在设计巷道断面时通常都设计成梯形断面,若支护时使用的是U型钢,在设计巷道断面时,应设计成拱形、圆形或椭圆形。而就当前主要使用的锚杆锚喷支护而言,通常都把巷道断面设计为梯形。

根据笔者多年实际工作经验,总结出以下巷道断面优化建议:

a)对于服务年限不需很长,且围岩压力不是很大,比较稳定的巷道,一般把断面的形状设计成梯形或矩形,支架可选用工字钢、锚杆等[2];

b)对于一些地质条件比较特殊的巷道,如存在底鼓现象、具有较大压力的巷道,通常把这类巷道做成圆形或马蹄形;

c)在煤矿开采技术逐步进步的推动下,锚喷支护、混凝土砌喧支护、U型钢支护也得到了很好的推广与应用,它们的推广与应用促进了拱形断面与半圆形断面的应用,这类断面的应用面比较广,矿山压力不大或较大的情况都适用。

2 改善巷道支护方式

根据中国煤矿资源的赋存条件,中国需地下开采的煤矿占到了80%左右,地下成为煤矿作业的主战场,这就需要有大量稳定可靠的巷道做支撑。而对于巷道的稳定来说,支护在其中起着重要作用,下面具体分析巷道支护。

2.1 巷道支护原则

在进行巷道支护施工作业时,应在遵守支护原则的前提下进行,可利用带压与让压的方式进行支护,在具体支护作业中锚杆及锚索要配合使用,这样可以更好地控制巷道围岩的受压情况,要重视支护的加强,最大限度防止巷道岩层出现破碎与脱落现象,避免锚杆、锚索出现失效现象,防止巷道出现局部变形而引发整体破坏。

2.2 巷道支护施工形式

2.2.1 预留煤柱支护

预留煤柱属于一种传统支护巷道的形式,具体在留设煤柱时,要依据煤体本身稳定性及具体承载能力。通常把巷道的上区段作为运输平巷来使用,下区段作为回风平巷来使用,把一定宽度的煤柱预留在上区段与下区段之间,这样可以很好地促使回风平巷把支撑压力的峰值避开,预留煤柱支护具有简便、利于通风与排水的优点。但这种支护方式也存在缺点,预留煤柱支护成本高,会损失大量煤柱;维护巷道不方便,并且当支撑煤柱的压力传至底部时,会直接影响到临近巷道的稳定性,影响临近煤层的开采,同时还有可能引起冲击地压的出现[3]。

2.2.2 矿用支护型钢

通常使用的矿用支护型钢有U型钢、矿用工字钢。根据使用目的的不同,这两种型钢的具体截面形状也出现了很大不同,为了制造可塑性支架设计了U型钢,而矿用钢的设计主要是为了制造刚性金属架,在支护圆形、半圆形与椭圆形巷道时,使用矿工型钢比较多。矿用钢不但有很好的韧性,而且矿用钢抗拉、抗压、抗剪性能也非常好。

2.2.3 U型钢拱形可缩性支架

在所有U型钢可缩性支架中,人们施工最多的一种支架就是U型拱形可缩性支架。这主要是由于这种支架具有结构简单、大承载力、可缩性优良等优点,U型钢拱形可缩性支架的组成部件主要有顶梁、柱腿、连接件、架间拉杆、背衬材料等,实际承载能力与极限承载能力是支架承载能力主要包括的两个方面。其实际承载能力主要指收缩阶段支架可承载的能力。连接件及支架工况对实际承载能力有直接影响,而对于极限承载能力来说主要指可缩性支架在刚性阶段能接受的最大承载力,对于极限承载力的限定是不能有塑性变形出现。通常,极限承载能力要比实际承载能力大,而当实际承载能力接近于极限承载能力时,是可塑性支架最理想的工作状态[4]。

2.2.4 锚杆支护

锚杆是一种杆状结构物,它主要是通过在围岩内锚固来维护围岩稳定性的。锚杆可以使围岩的稳定性增强,若支护地下工程的围岩主要使用的是锚杆,就形成了锚杆支护系统,锚头、杆体、托板是锚杆的主要组成构件,依据锚杆与被支护岩体的具体锚固方式,将锚杆支护大致分为机械式、粘结式、摩擦式。按照锚固段的具体位置与长度,通常又把锚杆支护分为端头锚固与全长锚固。依据锚杆具体的作用特点可分为主动式与被动式两大类。安装主动式锚杆后主要是通过施加预应力的方式来增大不同岩层间的摩擦力,与此同时,夹紧锚固范围内的岩层,让具体的承载结构形成一种梁形或拱形,这样可以大大提高巷道的稳定性,而对于被动式锚杆来说,它通常都不施加预应力给杆体,当围岩开始出现变形现象后,才逐渐开始发挥其加固的作用,依据锚杆的具体工作特性,通常把这种工作特性下的锚杆分为刚性锚杆与可伸缩性锚杆。可伸缩性锚杆主要有增阻性锚杆与恒阻性锚杆两种,下图1为锚杆支护的典型特性曲线。

3 结语

在煤矿掘进施工时,要以实际地质条件为基础,根据围岩特性,科学合理选择巷道断面形状及具体的巷道支护施工形式,不断对断面设计进行优化,加护巷道围岩,提高巷道施工质量,可以有效降低巷道的冒顶率,最大限度地防止巷道顶板事故的出现,这样不但可以更好地保障矿工安全,而且还能提高井下采煤及运输效率,促进煤矿企业高产、高效。

参考文献

[1]杨双锁,康立勋.煤矿巷道锚杆支护研究的总结与展望[J].太原理工大学学报,2002,33(4):376-381.

[2]高如林.浅析煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].中国高新技术企业,2013(7):123-124.

[3]鞠路超,史继武,梁俊岭.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化设计[J].能源与节能,2013(2):38-40.

浅谈煤矿掘进巷道的顶板管理 第2篇

摘 要：随着我国经济的不断发展，煤矿产业也随之发展起来，并成为我国的主要支柱产业之一。在煤矿开采过程中，会有这样或者是那样的安全事故发生，其中由于顶板而造成的安全事故发生频繁，得到煤矿企业的重视。在对煤矿进行管理时，必须重视对顶板的管理，减少安全事故出现，使得煤矿开采在安全下进行。

关键词：巷道顶板管理 措施 改进 优化 监督

煤矿掘进巷道的顶板事故对煤矿的安全生产会造成很大的影响，因此，为了保障煤矿日常生产安全，就应该进一步加强煤矿掘进巷道顶板管理，采取安全的防护措施。煤矿掘进巷道的顶板事故防范的技术性措施

1.1 对巷道断面进行优化

煤矿掘进巷道应该使用拱形顶板，这样便于施工，还能对巷道围岩的受力情况进行改善，以提高其承载能力。运用图像处理技术对煤矿掘进巷道的弧形底角断面和巷道的直角断面进行比较，然后对它们的受力情况进行计算，以此对巷道断面进行优化。

1.2 对巷道结构进行优化，以免巷道出现冒顶现象

在煤矿掘进巷道中，经常利用支护形式是锚杆和锚索联合的组合拱。组合拱所起的作用是对拱进行加固。组合拱能够承受软弱岩层所施加的重力。还可以使岩体的硬度增加，避免巷道围岩出现变形。

1.3 对支护施工形式进行改善

1.3.1 遵守支护原则

在具体的施工中，必须按照支护的基本原则进行，其中包括：（1）把支护作为设计的基础，运用带压和让压的支护方法;（2）使用强度较高的锚杆，对巷道围岩的受力和受压情况进行控制;（3）将支护作为重点，以防止巷道岩层出现破碎的现象;（4）防止巷道的局部发生的变形现象，导致巷道损坏。

1.3.2 掘进巷道的支护形式

（1）预留煤柱支护。这种形式是比较传统的，由于运输平巷主要是位于巷道的上区，回风平巷主要位于巷道的下区，在巷道的上区和下区中间有一个预留煤柱，使回风平巷能够远离峰值区。这种技术是非常简单的，而且对日常的通风和排水都很有利。但是预留煤柱支护形式也存在着一定的缺陷，要承担较高的支护费用，煤柱易造成损失，对巷道进行维护比较困难。同时煤柱的支撑压力对周围巷道的稳定性还会造成影响，甚至会出现安全隐患。（2）可缩性支架。可缩性支架的实际承载能力受连接件和支架的工作情况影响，在刚性阶段体现出来的是极限承载力，在通常情况下，极限承载力要比实际承载力大。（3）锚杆支护。锚杆对巷道围岩的稳定性起着很大的作用。由于煤矿掘进巷道所处的地质环境有所不同，锚杆所体现的功能也不同。利用锚杆支护主要是为了使巷道岩层更加稳定。如果在煤矿掘进巷道的实际支护过程中，利用单体锚杆不能对巷道进行加固处理，就可以利用组合锚杆的支护形式。煤矿掘进巷道的顶板管理措施

2.1 做好技术方面的工作

（1）做好煤矿掘进巷道地质预测和预报工作。在煤矿掘进巷道掘进之前，应该根据巷道的实际情况，及时编制掘进地质说明书，遇到比较特殊的地质构造时，要对现场进行勘查，然后对相关资料进行整改。此外，煤矿企业还要将掘进区域的地质情况、水害因素进行调查。

（2）做好煤矿掘进作业准备工作。在掘进作业开始之前，必须按照掘进地质说明书等相关地质资料编制作业流程。同时要做好巷道的支护设计，熟悉巷道支护施工的基本流程，以保障施工的质量。在具体作业过程中要注意对顶板层进行监测，避免出现质量问题，如果出现了质量问题，就要追究设计人员、审批人员、施工人员以及验收人员的责任。

当煤质变得非常松软时，或者遇到断层后，应该及时对支护设计进行整改，并且建立技术安全管理制度，组织人员加强学习，确保施工安全和保障施工质量。

（3）对各岗位的工作人员进行严格管理。煤矿企业必须结合实际，建立科学完善的操作流程，组织员工加强操作流程的学习，并且对员工的工作进行定期的检查和考核，督促煤矿掘进工和维修人员能够熟练的掌握施工的操作流程，在工作中锻炼自己的操作技能，进而做到对岗位工作人员的严格管理。

2.2 对现场进行监督管理，保障施工安全

（1）对施工工序进行管理。煤矿企业必须加强对掘进巷道施工现场的管理，督促施工队伍要严格按照施工工序进行，督促各个岗位的员工应该按照作业的基本流程进行施工，及时制止违反施工流程的现象，以保障施工质量。

（2）对施工现场进行检查。煤矿企业必须在企业负责人的带领下，按照相关制度，完成施工任务。加强对施工现场检查，将煤矿掘进巷道的顶板管理工作放在首位，认真检查巷道支护设备，看看设备是否完好，排查安全隐患，采取可行性的防治措施。

2.3 对煤矿掘进巷道进行监测和维护，保障巷道使用安全

（1）对巷道实施监测。对煤矿掘进巷道的顶板进行监测，有利于加深对顶板离层的理解。对掘进巷道实行支护时，应该采用适合掘进巷道的支护形式，同时，要安排专业人员对顶板离层进行观察和记录。此外煤矿企业技术管理人员要定期对顶板下沉进行监测分析，提前采取解决措施，保证巷道使用过程中的安全可靠性。

（2）加强巷道的顶板维修。煤矿企业必须制定煤矿掘进巷道的顶板维修制度，在进行维修之前，必须从巷道的自身实际情况出发，制定技术管理措施，组织维修人员加强学习，并且对维修人员的维修情况进行考核。对巷道的支护进行更换时，要安排专人对维修现场进行监督，监督维修人员使用的维修技术是否适合维修要求，同时还要提高维修人员的安全意识，确保维修人员能够在安全的环境下进行维修实际操作。

（3）对巷道支护材料进行回收管理。当巷道支护材料可以进行回收之前，必须制定技术安全管理措施，在进行回收时必须使用回收专用设备，并且要严格按照相关的技术要求，杜绝违章作业。

2.4 强化安全管理，将各项工作落实

（1）煤矿各个管理部门应该定期召开煤矿掘进巷道的顶板管理会议，对煤矿掘进巷道的顶板管理存在的问题进行详细的分析，并且进行会议讨论，制定相应的预防措施。此外，煤矿管理人员以及煤矿企业员工应该加强学习煤矿掘进巷道的顶板管理知识，并且做好培训，以防止顶板事故的发生。

（2）煤矿企业管理部门应该加强对掘进巷道的顶板管理进行监督，对巷道的支护设计、没有对顶板管理进行检测的，应该进行整改。结语

井下巷道顶板事故预防措施探讨 第3篇

关键词：巷道;顶板事故;冒顶;处理

通常情况下，根据煤矿井下巷道顶板事故发生的特征类型和围岩结构，可以将顶板事故分为松散破碎围岩漏冒事故、块状围岩断裂冒顶事故等类型，其中，在煤矿巷道中，超过50%的事故以镶嵌型围岩冒落为主，其次为松散破碎型围岩漏冒事故与离层型围岩片帮冒顶事故。本文首先对巷道顶板事故发生的原因进行分析，然后在此基础上本着“预防为主、处理为辅”的原则，再具体探讨井下巷道顶板事故的相关预防措施。

一、煤矿井下巷道顶板事故发生的主要原因

煤矿井下巷道顶板事故是指工作人员在井下作业的过程中，由于巷道顶板突然脱落而导致的采煤设备毁坏、人员伤亡等损失，一旦发生顶板事故，不但直接影响煤矿的正常生产，而且还会给煤矿井下工作人员的人身安全带来极大的损害，因此，分析煤矿井下巷道顶板事故发生的原因是非常有必要的。导致巷道顶板事故的原因是多方面的，从实际的情况来看主要包括如下几个方面的内容：

（一）围岩地质结构及人为方面的原因。首先煤矿井下各个不同地区的地质结构构造差异较多，而且有的地区地质结构十分复杂，给采煤作业带来了非常不利的因素;其次，加之部分煤矿的开采规模较大，保护维修不及时等原因，也导致了巷道围岩地质结构复杂的化，人为的增加了煤矿开采过程中发生巷道顶板事故的概率。

（二）煤矿开采技术及管理方面的原因。当前，我给煤矿开采过程中出现顶板事故的原因除了围岩地质结构复杂之外，还包括煤矿开采过程中的开采技术以及作业管理等多个方面的原因。笔者通过对近几年煤矿巷道顶板事故发生的案例分析来看，在开采过程中导致事故发生的原因主要包括这样几个方面：① 生产企业方因为注重利润而忽视采煤作业过程中的技术管理。导致在作业过程中因为安全意识和安全处理不到位而出现顶板事故;② 采煤作业过程中涉事单位没有对采煤过程进行严格监督，没有及时发现作业过程中存在的相关故障问题，从而没有及时的对相关隐患进行处理，引发严重事故;③ 煤矿开采过程中没有根据矿业管理部门的相关规定购置对应的采矿设备、安全设备等，留下了巷道顶板事故隐患。

二、井下巷道顶板事故的主要类型

根据巷道顶板事故发生地点的冒落形状和顶板的冒落规律来看，顶板冒落的主要形式包括：① 顶板规则冒落。这类顶板冒落的特点是， 顶板冒落后冒落面比较规整、 圆滑， 冒落形状一般呈扁椭圆或竖椭圆状，冒落高度变化为 0.4～ 4m。②层状顶板裂断冒落。这类顶板冒落的特点是， 当巷道宽度较大 （如大断面巷道、 交岔点等）时，冒落线基本是在巷道两帮上部。③ 顶板不规则冒落。分层厚度小于 0.5～0.8m 的页岩、 砂质页岩地质条件下容易发生。

三、井下巷道顶板事故预防及处理措施

（一）井下巷道顶板事故征兆。（1）异常声音。在掘进作业过程中，所有被采掘挖空的工作面的顶板都存在明显的下沉，甚至会出现断裂问题，从而使得顶板的压力迅速增加，导致顶板支护支架结构发出对应的声音，这是出现顶板事故的征兆之一。同时，当支护的金属支柱出现下降时，同样也会发生对应的声音，这些可以为顶板事故的预防提供一定的参考。（2）顶板掉渣。当顶板出现较为明显的裂隙时，会出现顶板掉渣的问题，这表明顶板压力的增加，如果这时进行人工架顶，则可能会掉下碎矸石子等，这些都是冒顶的征兆。（3）片帮煤增加。若巷道中煤壁所承载的压力超出限制时，煤层结构会变得更加松软，这时所产片帮煤也会明显增多，就要引起技术人员的注意。（4） 顶板裂隙增加。顶板裂隙包括两种：一是地质原因而形成的自然裂隙，二是因为采矿区顶板下沉而导致的裂隙。通常，流水的裂隙有危险，主要是因为其深度大，缝中有煤泥，但若是有水锈危险会小得多，因为通常是老缝;茬口较新的有危险，这主要是因为它是新生的，结构发育不稳定，当裂隙增加时会出现冒顶。（5）漏顶。漏顶是指顶板在出现冒落之前通常会因为背部支护不严而导致的漏顶现象，若不能得到及时处理，会使得支架松脱、棚顶托空，当顶板围岩石块继续冒落，就可能会出现大范围的冒顶事故。（6）脱层事故。在巷道顶板出现冒落之前，通常会出现冒顶脱落的现象，技术人员可以站在安全的位置，使用长钢钎将破碎的岩石和煤层捅掉，然后使用镐、斧或钢钎对顶板进行敲打，若声音清脆，则表明没有剥落层;若存在剥落层且较厚而不容易辨认时，可以使用震动问顶法，即用左手将顶板按住，然后用右手持工具敲击，若左手能感觉轻微震动，表明存在剥落层，需要进行支护处理。

（二）井下巷道顶板事故预防处理措施。（1）镶嵌型围岩冒落事故预防处理措施。镶嵌型围岩出现冒落事故需要做好如下几项处理措施：① 对传统的敲帮问顶方法进行改进，可使用新型的危岩安全检测工具，如声振谱发射器等进行探测处理;② 在开采作业之前以及放炮之后，要严格遵循相关的作业规程进行顶板检查，一旦发现问题要及时上报、处理;③ 在使用炮掘过程中，应该根据围岩结构合理布置炮眼位置，并对用药量进行严格控制。且在放炮之前还必须对支护体系进行加固处理，放炮之后还要及时进行再加固;④ 要根据支护方式、围岩性质以及采掘作业工艺合理确定空顶距离，并结合临时支护、超前支护等方式进行综合处理。（2）分离层围岩片帮冒顶事故预防处理措施。对于空顶面积较大、围岩风化明显的巷道，因为容易发生围岩片帮冒顶事故，需要进行及时的处理：① 在超前支护的过程中合理确定空顶距离，在放炮和掘进的过程中要结合围岩条件以及支护方式进行合适的加固处理，例如固定前探梁或铰接前探梁支护、锚杆超前支护等;② 在深入了解分离层围岩结构特点的基础上，合理确定巷道的位置与掘进时间，并使用对应的支护支架或者锚杆支护方式进行处理。若巷道的围岩压力过大时，则要使用缩小棚距、限位卡缆等方式进行处理;③ 当巷道的使用时间较长时，或者断面面积在10m2以上、围岩压力较大时，要使用金属拉杆进行连接和稳定处理;④ 对于围岩较容易风化的巷道，应使用封闭锚喷，并直接支护至迎头，且封闭喷浆的厚度要大于20mm，喷砼厚度应不得小于100 mm。（3） 掘进上、下山巷道的顶板事故预防处理措施。在掘进上、下山巷道的顶板事故预防处理措施：① 及时清除掘进工作迎头、顶部以及两帮松动的浮石、松矸等;② 观察煤层和迎头顶板的稳定性，若顶板出现异响或者出现坍塌时要迅速的撤离;③ 爆破之前要设置20 m的迎头支架，避免出现顶板崩塌的问题;④ 在掏柱窝、挖底之前要对周围围岩进行检查，保证整个作业环境的安全度;⑤ 巷道内所有位于两帮的支架都必须使用两道拉杆，在预紧、加固处理之后要增加斜撑，提高整个支架体系的稳定性;⑥ 若发现巷道内存在折柱断梁时，要先对该断裂梁柱周围的梁柱进行加固，然后再对这个断裂梁柱进行加固、更换处理。

总之，导致煤矿井下巷道顶板事故的原因比较复杂，有自然地质方面的原因，也有人为管理或者技术层面的原因，在具体的处置中要根据各个矿井的实际情况区分对待。

参考文献：

[1] 母泽民. 分析煤矿掘进巷道顶板事故预防对策[J]. 建筑工程技术与设计， 2014（35）.

[2] 宋晓彪. 煤矿掘进巷道顶板事故分析及预防措施[J]. 科技风， 2013（17）.

煤矿巷道顶板事故 第4篇

煤矿巷道顶板事故指的是矿工在掘进的时候,顶板突然冒落,导致掘进人员伤亡、掘进设备损坏、掘进工程停止。

1 煤矿掘进巷道顶板事故

一般情况下,根据煤体的强度以及煤体层理发育程度,确定断面形状以及支护形式。在实际生产过程中,巷道可能出现断层,顶板容易松动或者破碎。因此,研究断面形状、支护形式以及设计参数对顶板事故[1]的影响,可以改善巷道围岩的受力情况以及变形情况,有效预防煤矿顶板事故。

2 掘进巷道断面的影响因素

根据煤层的沉积特征以及煤体强度,为了保证顶板的稳定,山西朔州华美奥兴陶煤矿的巷道断面采用的是矩形断面。但是在特殊的地质条件下,巷道围岩受力情况以及变形情况取决于巷道断面和地应力环境。巷道断面的形状有矩形、拱形、圆形以及梯形等。断面形状的选择与矿井的压力、巷道的支护、巷道的掘进以及生产成本有着非常重要的关系。

2.1 矿井的压力大小和方向

一般情况下,煤矿在对巷道断面形状进行选择的时候,矿山压力大小[2]和方向起着非常重要的作用。如果矿山压力比较大,甚至出现底鼓现象的时候,巷道断面形状可以选择圆形或者马蹄形;如果矿山压力比较小,巷道围岩比较坚固稳定,巷道使用期限不长的时候,可以选择梯形或者矩形的断面形状。如果顶板压力和侧向压力都比较大的时候,断面的形状选择封闭的圆形或者椭圆形;如果顶板压力比较大,侧向压力比较小的时候,巷道断面的形状选择拱形;如果顶板压力和侧向压力都比较小的时候,巷道断面的形状可以选择矩形或者梯形,从而有效控制巷道围岩的变形情况和实际受压情况。目前,随着支护工艺的进步,拱形巷道断面以及半圆形巷道断面的选用越来越普遍,比如运输巷道以及车场巷道等。

2.2 巷道的掘进设备和方法

巷道断面也受到巷道掘进设备以及掘进方法的影响。中国的巷道掘进大多采用钻眼爆破法。随着科学技术的发展,煤矿巷道的掘进趋于机械化,尤其是锚杆锚喷支护方式的广泛采用,大大简化了巷道的设计和施工难度。目前,中国煤矿巷道的断面形状多采用半圆拱断面或者圆弧拱形断面。

2.3 巷道的支护材料和方式

巷道的支护材料和支护方式也会影响到巷道断面形状[3]的选择。如果选择工字钢支护方式,那么巷道断面形状多选用梯形;如果选择U形钢支护方式,那么巷道的断面形状多选用拱形、圆形或者椭圆形。目前。中国的支护方式多采用锚杆锚喷的支护方式,巷道断面的形状一般选用梯形。

3 掘进巷道断面的优化设计

进行巷道断面设计的时候,应该根据实际地质条件、巷道围岩硬度性质、巷道的实际用途等,设计出科学合理、经济划算的巷道断面。

3.1 采取措施优化巷道的断面

煤矿巷道断面选用拱形顶板、直墙与弧形底角的形状[4],不仅施工快捷简便,还能够改善巷道围岩的受力状态,提高巷道围岩的承载能力。通过数字模拟软件以及图像处理技术,比较弧形底角的巷道断面和常规直角巷道断面,计算它们的受力情况和变形情况。经过检测发现,弧形底角断面与直角断面相比,剪应力减少了43%,最大主应力和最小主应力分别减少43%、69%,巷道顶板下沉量减少2%,底鼓量减少了42%。

3.2 优化结构防止巷道冒顶

在煤矿的巷道中,经常采用支护形式是锚杆[5]和锚索联合的组合拱。组合拱的作用主要是悬吊作用和加固拱作用。组合拱可以承担冒落岩层以及软弱岩层的重量,还可以增加岩体的硬度,防止巷道围岩的松动的变形,加固拱的作用。

当巷道走向与岩层倾向之间的夹角很小的时候,可以向岩层中打入1根长1.8 m的锚杆。如果巷道的顶板不破碎,打入锚杆的方向可以与巷道的拱形边缘垂直,在这种情况下,锚杆的悬吊作用比较小。如果巷道的顶板破碎,锚杆打入的方向应该随着岩层的倾向而变化。

当巷道走向与岩层倾向之间的夹角非常大的时候,无法将锚杆的另一侧打入到岩层,此时,联合拱起不到悬吊作用和加固拱的作用。如果另外一侧的岩层不稳定,那么就会加快岩层的破裂和分离,锚杆就会失去加固作用。

当设计锚杆支护形式的时候,不仅要考虑岩层的厚度,还要考虑岩层与巷道之间的夹角,根据实际巷道情况,选择不同长度的锚杆或者选择锚索代替锚杆,从而达到加固的作用。

4 煤矿掘进巷道的支护施工

巷道围岩在高应力的作用下,由于向巷道内挤入,所以很容易发生软化以及破碎的现象,而巷道的顶板受到挤压,很容易发生弯曲变形的现象。另外,巷道内经常会出现底鼓[6]现象。因此,巷道的支护施工非常重要。

4.1 巷道支护的设计原则

在巷道的支护施工过程中,一定要遵守支护原则:支护设计以护为基础,采用带压和让压支护,采用高强度的锚杆和锚索支护,控制巷道围岩的受压情况和变压情况;以加强支护为重点,防止巷道岩层的破碎和脱落,防止锚杆和锚索的失效,防止巷道由于局部变形而遭到损坏。

4.2 掘进巷道的支护形式

4.2.1 预留煤柱支护

预留煤柱是传统的巷道支护形式。由于巷道的上区段为运输平巷,下区段为回风平巷,在上区段与下区段之间预留一定宽度的煤柱,使回风平巷避开支撑压力的峰值区。预留煤柱支护技术非常简便,而且还有利于通风和排水。但是预留煤柱支护也存在一定的缺点,预留煤柱支护的支护费非常高,煤柱的损失非常大,而且巷道的维护非常困难。煤柱的支撑压力传播到底部,会对临近巷道的稳定以及临近煤层的开采造成一定的影响,还会成为冲击地压的安全隐患。

4.2.2 矿用支护型钢

矿用支护型钢主要有U形钢和工字钢,矿用支护型钢主要用于圆形、半圆拱形以及椭圆形的巷道断面。矿用支护型钢的韧性非常好,矿用支护型钢还具有非常高的抗拉、抗压、以及抗剪强度。由于使用环境非常恶劣,使用条件相当复杂,因此,矿用支护型钢的性能要求非常高。

巷道的支架需要承受横向载荷以及纵向推力,所以巷道支架2个方向上都应该具有足够的承载负荷能力,矿用支护型钢断面的集合参数取决于抗弯截面模量[7],抗弯截面模量应该与巷道支架的承载负荷能力数值接近。另外,矿用支护型钢的集合形状与支架的可缩性能还存在着一定的关系,尤其是对U形钢影响,所以,矿用支护型钢的集合形状在锁紧和滑移的时候,应该满足矿用支护型钢接触面面积大、滑移平稳而且受力状况良好的要求。

4.2.3 可缩性支架

金属支架的承载负荷能力包括实际承载能力以及极限承载能力。可缩性支架在收缩阶段表现出来的承载能力就是实际承载能力,实际承载能力取决于连接件和支架的工作状况。可缩性支架在刚性阶段表现出来的最大承载能力就是极限承载能力,极限承载能力的标准是不出现塑性变形。一般情况下,极限承载能力大于实际承载能力,而可缩性支架最理想的状态就是实际承载能力与极限承载能力接近。

4.2.4 锚杆支护

锚杆是锚固在巷道岩层内的杆状物,锚杆可以加强巷道围岩的稳定。围岩与锚杆共同形成了锚杆支护系统。煤矿巷道的地质环境不同,锚杆的功能也不同。目前,中国的锚杆支架主要三种:摩擦式锚杆,比如缝管式锚杆等;机械式锚杆,比如楔缝式锚杆等;粘结式锚杆,比如水泥砂浆锚杆以及树脂锚杆等。锚杆支护主要是为了加固巷道围岩,加强巷道围岩的稳定性。锚杆支护可以使巷道围岩从载荷体变成围岩承载体。根据相关研究,在地质条件相同的情况下,比较金属支护和锚杆支护的作用发现,巷道围岩的移近量减少了一半。

在实际煤矿巷道支护过程中,当单体锚杆无法控制巷道围岩的时候,我们还可以采用组合锚杆的支护形式。组合锚杆有两种形式:一种是树脂锚杆支护形式,树脂锚杆的掩护网可以选择金属菱形网和金属经纬网等,在实践中效果较好的树脂锚杆有:W型钢带和M型钢带等;另外一种是桁架锚杆支护形式,桁架锚杆的组成包括锚杆、拉紧器以及垫块等。

4.3 巷道支护的施工要求

4.3.1 锚杆的安装要求

当安装巷道锚杆的时候,钻孔一定要达到一定的深度。对于钻孔的孔眼,采用气冲和水冲的方式,将孔眼内的煤尘以及岩粉等清除干净,并且测试锚杆能否在钻孔中自由转动。测试完毕之后,用锚杆将树脂锚固剂[8]推入底部,然后用驱动风煤钻,使风煤钻带动锚杆在钻孔内转动30 s左右。大约15 min以后,树脂和固化剂就能够充分固化,这个时候,加上托板,用扭力扳手将螺母拧紧。

4.3.2 金属网的安装要求

在挂金属网的时候,首先要把钻孔孔眼周围的煤岩层铲平,在巷道前进的垂直方向,将金属网紧贴着顶板,然后用托板螺母拧紧。对于巷道支护的金属网,可以选用40 mm40 mm编制的菱形金属网。

4.3.3 巷道支护材料的消耗

一般情况下,每米巷道支护材料需要10根金属锚杆、10个金属托板、6个木托板、14卷锚固剂、8.1 m2的金属网。

5结语

根据实际地质条件与岩层性质,选择合适的巷道断面形状以及巷道支护方式,优化断面设计、防止巷道冒顶,可以有效加固巷道围岩,保障巷道的质量,预防顶板事故,减少煤矿工人的操作危险。

参考文献

[1]郑伟.浅谈新疆焦煤集团1890煤矿掘进巷道支护方式[J].能源技术与管理,2012(3):78-79.

[2]林大力.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化研究[J].现代矿业,2011(4):90-92.

[3]马华,刘飞.井巷中巷道的断面设计与支护[J].煤矿现代化,2011(4):67-68.

[4]葛春贵.回采巷道支护设计决策系统的设计与实现[J].煤炭科技,2009(03):45-47.

[5]张伟,要择强.复杂地质条件下巷道支护方式优化研究[J].河北煤炭,2010(01):33-34.

[6]闫文武.拱形巷道大断面复杂顶板条件下的支护方法[J].山东煤炭科技,2010(2):101-102.

[7]孙广义,陈刚,兰永伟.东海煤矿深部巷道支护技术[J].黑龙江科技学院学报,2010,20(1):99-102.

03煤矿顶板事故预防 第5篇

2.1 煤层顶板事故分类

按冒顶范围的不同可将煤层顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。按发生冒顶事故的力学原因进行分类，可将煤层顶板事故分为：压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三类。2.1.1 局部冒顶

局部冒顶是指范围不大，有时仅在3～5架范围内，伤亡人数不多（1～2人）的冒顶，常发生在靠近煤壁附近、采煤工作面两端以及放顶线附近。在实际煤矿生产过程中，局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采煤工作面冒顶事故的70%，总的危害比较大。从开采工序与煤层顶板事故发生的地点来看，局部冒顶分为：靠近煤壁附近的局部冒顶、采煤工作面两端的局部冒顶、放顶线附近的局部冒顶。2.1.2 大型冒顶

大型冒顶是指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡3人以上）的冒顶。它主要包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶。2.2 局部冒顶事故的致因及防治 2.2.1 靠煤壁附近的局部冒顶

（1）局部冒顶的原因

在煤层的直接顶中，存在多组相交裂隙。这些相交裂隙容易将直接顶分割成游离岩块，极易发生脱落，在采煤机采煤或爆破落煤后，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落砸人，造成局部冒顶事故。局部冒顶的原因一般有三种：

a.直接顶被密集裂隙切割，形成了游离岩块；

b.采高过大，在老顶来压期间，煤壁片帮，扩大了无支护空间； c.放顶煤开采，顶板破碎。

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（2）单体支柱采煤工作面预防靠近煤壁局部冒顶的措施

a.采用能及时支护顶板悬露煤层顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架，正倒悬臂错梁直线柱支架等，并使端面距不大于200mm，还应提高支柱的初撑力，以使端面冒高不超过200mm。此外，在金属网下，还可以采用长钢梁对棚迈步支架。在架设支架前还必须敲帮问顶，以防掉岩块伤人。

b.爆破采煤时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。

c.尽量使采煤工作面与煤层的主要节理方向垂直或斜交，避免煤层片帮。煤层一旦有片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。

（3）综采工作面的局部冒顶，主要是发生在靠近煤壁附近的漏垮型冒顶。其预防措施如下：

a.在支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力。

b.在操作工艺上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架。

c.当破碎范围较大时，应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂使其固化，以防止冒顶。2.2.2 采煤工作面两端的局部冒顶

（1）采煤工作面两端局部冒顶的原因

对于单体支柱支护的采煤工作面，采煤工作面两端包括采煤工作面两端的机头机尾附近以及与采煤工作面相连的一段巷道。采煤工作面两端机头机尾处，暴露的空间大，支承压力集中，巷道提前掘进，引发了巷道周边的变形与破坏。经常要进行机头机尾的移置工作，在拆除旧支柱支设新支柱时，破碎的煤层顶板可能进一步松动冒落。随着采煤工作面的推进，要拆掉原巷道支架的一个棚腿，换用抬棚支承棚梁，在这一拆一支之间，破碎的煤层顶板也可能冒落。采煤工作面两端的煤层顶板管理已经成为许多采煤工作面及放顶煤工作面生产的主要工作之一。由于冒顶或煤层顶板下沉量大，为端头支护和移设带来了许多困难，甚至影响到采煤工作面的正常推进和产量。

（2）采煤工作面两端局部冒顶的预防措施

为预防采煤工作面两端发生的漏冒，可在机头和机尾处各用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护（即“四对八梁”支护），每对抬棚随机头机尾的推进迈步前移。在采煤工作面巷道连接处，用一对抬棚，迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采煤工作面两端还可以采用十字铰接顶梁支护顶板以防漏顶。

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在超前采煤工作面十米范围内，巷道支架应加双中心柱，超前工作面十米到二十米，巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。

综合机械化采煤时，应采用端头支架支护，如果采煤工作面两端没有采用端头支架，则应在采煤工作面与巷道连接处，用一对迈步抬棚。此外，超前采煤工作面二十米内的巷道支架也应以中心柱加强。2.2.3 放顶线附近的局部冒顶

（1）放顶线附近局部冒顶的原因

放顶线附近的局部冒顶主要发生在使用单体支柱的采煤工作面。放顶线上的支柱受力是不均匀的，当回拆“吃劲”的支柱时，往往柱子一倒下煤层顶板就冒落，如果回柱工人来不及撤退到安全地点，就可能被砸着而造成煤层顶板事故。

当煤层顶板中存在被断层、裂隙、层理等切割而形成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会旋转，可能推到采煤工作面的支架，导致局部冒顶。

此外，在金属网假顶下回柱放顶时，由于网上有大块游离岩块，也可能会发生因上面的游离岩块旋转而推到支架造成的局部冒顶。

（2）放顶线附近局部冒顶的预防措施

a.加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸； b.在大岩块范围内采用木垛等加强支护；

c.当大岩块沿采煤工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长控顶距；

d.如果采煤工作面采用的是单体金属支柱，在大岩块范围内要用木垛替换金属支架；

e.待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回木柱。2.3 大型冒顶事故的致因及预防 2.3.1 老顶来压时的压垮型冒顶

（1）老顶来压时压垮型冒顶发生的条件

a.直接顶比较薄，其厚度小于煤层采高的2～3倍，直接顶冒落后不能充填满采空区；

b.直接顶上面老顶分层厚度小于五米至六米，初次来压步距为二十米到三十米，或更大一些。在采煤工作面中，当支柱的初撑力较小时，老顶往往断裂在煤壁内。随老顶

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及其支撑条件不同，老顶在煤壁内的断裂位置距煤壁由一米到二米至十余米不等。当采煤工作面推进到老顶断裂线附近时，煤层顶板可能出现台阶下沉，这时老顶岩块的重量全部由采煤工作面支架承担。如果是垮落带的岩层，在初次来压后会在采空区以悬臂梁状态出现，如果是裂隙带的岩层，则会在采煤过程中以砌体梁结构出现。

（2）老顶来压时导致的压垮型冒顶事故的原因 a.垮落带老顶岩块压坏采煤工作面支架导致冒顶。

b.垮落带老顶岩块冲击压坏采煤工作面支架导致冒顶。由于采煤工作面支架初撑力不足，在老顶岩块未明显运动以前，直接顶与老顶发生离层，当老顶岩块向下运动时，采煤工作面支架要承受冲击载荷，支架容易被损坏，从而导致冒顶。

c.综合机械化采煤工作面如遇老顶冲击来压时，可能将支架压死、压坏或压入煤层底板从而导致煤层顶板事故。

（3）预防老顶来压时压垮型冒顶的措施

a.采煤工作面支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量； b.采煤工作面支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层； c.采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶的下沉要求；

d.遇到平行采煤工作面的断层时，如果采煤工作面支护是单体支柱，当断层刚露出煤壁时，在断层范围内要及时加强采煤工作面的支护，不得采用正常回柱法；

e.要扩大控顶距，并用木垛替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱； f.如果采煤工作面支护是液压自移式支架，若支架的工作阻力有较大的富余时，则采煤工作面可以正常推进，若支架的工作阻力没有太大的富余时，则应考虑使采煤工作面与断层斜交或在采空区挑顶的措施过断层。2.3.2 厚层难冒顶板大面积冒顶

当煤层顶板是整体厚层硬岩层时，它们要悬露几千平方米、几万平方米，甚至十几万平方米才能冒落。这样大面积的煤层顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的破坏冲击力，而且更严重的是会把已采空间的空气瞬时挤出，形成巨大的风暴，破坏力极强。

（1）厚层难冒顶板大面积冒顶的预兆 a.煤层顶板断裂的频率和音响增大； b.煤帮有明显受压与片帮现象；

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c.煤层底板出现底鼓或沿煤柱附近的煤层底板发生裂缝； d.巷道超前压力较明显；

e.采煤工作面中支柱载荷和煤层顶板下沉速度明显增大；

f.有时采空区煤层顶板发生裂缝或淋水加大，向煤层顶板中打的钻孔原先流清水后变为流白糊状的液体，这是断裂岩块互相摩擦形成的岩粉与水的混合物。

（2）厚层难冒顶板大面积冒顶的预防措施

对大面积冒顶可以用微震仪、地音仪和超声波地层应力仪等进行预测，因为厚度坚硬岩层的破坏过程，长的在冒顶前十几天就出现声响和其他异常现象，短的在冒顶前几天，甚至几小时也会出现预兆，因此，根据仪器测量的结果，再结合历次冒顶预兆的特征，可以对大面积冒顶进行较准确的预报，以免造成灾害。防止和减弱大面积冒顶危害的措施是：改变岩体的物理力学性质，以减小煤层顶板悬露及冒落面积，减小煤层顶板冒落高度，降低空气排放速度。具体的措施如下：

a.煤层顶板高压注水 就是从采煤工作面顺槽向煤层顶板打深孔，进行高压注水，注水水泵最大压力为15MPa。煤层顶板注水可以弱化煤层顶板和扩大岩层中的裂隙及弱面得作用。其主要机理是，注水后能溶解煤层顶板岩石中的胶结物和部分矿物，削弱层间粘结力；高压水可以形成水楔，扩大和增加岩石中的裂隙与弱面。因此注水后岩石的硬度将显著降低。

b.强制放顶 所谓强制放顶，就是用爆破的方法人为地将煤层顶板切断，使煤层顶板冒落一定厚度形成矸石垫层。切断煤层顶板可以控制煤层顶板冒落面积，减弱煤层顶板冒落时产生的冲击力；形成矸石垫层则可以缓和煤层顶板冒落时产生的冲击波及风暴。为了形成垫层，挑顶的高度可以按照需要形成垫层的厚度进行计算。

强制放顶主要是在采煤工作面内向煤层顶板放顶线处进行钻孔爆破，放顶；对于综采工作面，由于在采煤工作面内无法设置打眼的设备，可分别在上下顺槽内向煤层顶板打探孔。在采煤工作面未采到以前进行爆破，预先破坏煤层顶板的完整性。

对于厚层难冒顶板来说，不论是采取高压注水还是挑顶，不论是在采空区处理还是超前采煤工作面处理，所应处理的煤层顶板厚度均应为采高的2～3倍，其目的就是使处理下来的岩块基本能填满采空区，从而保证安全生产。2.3.3 大面积漏垮型冒顶

（1）大面积漏垮型冒顶的原因

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由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采煤工作面支护系统中如果某个地点失效就会发生局部漏冒，这时破碎的煤层顶板就有可能从这个地点开始沿采煤工作面往上全部漏空，造成支架失去稳定性，导致漏垮型采煤工作面的冒顶。

（2）预防漏垮型冒顶的措施

a.选用合适的支柱，使采煤工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量； b.煤层顶板必须背严实；

c.严禁爆破、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。2.3.4 复合煤层顶板推垮型冒顶

推垮型冒顶是指因水平推力作用使采煤工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。

（1）典型复合顶板的特征

a.煤层顶板由下“软”上“硬”不同岩性的岩层组成； b.“软”、“硬”岩层间有煤线或薄层软弱岩层；

c.下部“软”岩层的厚度通常情况下不小于0.5m，而且不大于3m.复合煤层顶板推垮型冒顶的机理是由于支柱的初撑力小，在煤层底板下位软岩层的自重作用下，软岩层与蜘蛛同时萎缩或下沉，而煤层顶板上位硬岩层未下沉或下沉较慢，也就是软硬岩层下沉不同步，导致软岩层与其上部硬岩层离层。

（2）下位软岩断裂出现六面体有三方面的原因

a.地质构造原因，即下位软岩层中存在原生的断层、裂隙构造；

b.巷道布置原因，即在采煤工作面开采的范围内存在沿走向或沿倾斜的旧巷，下沉或断裂；

c.支柱初撑力低的原因，由于支柱初撑力低，导致下位软岩层沿煤帮断裂。（3）复合煤层顶板推垮型冒顶的预防措施

a.应用伪俯斜采煤工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达4～6度； b.掘进上下顺槽时不破坏复合煤层顶板； c.采煤工作面初采时不要反推；

d.控制采高，使软岩层冒落后能超过采高； e.尽量避免上下顺槽与采煤工作面斜交；

f.灵活地应用戗柱、戗棚，使它们迎着六面体可能推移的方向支设； g.在开切眼附近于控顶区内，系统的布置树脂锚杆。

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中北大学成人教育学院2009届毕业设计说明书 巷道冒顶事故致因及防治

巷道底板事故多发生在掘进工作面及巷道交岔口，巷道顶板死亡事故80%以上是发生在这些地点。由此可见，预防巷道顶板事故，集中在事故多发地点是十分必要的。3.1 掘进工作面冒顶事故的原因及预防措施 3.1.1 掘进工作面冒顶事故的原因

a.掘进破岩后，顶部存在将与岩体失去联系的岩块，如果支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落；

b.掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块，一旦支护失效，就会冒落造成事故。

在断层、褶曲地带或层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时煤层顶板冒落属于第一类型的冒顶；因爆破崩倒支架或其他支护失效导致的冒顶属于第二类型的冒顶。此外，第一类型的冒顶也可能引发第二类型的冒顶，例如掘进工作面空顶部分片帮冒顶推到附近支架而导致更大范围的冒顶等。

3.1.2 预防掘进工作面冒顶事故的措施

a.根据掘进工作面岩石性质，严格控制空顶距。当掘进工作面遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子支护应紧靠掘进工作面，并缩小棚子间距，在掘进工作面附近应采用连杆等把棚子连成一体防止棚子被推垮，必要时还可以打中柱，锚杆支护时应有特殊措施。

b.严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。

c.掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时挂金属网防止漏空。d.掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应，以防止因爆破而崩倒棚子。

e.采用“前探掩护式支架”，使工人在煤层顶板有防护的条件下出渣，支棚腿，以防止冒顶伤人。

3.2 巷道交岔处冒顶事故的原因及预防措施 3.2.1 巷道交岔处冒顶事故的原因

巷道交岔处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候，因为开岔口需要架设抬棚替换原

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来巷道的棚子的棚腿，如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块，并且围岩正在向巷道挤压，而新支设抬棚的强度不够，或稳定性不好，就有可能造成冒顶事故。

当巷道围岩强度不是很大时，顶部存在与岩体失去联系的岩块以及围岩向巷道挤压在所难免，如果开岔处正好是掘进时的冒顶处，则情况更严重。新支设抬棚的稳定性与两方面的因素有关：

a.抬棚架设一段时间后才能稳定，过早拆除原巷道棚腿容易造成抬棚不稳； b.开口处围岩尖如果被压碎，抬棚腿会失去依靠会失稳。至与抬棚的强度，与选用的支护材料及其强度有关。

3.2.2 预防巷道交岔处冒顶事故的措施

a.开岔口应避开原来巷道冒顶的范围；

b.必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支设抬棚；

c.注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度；

d.当开口处围岩尖角被挤压坏时，应及时采取加强抬棚稳定性的措施。3.3 支架支护巷道冒顶事故的原因及预防措施 3.3.1 支架支护巷道冒顶事故的原因

a.压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大，损坏了支架，从而导致巷道顶部已破碎的岩块冒落；

b.漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效巷道顶部存在游离岩块，这些岩块在重力作用下冒落，造成事故的发生；

c.推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石，在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力，如果这部分巷道支架的稳定性不够，可能被推倒而发生冒顶。3.3.2、支架支护巷道冒顶事故的预防措施

a.在可能的情况下，巷道应布置在稳定的岩体中，并尽量避免采动的不利影响； b.巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力；

c.巷道支架所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应； d.尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时，尽可能采用有初撑力的支架，支架施工要严格按照工序质量要求进行，并特别注意顶与帮得背严背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象；

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e.凡因支护失效而空顶的地点，重新支护时应先护顶，再施工； f.巷道替换支架时，必须先支新支架，再拆除旧支架；

g.在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性，在棚架间用拉撑件连接固定，增加稳定性，以防推倒。结论

综上所述，预防煤层顶板事故的发生，就要先了解清楚发生冒顶事故的原因，积极采取预防措施，选择好的支护方式，将事故消灭在萌芽状态，才能确保安全生产，减少煤矿事故的发生，给煤矿企业创造一个良好发展的前景。

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参考文献

〔浅谈普采工作面顶板事故的防治〕作者：尹殿平，《矿山安全论文》2008年8月 〔煤矿顶板事故防治〕作者：曾庆垠，《宜昌康泰安全技术》2008年3月 〔煤矿顶板事故分析〕作者：王金岭、屈井云，《中州煤炭》1988年3月 〔加强顶板管理防治顶板事故〕作者：安供，《煤矿安全》1981年04期

〔采煤工作面顶板安全管理的应用研究〕作者：孙远平，《山东科技大学学报》2006年 〔煤矿顶板事故防治新技术〕作者：段绪华、凌标灿，中国矿大出版社，2008年3月

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致谢

本论文是在我的指导教师石老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，石老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。三年来，石老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向石老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同事、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!本论文的所有工作从论文的选题、实现条件到论文的写作等阶段都是在石老师的悉心指导下完成的。石老师在我学习期间在学习和生活等方面的给予了无微不至的关怀和指导。石老师严谨的治学态度、渊博的学术知识、诲人不倦的敬业精神以及宽容的待人风范使我获益颇多。谨向石老师致以最衷心的感谢。

在这三年中，我的收获颇多，再一次真诚的感谢学校的老师，谢谢您！

浅谈巷道顶板事故的防治 第6篇

1 巷道掘进和支护的基本安全注意事项

(1) 从总的方面看, 要防治巷道顶板事故, 在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内, 或布置在很软弱破碎的岩层罩。如果实存避不开软弱破碎岩层, 那么就要在支架的支承力与可缩量上下功夫, 使其能和围岩状况相适应。 (2) 掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10 m内的支护, 在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复, 之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮, 并由外向里逐架进行。 (3) 在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时, 必须采取前探支护或其他措施。在坚硬和稳定的煤、岩层中, 确定巷道不设支护时, 必须制定安全措施。 (4) 支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆, 并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。 (5) 更换巷道支护时, 在拆除原有支护前, 应先加固临近支护, 拆除原有支护后, 必须及时除掉顶帮活矸架设永久支护, 必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中, 必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。 (6) 开凿或延深斜井下山时, 必须在斜井及下山的上口设置防止跑车装置, 在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置, 以防跑车冲倒支架造成巷道冒顶。跑车防护装置与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或作业规程中规定。 (7) 由下向上掘进25°以上的倾斜巷道时, 必须将溜煤 (矸) 道与人行道分开, 防止煤 (矸) 滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时, 必须有安全措施。

2 不同施工地点防治顶板事故的注意事项

2.1 掘进头

掘进头冒顶的原因主要有掘进破岩后, 顶部存在将与岩体失去联系的岩块, 如果支护不及时, 该岩块可能与岩体完全失去联系而冒落;掘进头附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩块, 一旦支护失效, 就会冒落造成事故。

掘进工作面施工时为了防止空顶作业, 永久支护前必须有临时支护措施。临时支护必须具有足够的强度、对顶板有足够的控制面积、对现场条件有较好的适应性。掘进作业规程或施工安全技术措施要对使用的临时支护的方式、操作程序、技术要求等进行规定。掘进工作面的循环进尺必须依据现场条件在作业规程中明确规定, 一般情况下永久支护离迎头的距离不得超过一个循环的进尺。地质条件变化时, 应及时补充措施并调整循环进尺的大小。巷道顶部锚杆施工时应由外向里逐个逐排进行, 不得在所有的锚杆眼施工完后再安装锚杆。

2.2 巷道交叉处

巷道交叉处冒顶事故往往发生在巷道开岔的时候。因为开岔口需要架设抬棚替换原巷道棚子的棚腿, 如果开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块, 并且围岩正向巷道挤压, 而新支设抬棚或强度不够, 或稳定性不够, 就可能造成冒顶事故。防治巷道开岔处冒顶的措施如下: (1) 巷道交叉点的位置尽量选在岩性好、地质条件稳定的地点, 开岔口应避开原来巷道冒顶的范围。巷道交叉点要有专门的设计, 对支护方式、支护材料、巷道断面等进行规定。 (2) 采用锚杆 (锚索) 对巷道交叉点支护时, 要进行顶板离层监测, 并在安全技术措施中对支护的技术参数、监测点的布置及监测方法等进行规定。监测中发现支护问题及时采取措施进行处理。 (3) 架棚巷道的交叉点采用抬棚支护时, 要进行抬棚设计, 根据设计对抬棚材料专门加工, 抬棚梁和插梁要焊接牙壳。注意选用抬棚材料的质量与规格, 保证抬棚有足够的强度。 (4) 当开口处围岩尖角被压坏时, 应及时采取加强抬棚稳定性的措施。 (5) 必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿, 不得过早拆除, 切忌先拆棚腿后支抬棚。

2.3 围岩松散破碎区

在地质破坏带、层理裂隙发育区、压力异常区、分层开采下分层掘巷以及维修老巷等围岩松散破碎区容易发生巷道顶板冒顶事故。此类事故隐患比较明显, 同时也最容易由较小的冒落迅速发展成大面积高拱冒落。防治措施主要有以下几种: (1) 炮掘工作面采用对围岩震动较小的掏槽方法, 控制装药量及放炮顺序。 (2) 根据不同情况, 采用超前支护、短段掘砌法、超前导硐法等少暴露破碎围岩的掘进和支护工艺, 缩短围岩暴露时间, 尽快将永久支护紧跟到迎头。 (3) 围岩松散破碎地点掘进巷道时要缩小棚距, 加强支架的稳固性。此外, 在掘进工作面10 m内、地质破坏带附近10 m内、巷道交叉点附近10 m内、已经冒顶处附近10 m内, 都是容易发生顶板事故的地点, 巷道支护必须适当加强。

3 不同支护方式防治顶板事故的注意事项

巷道的基本支护方式有:支架支护、锚杆 (锚喷) 支护、砌碹支护等。支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中, 并尽量避免采动的影响。巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。巷道支架所能承受的变形量, 应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时, 尽可能采用有初撑力的支架。在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性, 可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定, 增加架棚的稳定性, 以防推倒。锚杆、锚喷支护巷道冒顶事故的发生除地质因素外, 主要是锚杆支护系统的锚固力、喷体的厚度和强度不足引起的。) 锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离, 锚杆的形式、规格、安装角度, 混凝土标号、喷体厚度, 挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等, 必须在施工组织设计或作业规程中规定。使用锚固剂固定锚杆时, 应将孔壁冲洗干净, 砂浆锚杆必须灌满填实。砌碹支护由于施工速度较慢, 在顶板围岩破碎时掘进头容易冒顶。在掘砌一次成巷施工中, 掘进工作面到砌碹地点一般保持20～40m距离。巷道砌碹时, 必须及时排除顶帮活动的歼石, 并应采取临时支护措施。拱架之间必须有撑杆拉手, 拱架要支稳支牢, 保证巷道中腰线符合规定。砌体要保证足够的养护期, 不准提前拆拱架。

参考文献

[1]石平五.分析顶板结构防止顶板事故[J].煤炭科学技术, 1988 (12) .

巷道顶板事故预防及断面优化探讨 第7篇

顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一, 是指在地下采煤过程中, 顶板意外冒落造成作业人员伤亡、设备损坏、生产终止的事故。煤矿顶板事故主要受顶板岩性、巷道断面形状和参数确定、支护形式等因素控制。在实际煤矿巷道断面设计、施工过程中, 支护方式的选择及巷道断面形状的选择是重点考虑的问题, 而对支护参数的确定考虑不足;然而, 支护参数对巷道围岩稳定性有较大的影响, 同一地质条件下, 同一巷道断面形状, 支护参数对矿山压力显现影响较大, 从而又决定了巷道支护方式。本文从巷道断面形状、断面参数优化的角度研究适合特殊地质条件下断面形式、断面设计参数与支护方式, 从而达到预防煤矿掘进巷道顶板事故的目的。

2 掘进巷道顶板事故

东荣三矿井田范围地质构造复杂, 褶曲构造发育, 薄煤层和复合软顶煤层多, 占矿井总量的60%, 九十年代进入三水平以来, 随着开采深度的增大, 煤层的赋存条件变得及其复杂;不仅煤层的倾角大, 而且大块的优质煤田内褶曲、断层纵横交错, 顶板破碎, 矿压增大。

2009年11月, 东荣三矿掘进施工中五采右四付巷, 在施工至10#前20m时, 顶板大面积来压, 造成顶板20多米的冒顶事故, 冒顶区域无作业人员, 未造成人员伤害, 否则后果不堪设想。

2.1 事故原因分析

巷道断面锚杆规格只有L=1.8m, L=1.6m的限制, 间排拒1.0m×0.8m, 依据支护经验和对照理论性柱状图的设计支护形式, 巷道断面布置, 见图1, 图2。

当施工至C#点时, 巷道刚过断层, 并且岩石泥化淋水加大, 虽然当时已对其所重视, 但只对锚杆间距的加密, 间距缩小一半, 而当时岩石的产状, 厚度已经有所变化, 稳定的岩层已变成不稳定岩层, 锚杆固定的岩层已经不稳定, 锚杆所具有主动加固岩层之间的力, 由于力的相互作用反而加大了不稳定岩层的离层力, 加上顶板大面积来压, 而造成大面积冒顶。

2.2 事故教训

在巷道掘进过程中, 理论性的柱状图仅供参考, 在井下实际施工中, 每隔50m或者100m或者过破碎带、断层时应针对这一段单独分析, 分析其围岩稳定性, 利用打锚索来判断岩层的产状、实际厚度来指定相应的巷道断面支护规格, 优化巷道断面布置参数, 预防巷道掘进中的顶板下沉量和顶板的冒顶。

3 影响掘进巷道稳定的因素

一般情况下, 根据煤体强度及层 (节) 理发育程度、支护方式综合确定合理的煤巷断面形状, 然而, 在地应力特点突出的条件下, 出现断层, 巷道围岩破碎, 顶板离层松动, 采用合理的巷道断面形状及正确的支护参数, 可以极大改善巷道围岩受力和变形状态。为保持顶板的稳定性, 鉴于煤层的层状沉积特征, 大多数煤巷在不破顶的前提下采用平顶矩形巷道断面, 然而, 在特殊的地应力环境下, 围岩的应力和变形状态取决

于地应力主要方向和巷道断面参数, 只有两者耦合匹配, 才能取得系统稳定性的最佳效果。

4 巷道断面优化

在巷道断面设计时, 应考虑井巷的断面形式与支护参数, 应根据井巷工程的地质条件、水文条件、围岩性质及井巷的用途, 在特殊的地质条件下应根据其矿山压力显现规律、围岩稳定性, 确定适合特定地质条件的、经济的巷道断面形状及支护参数。

方案一、方案二如图3、图4所示。

以东山煤矿皮带道施工为例分析其巷道断面布置参数。

在拱形支护中, 常见的支护形式是锚杆和锚索的联合支护, 形成组合拱。其主要作用是:

为加固拱作用:提高岩体的抗剪强度, 阻止上部围岩的松动和变形拱的加固。

悬吊作用:将要冒落的危岩和软弱岩层用组合拱的作用力来承担岩石的重量。

防止冒顶主要结构:

1) 岩石的倾向与巷道走向的夹角较小, L=1.8m.的锚杆可以打到稳定岩层中。

如果顶板不破碎时, 可以设计成方案一, 将锚杆的锚入方向与巷道拱形边缘垂直。然而顶板破碎时方案一锚杆锚入方案就显得不合理, 应采用方案二布置参数, 由于岩层倾角小, 顶板破碎时, 在相同作用力下, 方案一锚杆对岩体起到的悬吊作用就小于方案二锚入方式。所以, 锚杆的锚入方向应该根据岩层的倾向变化而改变。

2) 岩层倾向与巷道走向夹角非常大时, 以至于一侧的锚杆锚入不了稳定岩层的。组合拱已经失去了原有的平衡, 不能起到加固拱和悬吊的作用, 由于一边起加固不稳定岩层的作用, 而另一边起到加速岩层分离的作用, 从而失去了锚杆的意义, 所以在设计锚杆支护形式的同时, 不应该只注意柱状图中岩层的厚度, 还应该考虑到岩层的倾角。假如遇到图中所显示情况, 应该在同一条巷道中的两侧, 选择长度不同的锚杆或者用短锚索代替, 以达到实际应用中的效果。

结论

预防巷道冒顶的重要方法是地质预报和实际岩层情况的紧密的合理应用加上合理的巷道支护才能达到较好的效果。特别煤岩比较松软, 在施工中遇到地质破碎、断层, 就更有可能造成大面积垮落, 通过对地质预报分析其围岩稳定性判断, 利用打锚索来判断岩层的产状、实际厚度来确定相应的巷道断面形式及合适的顶板支护, 优化巷道断面布置参数, 对煤矿安全生产, 预防巷道掘进中顶板的冒顶事故具有重要应用价值。

摘要：本文分析了掘进巷道断面形式的影响因素, 阐述了地质预报和井下实际的地质构造对煤矿巷道掘进中断面优化的作用;提出适合特殊地质条件下, 掘进巷道合理断面形式、断面设计参数及正确的井巷支护;从而可以有效的控制巷道围岩变形, 预防煤矿巷道掘进中的冒顶事故。

关键词：巷道断面,冒顶,断面优化,巷道支护

参考文献

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[3]朱微申, 何满潮.复杂条件下围岩稳定性与岩体动态施工力学[M].北京:科学出版社, 1996:24-26.

[4]董方庭, 姚玉煌等.第2版.井巷设计与施工.徐州:中国矿业大学出版社, 1994:54-56.

[5]伍永平, 王超, 李慕平等.煤矿软岩巷道顶底板剪切变形破坏机理[J].西安科技大学学报, 2007, 27 (4) :539-543.

煤矿井下巷道掘进顶板支护研究 第8篇

1 掘进巷道的支护形式

1.1 矿用支护型钢

煤矿的矿用支护型钢通常包括U形钢和工字钢两种类型, 这种矿用支护型钢一般用在圆形、半圆拱形与椭圆形的巷道断面等方面。通常矿用支护型钢的韧性十分好, 而且矿用支护型钢还具有十分高的抗拉、抗压与抗剪强度的功能。因为使用环境十分恶劣, 而且使用条件非常复杂, 所以, 矿用支护型钢的性能要求十分高。而巷道的支架需要承担横向载荷与纵向推动力, 因此, 巷道支架两个方向上均需要具备足够的承载负荷能力, 而矿用支护型钢断面的集合参数受抗弯截面模量的影响, 抗弯截面模量需要和巷道支架的承载负荷能力的相应数值相接近。除此之外, 矿用支护型钢的集合形状取决于支架的可缩性能。因此, 矿用支护型钢的集合形状在锁紧与滑移之时, 需要满足矿用支护型钢接触面的面积要大、滑移需平稳以及受力状况俱佳的要求。

1.2 可缩性支架

通常金属支架的承载负荷能力是指实际承载能力与极限承载能力两个方面。煤矿的可缩性支架在收缩过程中反映出来的承载能力指的就是实际承载能力, 而实际承载能力受到连接件与支架的工作状况的影响。煤矿的可缩性支架在刚性过程中反映出来的最大承载能力指的就是极限承载能力, 而极限承载能力是否达标取决于是否会出现塑性变形。通常情况下, 当极限承载能力高于实际承载能力, 此时, 可缩性支架最良好的状态就是实际承载能力和极限承载能力相差不大[2]。

1.3 预留煤柱支护

所谓预留煤柱是指一种传统的巷道支护形式。因为巷道的上区段是运输平巷, 下区段是回风平巷, 因此在上区段和下区段之间预先留出一定宽度的煤柱, 让回风平巷躲开支撑压力的峰值区域。通常预留煤柱支护技术十分简便, 同时还有利于通风与排水。然而预留煤柱支护也存在一定的不足[3], 由于预留煤柱支护的支护费十分高, 当煤柱的损失较大时, 这时巷道的维护十分困难。倘若煤柱的支撑压力输送到底部时, 就会对临近巷道的稳定及其临近煤层的开采产生一定的不利影响, 同时也会成为冲击地压的安全潜在隐患。

2 加强掘进工作面顶板技术管理的措施

2.1 做好施工前期技术准备

在做好施工前期技术准备时需要做到以下几个方面:首先是支护方式的选择需要按照巷道围岩的性质、松动圈与矿压观测资料展开, 要按照井下现场实际选择相应的支护方式与材料规格。煤矿的掘进工作面巷道开口、处理冒顶以及掘进刷扩卧底等重要地点施工, 需要提出具有针对性的安全技术办法。其次是掘进施工按设计进行, 在没有设计的情况下不许施工[4]。在开工前要开展编制作业规程与施工措施地工作, 同时通过考试的方式让施工人员与管理人员认真执行。再次是作业规程一定要明确规定临时支护的形式、材料尺寸、数量以及支设方式等方面。在具体施工过程要严格执行作业规程。最后是要在掘进队配备技术员同时建立技术档案。

2.2 强化安全教育培训, 提高职工素质

首先是开展全员安全教育培训活动, 以区队作为培训的主体, 合理利用班前会时间, 通过每日一题、每周一案以及每月一考的学习方式开展安全教育, 同时要严格考核使工人真正理解所学内容。其次是要开展岗前培训与实际演练, 要成建制地组织采掘队伍进行轮训。工人要认真贯彻作业规程, 要熟悉顶板管理常识与工程质量标准, 真正做到应知应会, 达到考核合格就可以上岗。最后是开展职业技能鉴定培训与技术比武方式。要从班组抓起, 不断选拔技术能手积极参加技术比武项目。要不断坚持开展导师带徒活动, 积极鼓励老工人带徒弟的主动性。

2.3 加大综掘新装备新工艺投入力度

煤矿掘进面必须要采用机械化作业, 而巷道支护需要使用锚网与锚索可缩性支架支护。通常煤巷掘进施工要推广运用综掘机, 而岩巷掘进推广光面进行爆破, 这样能够降低对煤岩整体性破坏。而掘进工程质量一定要达到安全质量标准化要求, 真正做到一次成巷的效果。

3 结束语

煤矿的巷道支护是施工的一个非常重要环节, 如果能够正确及时支护, 巷道掘进工作才可以正常开展。所以, 选择较为合理的支护型式有着非常重要的意义。煤矿的巷道支护参数的合理选择将会影响到巷道支护效果与安全生产地进行。随着煤矿开采深度不断增加, 煤矿的地质构造较为复杂, 使得矿山压力不断增大, 巷道顶板事故也在不断上升。由于受到煤层开采形成的应力相对集中的影响, 使得回采巷道支护的选择与维护十分困难, 应该进一步提高支护强度。

摘要：对煤矿企业来说, 巷道掘进工作是一项复杂的系统工程, 在这一过程中, 不但要对掘进速度和矿区地质构造以及掘进设备和施工工艺的选择, 以及施工组织管理和员工整体素质提升进行重点关注, 还应通过超前的地质探测技术和不断的掘进设备革新, 提高巷道的掘进速度, 以此保证巷道的快速掘进。基于此, 本文对煤矿井下巷道掘进顶板支护问题进行了系统的研究, 分析了掘进巷道的支护形式, 并讨论了巷道掘进工作面顶板技术管理的途径。

关键词：煤矿,巷道掘进,顶板支护

参考文献

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[2]高如林.浅析煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].中国高新技术企业, 2013 (7) :123-124.

[3]翟党帅.井下巷道掘进时的顶板管理研究[J].科技资讯, 2012 (2) :167.

探析煤矿井下巷道掘进顶板支护 第9篇

1 常见的煤矿井下巷道掘进顶板支护方式

煤矿井下巷道支护主要经历了木支架支护、砌碹支护、可缩性支架支护以及锚杆支护等几个阶段。在煤矿的巷道掘井的支护形式中, 锚杆支护、矿用支护型钢以及可缩性支架支护等是比较典型的支护形式。

1.1 锚杆支护

锚杆支护是我国煤矿巷道首选的支护方式, 锚杆支护可有效改善煤矿巷道的布置方式, 能有效提高煤矿煤炭产量以及效益。该支护方式主要运用的支护构件有锚杆杆体、锚杆托板、锚固剂、钢带以及网等。其中, 锚杆的主要作用在于抗剪与抗拉;而托板即是围岩与锚杆尾部相互接触的构件, 其主要作用在于:通过施加适当的扭矩给螺母, 从而使巷道的表面受到托板紧压, 以此提供预紧力给锚杆, 并扩散到煤岩体中, 使围岩的应力状态得以有效改善, 从而抑制围岩节理裂隙张开、结构面滑动或者围岩离层等问题;同时托板还能够将围岩变形产生的荷载传递给锚杆杆体, 从而使锚杆的工作阻力增大, 有效抑制围岩变形。网紧贴于巷道表面, 能够提供支护力并起到防止围岩中的破碎岩块跨落的作用。

1.2 矿用支护型钢

工字钢与U型钢是当前煤矿矿用支护型钢的两种主要的类型。通常而言, 在煤矿的椭圆形、半圆形以及圆形的巷道断面中, 这类矿用支护型钢因其具有良好的韧性、且抗剪、抗压与抗拉的能力较强等优势, 应用非常广泛。由于煤矿巷道掘进的工作环境非常复杂, 因此, 就给矿用支护型钢的使用提出了更高的性能要求。一方面, 煤矿井下巷道掘进中产生的横向的荷载以及竖向的推动力均须由支护架承担, 就要求使用的支护架在横向与纵向的两个方向上, 都要具备足够的负荷承载能力。同时, 截面抵抗矩直接影响着矿用支护型钢的断面集合参数, 因此, 煤矿巷道支架的负荷承载能力应与截面抵抗矩的相应数值接近。另一方面, 煤矿巷道支架的可缩性能决定着矿用支护型钢的集合形状, 这就要求在滑移或者锁紧其集合形状时, 要确保矿用支护型钢的受力状况要好, 接触面面积尽可能大, 且能进行平稳地滑移。

1.3 可缩性支架支护

一般情况下, 金属支架的负荷承载能力主要表现在两方面:一是极限承载能力;二是实际承载能力。极限承载能力是指煤矿巷道的可缩性支架在其刚性过程中所呈现出的最大负荷承载能力。煤矿巷道支架是否发生塑性变形决定了支架极限承载能力的达标状况。实际承载能力指的是煤矿巷道的可缩性支架在其收缩的过程中呈现出的负荷承载能力, 它主要受到煤矿巷道支架的工作状况以及连接件的影响。通常而言, 在煤矿巷道支架的实际承载能力与极限承载能力相差不大的情况下, 巷道的可缩性支架状态最好。

2 煤矿井下巷道掘进顶板支护问题及其影响因素

2.1 煤矿井下巷道掘进顶板支护的问题分析

2.1.1 围岩的稳定性较差, 致使煤矿巷道支护难度大。

在煤矿井下巷道掘进施工中, 若围岩发生位移或产生过大变形, 造成巷道特别是岩体松软地段巷道的严重破坏, 就会使支护在经过多次返修之后仍然不达标。因此, 巷道变形的问题无法通过支护进行彻底地解决。

2.1.2 围岩产生变形甚至被破坏, 顶板缺乏合理的固定。

在煤矿井下巷道掘进过程中, 围岩岩体遇水会产生巨大的膨胀力, 加之受到过大的挤压力, 从而使围岩发生变形, 使巷道的支护结构遭到严重的破坏。同时, 在巷道的掘进施工中, 顶板受地质因素影响, 通常会有零块掉落现象出现;加上层理与节理的发育, 常常会使片帮煤增加, 顶板裂缝增多并张开, 甚至出现围岩离层, 极易造成冒顶事故, 加大了顶板支护的难度。

2.2 影响煤矿井下巷道掘进顶板支护的因素

煤矿井下巷道掘进施工中, 影响顶板支护的因素多种多样, 如煤矿的地质构造以及施工工艺等, 具体主要有以下几方面。

2.2.1 煤矿的地质构造因素。

在煤矿井下巷道的掘进施工中, 煤矿的层理以及节理发育状况、褶曲构造或者是掘进工作面煤岩的硬度情况、顶板以及底板的稳定性都会影起巷道的顶板支护问题。对于地质与基础条件较好的地段, 可实现快速地掘进;然而对于地质结构较为复杂的地段, 巷道掘进施工的质量以及掘进的速度都会受到严重影响。例如, 在褶曲断层地质构造中, 极易引起煤层厚度变化巨大, 造成煤岩层缺乏稳定性, 从而使顶板碎裂, 造成垮落事故以及顶板支护的问题。

2.2.2 施工工艺因素。

现阶段, 我国煤矿在巷道的掘进施工中, 主要运用钻爆法进行掘进施工, 并以锚喷支护为主要的支护方式, 相较于传统的砌碹支护以及架棚支护而言, 其掘进的速度以及施工质量都有很大提高。但在掘进施工实践中, 仍存在着装药量控制失当以及炮眼缺乏有效掌握等问题, 从而降低了锚网喷支护的质量。此外, 对于煤矿井下一些巷道较为密集的地方, 当开掘其中一条巷道之后, 岩体的地应力平衡就会遭到破坏, 若再进行另一条巷道施工, 从而形成了两个掘进工作面的叠加, 使地应力增大, 也加大了顶板支护的难度。

3 煤矿井下巷道掘进顶板支护控制的技术管理措施

3.1 加强技术准备, 提升巷道顶板的承载能力

强化巷道掘进施工前的技术准备。 (1) 根据煤矿矿压观测资料、实际的地质构造以及巷道围岩的力学性质等具体情况, 选择与煤矿井下巷道施工现场最适合的支护方式;同时针对重点施工部分, 如冒顶处理、掘进工作面巷道开口等, 要预先制定相应的安全技术方案。 (2) 强化巷道掘进施工设计, 并明确支设方式、临时支护形式以及材料数量与尺寸等, 严格执行掘进作业规程。

煤矿巷道掘进施工中, 无论选用哪种支护结构, 都要确保开掘巷道要最大程度的光滑与平整, 因此选用的爆破方式通常采用光面爆破方式, 并辅以锚喷支护方式, 从而使围岩的完整性与稳定性得以保护, 并降低煤岩层的松动程度, 使顶板自身承受负荷的能力得以加强, 使支护体结构与围岩共同完成承载作用。

3.2 强化支架强度以及围岩释压与让压的协调能力

煤矿井下巷道在进行初掘之后, 极易使巷道产生位移与变形, 这就要求选择支护方式时, 尽量选择初具柔性后具刚性的支护结构, 缓解巷道位移与变形的问题, 同时还有利于巷道空间的完整性的保持, 大幅降低返修量以及返修次数。鉴于此, 要加强支架强度以及围岩释压与让压的协调作用, 增强巷道支护体的强度, 并使围岩在适当范围内变形, 进行围岩的释压, 强化顶板支护效果。

3.3 加强对掘进工艺与设备的投入力度

采用先进的巷道掘进施工技术。 (1) 对于地质构造与基础条件比较好的煤矿巷道施工而言, 可选用整机结构紧凑、中心相对较低、机身较矮、破岩能力较强的巷道综合机械化掘进施工技术。该掘进施工技术主要由悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及供电设备等组成, 具有较强的生产能力, 并对各种地质条件都比较适应。该掘进施工技术采用液压马达, 能够直接驱动装载机构, 液压系统增设了自动加油装置, 稳定性与可靠性高;PLC技术作为该技术电气系统的主要控制技术, 还有故障诊断以及工矿检测等功能。 (2) 对于大断面的煤层而言, 可采取连续采煤机掘进施工技术。在多巷快速煤矿掘进施工以及矩形断面双巷掘进施工中, 该掘进施工技术应用广泛。采用该技术进行大断面煤矿巷道掘进时, 在采用连续采煤机开掘运输巷道时, 在回风巷道中, 锚杆钻车可同时进行锚杆支护作业, 两者还能实现连续交叉作业。

加强对掘进施工的设备投入。在煤矿井下的巷道掘进施工中, 尽量推广运用锚索以及锚网等可缩性支架进行支护, 并进行机械化作业。同时, 在小断面煤矿巷道的掘进施工中, 可推广使用凿岩台车, 实现钻孔开孔、换钎返钎以及定位等的自动化;在大断面的煤矿巷道掘进施工中, 可加强使用综掘机、TBM掘进机以及盾构机等, 提升掘进速度与施工质量, 实现一次成巷。

4 结语

综上所述, 在煤矿井下巷道掘进施工中, 巷道支护尤其是顶板支护是必不可少的环节, 只有进行准确且及时地顶板支护, 才能保障巷道掘进施工安全正常进行。因此, 在煤矿的井下巷道掘进施工中, 要根据煤矿具体情况, 合理选择支护方式, 提升巷道支护效果。同时, 随着巷道掘进深度的增加, 煤矿的压力也随之增大, 从而使巷道顶板事故频发。因此, 在巷道掘进施工中, 还要注重运用先进掘进施工工艺与设备, 提升顶板的支护强度, 保障巷道掘进施工顺利安全开展。

参考文献

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煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护 第10篇

每一个新的技术的实施应用总要有其规律, 从陌生到了解, 从了解到担心, 从担心到放心, 之后就会马虎大意。那么锚杆支护技术的应用也出现了类似的情况, 这对于锚杆支护技术的发展是极其不利的。任何一项技术都有其优点和局限性, 如果实施管理不当, 也是极易出现危害性后果的。接下来本篇文章主要是阐述锚杆支护技术的相关因素, 进一步探讨这一技术在针对巷道复合顶板应用过程中的问题和措施。

1 锚杆支护技术的应用原理

众所周知, 锚杆支护技术中最重要的设施就是锚杆, 其他相关的设备只有在它的基础上才能发挥应有的作用。所以我们如果想要更好的应用锚杆支护技术, 就必须先要了解这项技术的应用原理。我们可以从下面的几方面进一步的了解:

1) 锚杆在整个巷道施工的过程中, 可以把其中不稳定的顶板岩层或者是可能要掉落的岩层全部悬吊在坚固的老岩层的上面, 这样就有利于保证整个煤矿施工巷道不至于产生冒落;

2) 顶板锚杆在层状岩石的巷道中打入周围的岩层以后, 这样就加固了那些本来已经松动的岩层, 使之称为一格严实的整体, 起到了“梁”的作用, 这样不仅能够提高顶板岩层的坚实度, 还增强了其抗弯性能, 锚杆植入的深度决定碹的厚度;

3) 我们可以了解到, 当锚杆打入煤巷中的岩层的时候, 就把那些本来松软的岩石层串连在一起, 使彼此之间更加坚固。我们知道岩石内部可以产生一定的拉应力, 运用锚杆可以使这种力达到平衡, 可以有效地防止岩层之间的裂缝的产生, 起到了挤压、加固的作用;

4) 煤巷顶板上安置了锚杆, 这样巷道中的顶板就可以减小彼此之间的跨度, 就像是每隔一定距离就加设一定的柱点一样, 这样的小跨度减少了顶板的下沉力, 增加了顶板岩层的安全性能, 使其更加稳固。

2 煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护的相关影响因素

影响锚杆支护技术实施的相关因素是很多的, 具体说来主要是以下几方面:

1) 锚杆支架安装时主要的影响因素就是巷道所处的深度, 这样说的主要原因就是两者之间存在一定的比例关系, 即锚杆的间排距与巷道深度成反比例, 锚杆的杆体长度与巷道深度成正比例。所以, 在煤矿掘进施工的过程中一定要准确的了解巷道的深度, 这样有利于锚杆技术的实施;

2) 在煤巷掘进时, 安全性是始终要首先想到的, 为了防止不必要的意外伤害, 应该采取有效的措施, 尽最大的努力保证顶部岩石的坚固性。最好的方法就是锚杆的长度要随着煤层的厚度的增加而增加, 处理好两者之间的比例关系, 才能够保证施工的安全性;

3) 任何事情都要根据实际情况具体问题具体分析, 锚杆的支护在实际的应用中也要根据不同的地方具体分析, 要深入分析当地的地质情况, 这样在具体的施工中才能根据具体问题提出有针对性的解决策略;

4) 复合顶板的厚度要符合一定的标准, 在实施锚杆支护技术时对岩层也要事先进行测试, 看其是否符合标准。在复合顶板比较厚的时候, 锚杆杆体植入岩层的厚度一般不小于110cm。同时采取何种锚杆支护形式主要的影响因素就是煤层的厚度, 所以在具体实施时应该考虑到这一点。

3 煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护存在的问题

我国的煤矿巷道中的锚杆技术起步是比较晚的, 尽管有了一定的发展, 在实际的应用过程中还是存在诸多弊端。

首先, 我国的煤巷锚杆技术的设计种类是比较单一的, 很多都是凭借工程以往的经验, 缺乏科学的根据。另外, 矿井中的情况是多变的, 单纯的依靠理论进行实践工作与预先设计的结果会产生很大的差距。可以看出, 我国采用的锚杆设计方式存在严重的不足。我国暂时还没有形成比较完备的设计方法, 导致锚杆支护参数的计算不能十分准确, 这就有可能导致比较严重的后果, 比如局部冒顶事故的发生。

其次, 我国煤矿地区地质条件比较复杂, 而对当地的岩体的各种实际状况的了解也是十分重要的, 目前我国煤矿企业在进行巷道设计时很少会考虑到这一点。对煤矿开采区的岩体的地质状况没有进行细致的分析, 当开掘煤炭时, 如果岩体出现任何问题不能够及时的采用有效的措施, 所以锚杆的支护设计在一定程度上被理想化了, 这就导致了工程施工过程中的很多弱点不容易察觉, 导致事故危害的发生。

最后, 因为巷道的锚杆技术是一门技术性比较强的工作, 这不仅要求工程的施工质量, 还要保证施工人员具有较高的业务能力和业务水平。不过目前, 我国的锚杆支护技术人员的素质是相对比较低的, 煤矿企业的相关部门的监督和管理力度不够, 这样工程质量也是很难被保证的。

4 改善锚杆支护技术的有效措施

1) 锚杆支护技术的设计不能只凭借经验而要更加科学化。我国煤矿企业应该积极采用国外的先进技术来弥补自己的不足之处, 当然对国外技术的引进和吸收也要根据自己的实际情况, 在此基础上对锚杆支护技术的设计方法进行大胆的创新, 研制出新的适合的动态设计法, 这样可以避免我们传统设计方法中的弊端。除此之外, 我国煤矿企业的相关部门也要采用现代化的设施和手段, 对矿井中的岩层等一系列相关事务进行严密的监测, 对矿井地区的地质情况做好全方位的了解, 以便工程的顺利实施;

2) 改进锚杆支护材料的性质对于实施后的结果也是有比较大的影响的, 所以应该采用那些支护刚度强, 并考虑采用组合支护。因为锚杆支护工程本身的属性, 如果对其设计不合理或是施工质量较差很容易导致复合顶板的冒落。所以这两项工作应该是要努力抓好的;

3) 煤矿企业应该要提高锚杆支护技术的施工质量的同时, 还要对其工作人员进行定期的培训, 以此来提高他们的整体素质, 只有施工人员的业务素质提高了, 才能在一定程度上保证工程的施工质量。另外, 煤矿企业的各部门对工程施工应该加以监督和管理, 并且要给予足够的重视。高素质的员工、高质量的施工以及严格的监督管理才能够确保煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护的安全性。

煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护技术在我国的煤矿行业已经广泛的加以应用, 技术人员应该要不断探索和学习并不断成熟起来。我们了解到这项技术的优越性应该大力发展, 使其在不断的应用中更加科学化、规范化, 从而降低煤矿开采的事故率, 不断推动我国经济的向前发展。

参考文献

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