趙浩+王超+李兆淼

摘 要：煤礦掘進工作中遇頂板破碎區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造區(qū)較容易發(fā)生冒頂事故。冒頂事故處理過程中存在較大安全隱患，如何處理冒頂區(qū)恢復(fù)正常掘進，是制約巷道掘進作業(yè)的難題。本文通過對江倉礦區(qū)娘姆特煤礦2013運輸順槽冒落區(qū)研究，總結(jié)出一套冒頂區(qū)處理方法。

關(guān)鍵詞：頂板破碎區(qū)；地質(zhì)構(gòu)造區(qū)；冒頂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.214

1 概況

1.1 2013運輸順槽基本水文、地質(zhì)情況

2013運輸順槽隸屬江倉礦區(qū)娘姆特煤礦，江倉礦區(qū)屬中侏羅世陸相碎屑巖含煤建造。本開采煤層為20煤。2013運輸順槽作業(yè)迎頭頂板以粉砂巖、細砂巖為主，其次有泥巖和中砂巖等，頂板較破碎。煤層厚度4m-8m ，巷道施工為托頂煤施工，底板為粉砂巖等。

1.2 冒落區(qū)基本情況

冒落區(qū)為2013運輸順槽Y17點前146米附近，冒落地點煤層由4°起坡至23°，無斷層等地質(zhì)構(gòu)造。頂板以粉砂巖為主，頂板有少量淋水?？梢娒奥鋮^(qū)為4m*3m，冒落高度不詳。經(jīng)多次出矸未見老頂，冒落矸石為碎巖夾雜少量較大且硬度較硬矸石。

2013運輸順槽巷道斷面形狀為直墻半圓拱；荒斷面：B荒=4.2m，H荒=3.5m，冒落前頂板支采用“錨-網(wǎng)-索”支護。頂板每排6根錨桿，錨桿規(guī)格Φ=20mm，L=2600mm，錨桿間距為800mm，排距為750mm，錨索施工在4.4mW鋼帶空檔內(nèi)，錨索規(guī)格Φ=17.8mm，L=8300mm，按照“1-2-1”進行布置。

1.3 冒落區(qū)冒落原因分析

經(jīng)現(xiàn)場勘察分析，冒落原因為煤層突然起坡造成冒落地點成為地質(zhì)應(yīng)力集中區(qū)，其次是巷道煤層上部頂板破碎裂隙發(fā)育較強，施工過程中導致上部頂板破碎煤層裂隙水導通對煤層軟化降低了原有支護的支護強度。另外后部開掘巷道高于此處，造成此處地勢較低，此冒落地點稱為頂板裂隙水出水口，此處巖層吸水膨脹致使原有支護強度減弱加速頂板冒落。綜合以上幾點原因?qū)е略摰攸c原有支護不能滿足巷道支護要求，造成施工合格巷道的后期冒落。

2 處理冒頂區(qū)施工方法

根據(jù)2013運輸順槽頂?shù)装宓刭|(zhì)條件結(jié)合以前施工經(jīng)驗，決定對此處采取注漿、樁楔法、架棚進行聯(lián)合施工，確保施工安全與施工效率。

2.1 注漿

通過超前預(yù)注漿后，漿液經(jīng)擠壓或滲透到煤體裂隙中固結(jié)后，將冒落區(qū)碎巖進行膠結(jié)，利用漿液把圍巖的各種弱面充實、重新膠結(jié)起來，使裂隙面的剛度和抗剪強度都得到很大提高，增強圍巖的自身承載能力。注漿材料選用馬格尼。馬格尼是雙組份的無溶劑型改性聚氨酯膠液，根據(jù)它們主要物性指標按一定體積配比（1：1）混合后注入煤體。注漿孔布置參數(shù)如圖一所示，巷道正頂布置一個鉆孔孔深6米，兩側(cè)各布置兩個鉆孔，鉆孔間距1m.拱肩各布置一排，孔深6米。施工角度以巷道原有輪廓線為基線，外向60度進行施工。

2.2 樁楔法施工

頂板注漿由于作業(yè)地點受淋水、頂板破碎等影響。頂板固結(jié)效果不佳，施工過程中縮小間排距頂板，仍無法對頂板有效進行控制，為減少頂板冒落矸石采取樁楔法施工。沿迎頭巷道拱頂輪廓線位置，穿過最靠前一架棚上方間距200mm延巷道方向按15°仰角打設(shè)L=2000mm、Φ=50mm管子或采用支護用等強錨桿錨桿形成一道超前檔矸假頂，將前方冒落區(qū)臨時支護起來，減少冒落區(qū)碎巖冒落，為下步架棚創(chuàng)造條件。

2.3 架棚

（1）要求所架設(shè)的棚子，U鋼棚距不超過800mm，棚腿使用錨索（錨桿）梁固定在幫上，形成一個整體，防止倒棚。

（2）采用U鋼進行聯(lián)合支護：支架凈寬4300mm、凈高3500mm，每架U鋼由3節(jié)組成，安裝時搭接長度不少于400mm。14#槽鋼作為撐拉桿，數(shù)量7根，撐桿長度1100mm，根據(jù)實際情況地面加工，用直徑16mm專用螺桿和螺母與U鋼連接固定，螺母 要先上平墊，槽鋼撐桿均勻布置在U鋼內(nèi)側(cè)，位置為正頂、45°兩幫肩、起拱、位置共7根。支架后出現(xiàn)大面積空幫、空頂處，直接用半圓木擺“井”字架接頂、褙牢，嚴禁空幫空頂。

3 結(jié)束語

頂板危害歷來是威脅煤礦安全生產(chǎn)重要因素，由于地質(zhì)條件的多變和井下施工環(huán)境的復(fù)雜性以及管理中的不足導致頂板事故時有發(fā)生，威脅施工人員安全、影響經(jīng)濟效益。抓好煤礦頂板安全，應(yīng)從源頭入手以預(yù)防為主對特殊地質(zhì)構(gòu)造、頂板破碎地段實行預(yù)注漿、加強支護的措施預(yù)防冒頂事故的發(fā)生。對冒頂區(qū)的處理首先要進行合理分析，根據(jù)冒落區(qū)具體情況采取有效的措施。施工過程嚴格執(zhí)行安全第一、由外及里的原則進行處理。處理完畢要加強對冒落區(qū)巷道變形的監(jiān)測，避免由于上部煤矸冒落造成上部煤、巖層的應(yīng)力二次活動造成二次危害。

參考文獻：

[1]徐永圻.煤礦開采學（修訂本）[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1999.

[2]李世平等.巖石力學簡明教程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1996.

作者簡介：趙浩（1988-），男，河南夏邑人，助理工程師，主要從事掘進技術(shù)工作。