陈坜煤矿巷道支护方式的探讨及冒顶事故预防

摘要：陈坜煤矿年巷道掘进工程量近4000m，主采煤层为B5煤层。文章根据陈坜煤矿巷道支护方式的研究，寻找适用于陈坜煤矿的支护方式，对矿井安全生产管理和企业经济效益的提高具有较大的经济效益。

关键词：煤矿；巷道支护方式；冒顶事故；预防措施

中图分类号：TD327 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0088-02

1 矿井基本概况

（1）陈坜煤矿原为地方小煤矿，设计生产能力3t/a，2010年由福建省能源集团整合并购，2011年进行扩建，生产能力提升为6万t/a，2012年投产。年巷道掘进工程量近4000m，主采煤层为B5煤层，煤层变化大，断层多，倾角平缓，围岩稳定性级别跨度大，导致安全隐患的不稳定因素很多。

（2）由于开采单一煤层，煤层薄，迫使矿井加快掘进速度，以保证正常的生产接替。

（3）矿井规模小，巷道万吨掘进率高，生产成本高。支护费用在矿井生产成本中占有一定的比例。

（4）开采技术条件。矿区开采煤层的顶底板岩性为粉砂岩、砂质泥岩，底板岩性为细砂岩；一般较稳定，很少出露坍塌、冒顶现象。局部受断层破坏的地段岩性较破碎，顶板较易垮落。矿井在开拓过程中，遇这些地段易产生冒顶、片帮等工程地质问题。此外，当地下采空区形成后，若处理不当，会引起采空区变形，进一步扩展延伸波及地表产生裂缝、塌陷等地质灾害。

2 陈坜煤矿巷道支护方式现状

陈坜煤矿从1997年开始生产以来就对巷道支护方式进行试验，主要有以下七种：

2.1 木支架

在矿井投产初期，很多技术资料不全，当时的矿木价格比较低，一般的巷道支护采用木支架进行支护。主要的优点：支护方便，速度快。缺点：使用时间短，有时不到半年就腐烂了。随着矿木价格的提高，采用木支架的成本费用也逐步提高。

2.2 水泥支架

为了降低生产成本，陈坜煤矿从1999年开始进行水泥支架的试验工作。采用钢筋混凝土预制，经过矿井现场使用，从1999年至2008年的10年间，共使用接近8000架。主要优点：成本低，可以重复使用。缺点：比较笨重，架设难度大，占用巷道的面积大。在岩性比较破碎的地点，不能使用。

2.3 钢管支架

为了降低生产成本，在岩性比较好，但是又需要支架的地点，采用钢管支架。通过矿井的使用试验，效果也比较好。主要优点：成本低，架设方便。缺点：在岩性破碎、压力稍微大一些的地点不能使用。

2.4 砌碹

采用片石和混凝土砌碹。主要优点：不论压力多大，都可以承受。缺点：造价高，成本高。只有在岩性破碎和断层破碎带时采用。

2.5 喷浆

在巷道岩性比较好的地点，采用喷浆支护效果较好。主要优点：速度快，成本低。缺点：在岩性破碎地点不能使用。

2.6 无腿棚

在巷道两帮比较牢固，顶板破碎地段可以使用。主要优点：成本低，架设快。缺点：受到条件限制，适用性

较差。

2.7 金属支架

最近几年推广“以钢代木”，我矿也推广使用。当前，矿井在用的金属支架大约1000架。主要优点：安全适用，可以重复使用，架设方便。缺点：成本高，初期投资

加大。

3 冒顶事故的预防和巷道支护方式的选择

3.1 冒顶事故的基本特点及原因

3.1.1 发生冒顶事故的特点。陈坜煤矿冒顶地点主要发生在地质条件变化的地段，如小断层、岩性破碎、顶板裂隙发育等等。冒顶地点都发生在成巷部分，交叉点段，且大多有明显预兆，如巷道变形量大，片帮、支架变

形等。

3.1.2 冒顶事故的原因。对地质条件变化跟踪不到位，不能及时掌握和了解施工现场的顶板情况，无法采取及时有效的措施来应对。在落实巷道支护设计时，简单地把金属支架改为钢管支架，降低支护等级，片面强调支护成本，忽视技术问题。施工质量控制监测流于形式，片面强调进尺考核，特殊地段设计的支护方案落实不到位，成巷后出现的问题责任不明、职责不清，因此必须系统的研究，并提出一套科学、合理、可行的巷道支护方式，实现巷道支护技术的本质安全。

3.2 巷道顶板事故的预防

巷道支护的目标是在尽量低的支护成本条件下使巷道围岩稳定，防止围岩产生危害性塌落，并保持有足够的使用断面。其特点是：

3.2.1 围岩松软、破碎，节理发育，支护的对象是煤岩体，特别是两帮煤体既松软又性脆，围岩稳固性差。

3.2.2 受地质构造影响，在同一条巷道内围岩结构及物理力学性质变化较大，构造应力也有很大差别，围岩分类可能相差1～2类，需要采取不同的支护方式和参数。

3.2.3 在构造强烈作用下围岩变形剧烈，绝对变形量达到500～1500mm以上，一般为正常岩巷的几倍到几十倍。

3.2.4 巷道工程量大，服务时间短，支护结构必须简单实用、造价低廉。这些特点决定了安全可靠性研究必须充分考虑技术经济的可行性。

3.3 巷道支护方式的选择

3.3.1 设计中考虑井巷位置和支护方式。在设计中，选择在坚硬岩体内进行井巷工程布置，并从施工和维护角度加以充分考虑；避免在应力集中区内布置巷道，要求两条巷道间留足煤岩柱；若工程需要又无法避开弱面或破碎部位布置时，选择巷道轴向应与主要一组弱面或破碎带的走向成直交或交角大于45°，尽量降低坍塌的危险性。

3.3.2 矿井的主要巷道如主井、风井、运输石门、车场以及后期的轨道上下、人行下山及硐室均布置于岩层底板，采用锚喷支护，构造挤压带，岩石破碎时采用拱碹

支护。

3.3.3 断面较大的巷道和交岔点，围岩条件比较差时一般为砼砌碹支护。井下配电所等硐室，采用砼拱碹

支护。

3.3.4 运输巷及回风巷沿煤布置，采用金属支架

支护。

3.3.5 回采工作面采用木支护，倾角较大时，应注意预防木支柱或木棚倾倒，遇底板松软时支柱应穿鞋。煤层特厚地段，合理选择采煤方法，加强工作面支护。

3.3.6 采煤工作面采用全部冒落法管理顶板，生产中应加强顶板管理，确保安全生产。特别在顶板初次来压前，要加强监测，严防初次来压压垮工作面。

3.3.7 采掘工作面严禁空顶作业，及时支护采掘面。加强支架的维修，始终保持井巷支护的完整性。作业中应加强敲帮问顶，严格执行作业规程。

4 应用效果

通过对陈坜煤矿适用的巷道支护方式的研究，基本解决巷道支护方式的安全可靠问题，形成一套科学合理、有效实用的具有陈坜煤矿特色的巷道支护技术体系，使企业取得良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 福建省华厦建筑设计院.武夷山陈坜煤矿有限公司陈

坜煤矿扩建工程初步设计及安全专篇设计[S].2011.

[2] 煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

作者简介：郑祥生（1965—），男，福建南平人，福煤（邵武）煤业有限公司陈坜煤矿生产股副总工程师，地质工程师，研究方向：地质。endprint