浅谈掘进巷道施工冒顶的防范

浅谈掘进巷道施工冒顶的防范

摘 要：巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉口，由于巷道冒顶而导致的死亡事故80％以上发生在这些地点。本文通过运巷掘进施工冒顶原因分析，提出防范措施，对矿井安全生产、经济效益提高具有现实意义。

关键词： 掘进巷道 冒顶 防范措施

0、引言

福建煤矿地质构造普遍较复杂，掘进巷道施工经常遇构造带，在未引起足够重视和采取有效措施时，经常发生巷道大面积冒顶事故，严重影响矿井的安全生产。本文通过出现的冒顶实例进行分析冒顶的机理，总结了须采用的相关措施与管理制度。

1、冒顶实例 1.1冒顶实例一

某矿某采区轨道上山施工至+150m标高时遇F2断层，支护采用梯形工字钢棚支护。因迎头挖腿窝采用补炮，受放炮震动影响后断层带破碎岩石滚落，同时伴随受断层裂隙水的影响，破碎带岩石不断冒落，冲倒支架导致巷道大面积冒顶，宽度达2.5米，高不见顶。

1.2冒顶实例二

某矿掘进队施工绞车房配电室，施工时岩性介于可架棚与不架棚，随着施工的进行，受放炮震动影响和风化作用，巷道顶板脱落，揭露出火成岩倾入体，同时伴随有淋水，火成岩受淋水影响，岩体硬度迅速变小，岩体力学性质急剧变化，导致无法支撑上部岩体重量，巷道揭露出的火成岩全部冒落，形成巷道大冒顶。

2、冒顶机理

客观地质条件与人为因素共同诱发的。

2.1地质因素

构造带中的围岩，在构造应力作用下，不同岩层之间的滑动，产生剪切挤压，最终岩层形成中立方向的张应力和平行倾向的滑动的剪节理，造成顶板大面积破碎，形成独立的小面积岩体，岩体硬度下降，若有构造带淋滴水时，则会严重削弱岩体的力学性质和改变岩体的应力分布。

地质因素是构成冒顶的基本因素：

处于构造带中的围岩，层理构造的发育，改变了岩层的工程地质条件，自身强度，钢度降低，岩石显碎裂结构，大大减低了自身的支撑力。

砂岩等坚硬顶板比较完整，容易麻痹大意，当岩体倾角大时，倾角越大，破碎岩体形成的下滑力越大，诱发层滑的趋势俞明显，俞促进顶板向破裂散体结构转化，最终因层滑原因诱发大面积冒顶。

作为支护载体的顶板破碎具有层滑条件，岩层结构面发育、松软，岩体无承载受力作用。掘进工作面放炮后的顶板下沉速度是距迎头2m以外的2倍以上，空顶作业，极易造成片帮冒顶事故。 2.2、人为因素：

工人素质较低，操作技能水平低下，加上工作面支护质量不合格。架设的支架质量牢固尾较差，遇构造带时未改变爆破方式和装药结构，且放炮前未认真加固巷道迎头的支架或采用特殊的支护措施。

管理人员未重视遇构造带时的特殊支护措施，应采取的措施未认真监督落实到现场。 掘进人为因素诱发冒顶发生，顶板末得到及时支护、背帮过顶松散、结构面发育、顶板脱层掉渣；架棚抗倾斜力差，放炮震倒支架，不能及时处理，在顶板来压时不能有效抵抗顶板的下滑分力是形成顶板层滑冒顶的主要原因。

掘进速度慢，矿山顶板压力集中，加大了顶板与支护的作用时间，加快了顶板破碎结构和松散化趋势，最终诱发层滑冒顶发生。

3、巷道冒顶总结

大部份巷道冒都是遇各类构造带，构造带中岩层破碎下落，造成空顶支护不到位而形成冒顶；将地质因素和施工方法有机结合起来进行研究是搞好支护体系设计，加强顶板管理，预防冒顶事故的技术思路。采取有效的支护体系和防治措施，是预防和控制巷道冒顶的技术途径。

4、防范措施

4.1加强掘进工作面支护

支护设计要根据巷道地质资料，定量预计顶板运动规律和支架围岩关系，做出针对性设计。

在这提出在某矿成功应用的掘进巷道过岩性破碎的构造带施工方法：

1、在遇破碎段准备支架的后方的稳定位置，先支护支撑支架1-2架至工作面迎头，作为破碎带支架的依靠。同时必须用好防倒棚装置，棚与棚之间用拉杆加固；必要时，在帮上紧贴棚腿打入旧钢钎固定，保证稳定性。

2、做好超前控顶：通过已架至迎头的支架上方及两帮外侧，向巷道前方采用钻楔（可采用一寸钢管）超前支护；撞、钻楔的依靠点是：一是工作面迎头支架；二是工作面前方岩层或已冒落的相对稳定的破碎矸石或浮碴等。

3、撞、钻楔位置尽可能紧贴支架上方或腿部，同时撞、钻楔眼与支架的顶帮尽可能的平行（紧贴）；

4、长度2米左右的钻撞楔，则钻、撞楔尾部可距迎头第一个支架的后方0.2-0.3米左右；撞、钻楔的间距根据岩性破碎程度和压力情况而定；一般情况下可掌握在0.2-0.3米左右；

5、支架周边或上方的冒落矸石或细碴等，除设计断面以内的外，其它的应进行控制，尽可能不让它掉下来；若撞钻楔安装后，帮、顶仍存在漏的现象，可用板皮或水泥袋等封堵，防止其继续漏。

6、撞、钻楔控制长度不得超过1米，防止因太长，造成撞、钻楔的1寸管或旧钢轨等因受力不足弯曲而失效。

7、架棚应逐边架设，若先准备架设左腿，则必须出矸等至完成左腿架设，到位后，先上好拉杆、锁紧螺丝完成，方可做另一边的工作至锁紧螺丝。

8、在断面满足拱架架设时，可马上安装拱架，上架后，首先安装拉杆及螺帽等。安装后，根据迎退山等情况再作调整；然后用水泥背板或半圆木进行背帮填顶

9、切割控制爆破若有若干块大矸石，处在拱架的内外范围，可在拱架的外侧通过钻楔进行防护，在设计断面范围上，另打一排密集炮眼（炮眼间距20cm左右）进行切割，装少量炸药，正向装药进行切割爆破。

10、工作面出矸采用两翼及上部超前，中、下部滞后的方法。做法为：待帮顶控制到位后，迎头中、下部的矸石先不出，具体是：先出一帮腿窝的局部，在深度、宽度等满足要求后，应立即安装棚腿，安装后，马上上好拉杆，锁好螺丝；然后，再同样方法出另一帮的腿窝，依次上腿及锁紧等；最后马上安装拱架，并逐边上好拉杆和锁好螺帽等；若无法安装，则采用切割爆破等进行小范围处理。 另外，迎头和边帮的碴禁止任其往下漏。

4.2加强放炮管理

合理布置炮眼，尽可能防止放炮崩坏支柱，顶眼放小炮或不装药，用镐刨方法减少对顶板的震动，使其保持原有的自承力，减小破碎顶板的暴露时间，阻止减少顶板的松动变形，防止漏顶。采用毫秒爆破，减少对顶板不必要爆破振动影响。

4.3加强掘进工人的技能操作培训工作

特别是要开展针对过构造带巷道施工的支护方式与支护质量要求、爆破技术理论培训。确保在工作面岩性发生变化时，作业人员能够及时采取相应措施，如对支架及时进行检查、加固，并调整炮眼布置方式和装药结构，降低因爆破崩倒支架而导致冒顶的事故。

4.4加大构造带巷道施工的现场质量检查和技术指导的力度，提高工程质量

技术人员对施工工作面存在的一些技术、质量问题要有一定的超前性,施工构造带巷道时每天均要有技术员或队干等管理人员到现场检查工程质量，重点是支护质量的检查。

4.5加大开展地质预测预报工作

根据各工作面的施工进度，结合上区段的揭露情况与地质相关资料，对工作面围岩条件发生变化或过构造带前及时下以通知书，确保工作面能够及时采取相应的管理措施。

5、结束语

在日常工作中，只要认真总结经验，吸取教训，分析以往事故发生的原因和规律，采取针对性的措施，强化责任感、使命感和紧迫感，认真落实事故隐患整改措施，超前预防，综合治理，就一定能杜绝巷道冒落的发生。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uwio.html