煤矿井巷压垮性冒顶的预防及其处理

李继勇，韩玉林

(汾西矿业集团正新煤焦有限责任公司，技术中心)

·技术经验·

煤矿井巷压垮性冒顶的预防及其处理

李继勇，韩玉林

(汾西矿业集团正新煤焦有限责任公司，技术中心)

分析了煤矿井巷压垮性冒顶事故的原因，阐述了井巷漏垮冒顶事故的防治及井巷施工压垮性冒顶的预防和处理方法，并介绍了井巷施工地质预测预报、安全技术措施、井巷发生冒顶后控制处理实践。

井巷工程；顶板控制；冒顶;事故; 原因分析;防治

矿山顶板意外冒落常造成人员伤亡、设备损害、生产停滞，属煤矿生产的主要灾害之一，尤其是在特殊地质条件下，更需制定特殊的顶板支护安全技术措施，并认真落实到施工管理全过程。在松软的煤、岩层及地质破碎带、断层带掘进井巷时，有可能发生大面积压垮性冒顶。研究井巷压垮性冒顶的预防和处理方法十分必要。

1 压垮性冒顶事故原因分析

巷道支架受力的大小与巷道顶板及围岩受力后所处的力学状态有关。若围岩受力后仍处于弹性状态，本身承载能力大且变形小，巷道支架感受不到多大的压力，当然不会被破坏。如果围岩受力后处于塑性状态，本身具有一定的承载能力，但也会向巷道空间延伸，巷道支架会感受到较大的压力，若巷道支架的支撑力或可缩量不足就可能被压坏。当围岩受力后呈破碎状态，本身失去承载能力，并向巷道空间延展，巷道的支架会遭受到巷道强大的压力，巷道支架损坏，造成压垮性冒顶。

2 井巷漏垮冒顶事故的防治

由于井巷遇地质构造时煤岩体松软，直接顶板及两帮异常破碎，矿山应力较大，如果某个地点矿山应力大于工作面原支护强度，造成支护失效顶板失稳，发生局部漏冒，破碎顶板就有可能从支护强度薄弱处漏空，导致工作面发生压垮性冒顶事故。

2.1井巷工程地质预测

1) 矿井主要巷道开掘完成后，及时进行巷道原岩的应力测试。初步确定特定岩层地应力的大小及方向，为巷道支护参数的选择提供参考理论数据。

2) 做好施工前地质预测预报，利用地质勘探资料及已开掘井巷所揭露的地质构造，预测井巷、施工过程中将可能遇到断层、陷落柱等构造影响范围，以选择合理的支护参数，编制相应的安全技术措施。

2.2预防井巷压垮性冒顶的安全技术措施

1) 选择合理的巷道布置方式，将巷道布置在顶板相对完整，围岩松动圈较小的稳定煤(岩)层中；选择适当的各类煤柱宽度，尽量避开受采动活动影响的范围内，围岩稳定时煤柱宽度不小于15 m,中等稳定时不小于20 m，松软煤岩体时不小于30 m。

2) 选用合适的支护，巷道支护应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。支护体所能承受的变形量，应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。

3) 尽可能做到支护与围岩共同承载。采用锚杆(索)支护时，选择适当的长度、直径、锚固剂种类、间排距，锚固力达到设计要求且支护及时有效；支架选型时，尽可能选用有初撑力的支架，支架施工时要严格按工序质量要求进行，并特别注意顶与帮的背严、背实问题，杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。

4) 在特殊地段施工时，可采用联合支护形式，加大支护强度，尽量一次性达到有效支护，以减少反复维修工程量。

5) 在易发生压垮性冒顶的巷道中，要提高巷道支架的稳定性。并在巷道的支架之间拉撑件连接固定，增加架棚的稳定性。倾斜巷道中支架要确定合适的迎山角度，防止支架被推倒，并增加拉撑件的强度，加大密度。

6) 加强顶板下沉量和两帮移近量的日常观测，做好记录，每周对收集的数据进行整理和分析，以提前采取加固维修措施。

3 压垮性冒顶预防及处理

3.1压垮性冒顶预防

井巷中注浆加固。井巷工程施工中常遇到顶板破碎，煤层松软，井巷施工完一段时间后，因矿山压力的作用，往往造成顶板下沉严重，两帮移近量逐渐加大，底板鼓起，当变形量超过支护所允许的最大变形量时，即发生压垮性冒顶。因此，预防冒顶的重点是控制顶板。为此，近年来在煤矿预防顶板冒落的实践中采用向顶板及围岩两帮松软煤岩体中加注马丽散，它是由两种成分组成的聚亚胶脂产品，具有高度黏合力和良好的机械性能，利用高压注浆泵，经钻孔注射入地层后，低黏度混合物保持液体状态几秒钟，渗透细小的裂缝，发生膨胀和黏结，有效地加固围岩松动圈，使之成为整体，达到与顶板围岩共同承载的支护效果，提高了围岩的整体承载能力，从而起到有效控制顶板，防止冒顶。

预防冒顶重点是控制顶板，为此，在煤矿井巷作业施工实践中，在巷道变形严重地段，向巷道顶板中，以与水平面呈60°～70°的夹角施工钻孔，钻孔长度3～5 m，视顶板破碎程度以间距2～3 m，排距3～5 m，向离层顶板中注浆马丽散N型材料，注浆压力3～5 Pa，钻孔直径d37～d42 mm，注浆达到额定压力后稳定2～3 min后，用封孔器封堵钻孔。使破碎顶板胶结形成整体，再配合以锚杆和锚索补强加固，必要时可采用喷浆封闭围岩，达到加固顶板，减少巷道变形，满足安全要求的目的。

使用工具：

1) 气腿式凿岩机YZ-24型。

2) 钻头规格： d38 mm。

3) 钻杆：B22-1.5 ，B22-3.5。

4) 注浆泵，注浆管，注浆花管，封孔器。

5) 马丽散N型材料，配液比例1∶1。

3.2控制冒顶范围

防止和减弱大面积冒落危害的原则是改变岩体的物理力学性质，缩短顶板悬露时间及减小顶板冒落面积、冒落高度。常采用的方法有：

1) 在冒落区两段及时控制顶板，区域两段支设刚性金属棚，提高承载强度，防止区域扩大。

2) 区域两段及时打锚索或锚杆卡口，对冒落区上方喷浆，封闭顶板充填岩层中裂隙，起到减少弱面的作用。

3.3冒顶的处理

1) 当井巷冒顶空间不大、高度2～3 m时，可打锚杆挂网或采用人工架棚构顶直接处理。

2) 井巷冒顶空间大，高度5～6 m以上，构顶控制顶板难度较大且无法操作，采用混凝土砌拱过冒顶区，根据空间掌握，能施工拱体或墙体先局部浇灌混凝土。并保证新施工浇灌的砌体有一定抗压初撑力，一般都使用轨拱或型钢做骨架，最后逐步对砌体不完整的部位进行修整完善。

3) 处理顶板冒顶时，无论采用哪种方法，应用风镐施工，避免放炮，防止造成二次震动扩大冒顶范围。

4 结 语

井巷工程施工管理过程中，分析冒顶事故原因，研究预防措施和总结处理方法，是生产技术管理工作的重要课题，对提高矿井的安全生产效益具有重要的作用。

PreventionandTreatmentofCrushRoofFallinRoadwayofCoalMine

LiJi-yong,HanYu-lin

Analyzes the reason of the crush roof fall accident in the roadway of the coal mine, describes the control of collapse roof fall accident of the roadway and prevention and treatment method of the crush roof fall in the roadway construction, introduces the geological prediction of the roadway construction, the security technology measures and the control practice after the roof fall occurred in the roadway.

Roadway project; Roof control; Roof fall treatment;Accident;Reason analysis;Prevention and treatment

李继勇 男 1964年出生 1993年毕业于山西矿业学院 工程师 沁源 046500

TD322.1

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