煤矿掘进巷道顶板事故预防措施研究

    张沁波

    摘 要：针对亭南矿井实际情况，在简述煤矿掘进巷道顶板事故成因的基础上，根据相关经验，提出顶板事故的预防与处理措施，为切实保证巷道安全，避免事故发生提供参考借鉴。

    关键词：煤矿掘进巷道；巷道顶板事故；事故预防；事故处理

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.068

    由于煤矿掘进巷道所处环境十分复杂，尤其是大倾角巷道和直接受到动压作用的巷道，容易发生顶板事故。对此，应根据巷道实际情况，制定有效的事故预防与处理措施。

    1 矿井概况

    亭南矿井位于黄陇侏罗纪煤田彬长矿区中部、长武县亭口镇亭南村，东至彬县县城约20Km、西至长武县县城约20Km，行政区划属陕西省咸阳市长武县亭口镇管辖。矿井东部与小庄井田相邻，北部与孟村井田相邻，西部以4号煤层露头为界，南部与大佛寺井田相邻。井田走向长11.3Km，倾斜宽3.1Km，开采标高+530～+350m，井田面积为35.5484Km，开采煤层为4号煤层。亭南煤矿为高瓦斯矿井，4号煤层属II类自燃煤层，煤层具有爆炸性，矿井水文地质类型为“复杂”。

    2 顶板事故成因

    2.1 地质方面

    地质方面的原因包括：（1）围岩松软和易风化，或节理裂隙发育；（2）从构造变动较为剧烈的地带中通过；（3）岩层岩性急剧变化，可涌出有毒有害气体；（4）因地压产生岩崩；（5）有地下水侵入，对岩石稳定性造成影响[1]。

    2.2 设计方面

    设计方面的原因包括：（1）巷道所处位置不正确，如处在松软的岩层当中；（2）缺少详细且准确的地质资料与水文地质勘测报告，导致施工中缺乏正确指导，所选支护方法及形式无法发挥预期效果。

    2.3 施工方面

    施工方面的原因包括：（1）当巷道从松软的岩层中穿过时，没有做好前期准备工作；（2）所选施工方法不正确；（3）未能一次性成巷，导致围岩长时间直接暴露，产生松动与风化，且支护不及时或不满足设计要求，致使支架无法发挥应有作用，出现塌冒事故；（4）空顶距离相对较长，支护措施失效；（5）松动岩层中进行施工时，爆破炸药用量较多，导致围岩稳定性受到影响；（6）未能严格执行敲帮问顶基本制度，浮石清理未能得到相关人员的高度重视，导致浮石坠落伤人。

    3 顶板事故预防

    （1）开工前必须掌握巷道所在地区的地质条件和水文地质勘测报告，针对施工过程中需要穿过的所有岩层岩性进行准确预测与分析。（2）以地质资料为依据，制定有效的施工方法与安全措施。（3）始终坚持一次性成巷基本原则，尽可能缩短围岩直接暴露时间与实际面积大小。（4）做好敲帮问顶，在交接班和打眼放炮之前、之后都要通过敲帮问顶来排查各项隐患，确定并排除所有不利因素后才能正式开工。（5）对空顶距离进行严格控制，在必要的情况下利用前探梁进行可靠的临时支护，不得在空顶的情况下进行施工作业。（6）严格执行各项作业规程，并编制合理可行的交接班制度与安全检查作业制度，以此及时发现和处理各种隐患[2]。（7）按照设计要求进行支护施工，使支护质量满足实际要求。（8）在施工中应密切注意围岩实际压力及其发生的变化，切实强化顶板管理，避免顶板事故产生。（9）在长距离掘进过程中，应对工作面之后支护实际情况进行经常性检查，做好日常维护。当发现变形情况较为严重，且支架出现折损时，需要对其进行加固修复。

    4 顶板事故处理

    4.1 局部冒顶处理

    （1）先对冒落区支架进行加固。对于用棚子进行支护的，需要以围岩压力为依据对棚距进行加密，切实将棚子扶稳和扶正。在棚子间还应设置拉杆，确保支架可以形成稳定的联合体。（2）及时进行封顶，对冒顶范围不断扩大进行控制，大多通过架设支架来处理。现场的施工人员应处于安全地点，清除处于冒落顶部的所有活石，并及时架设支架，将护顶的木垛排列好，将冒落的最高处，从而把顶托住。如果冒顶高度在3m以内，但长度相对较大时，应按照从外到里的顺序，在现有圆木的有效保护作用下，逐段实施支架与木垛的架设。（3）冒顶锚喷支护，先将顶帮部位的活石清除干净，然后向冒顶区中持续喷射混凝土，将喷射厚度控制在30-50mm以内，先进行封顶，然后封两侧；待混凝土达到凝固后，将锚杆打入，同时进行挂网复喷，复喷厚度不可超过20mm。

    4.2 大范围冒顶处理

    （1）先架设规格小于原巷道的若干支架，此时使巷道可以暂时恢复正常，然后将煤矸石清除干净后，进行永久支架的架设。（2）采用一次成巷的方法进行修复。当冒顶面积相对较大与修复不会对正常生产造成太大影响时可采用这一方法。在修复过程中，以原巷道规格为依据，利用撞楔法实现一次成巷目标。在撞楔间使用木板将其插严，同时支架的两帮也必须背严。在撞楔的上部应有足够厚度的矸石，若矸石厚度较小，需在冒顶孔洞中填充厚度不小于0.5m的其它材料。撞楔和梁之间应背实。对冒顶进行处理与设立支架时，必须安排专人对顶板进行观察。

    4.3 木垛法

    当巷道冒顶高度小于5m，且冒落长度超过10m，冒落空洞上部的岩石处于基本稳定状态，可清除部分发生冒落的岩石，形成自然坡度，并预留运输空间和可以正常通风时，即可从两边于冒落矸石上进行木垛的架设，以此对顶板进行有效支撑。

    首先，冒落区支架上应设置两排抬棚，增强支架整体的支撑能力。在架设之前，现场作业人员应处在安全的地点，利用工具对顶帮活动的矸石进行处理。木垛的架设应保证有一条畅通出口。对木垛进行架设以前，应在出口设置两个支架，使用拉条将其拉紧，设置撑杆，以保持稳固。当矸石较为松软时，需要在穿杆的下方设置顶柱，此时需要注意避免掉矸石伤人。

    4.4 打绕道法

    若冒顶的长度相对较大，处理困难和冒顶堵人，应打绕道，从冒落区中绕过对被堵的人员进行抢救，或从冒落区中绕过以后开始正常掘进施工。

    5 结束语

    综上所述，煤矿掘进巷道可能会发生顶板事故，不僅影响正常掘进，而且还有可能造成人员伤亡，带来巨大的经济损失。对此，应根据煤矿巷道实际情况，结合顶板事故类型和产生原因，制定有效的预防与处理措施，保证顶板的安全性，避免事故发生。

    参考文献：

    [1]邵朱军.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化思路构建[J].资源信息与工程，2018，33（01）：106-107.

    [2]霍雷雷.煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].煤炭科技，2017（02）：

    192-194.