冒頂區(qū)綜合處理方法

趙浩+王超+李兆淼

摘 要：煤礦掘進(jìn)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(jìn)，是制約巷道掘進(jìn)作業(yè)的難題。本文通過對江倉礦區(qū)娘姆特煤礦2013運(yùn)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(yùn)輸順槽基本水文、地質(zhì)情況

2013運(yùn)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(yùn)輸順槽作業(yè)迎頭頂板以粉砂巖、細(xì)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(yùn)輸順槽Y17點(diǎn)前146米附近，冒落地點(diǎn)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。可見冒落區(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(yùn)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(hù)。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(jìn)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?yàn)槊簩油蝗黄鹌略斐擅奥涞攸c(diǎn)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(qiáng)，施工過程中導(dǎo)致上部頂板破碎煤層裂隙水導(dǎo)通對煤層軟化降低了原有支護(hù)的支護(hù)強(qiáng)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(diǎn)稱為頂板裂隙水出水口，此處巖層吸水膨脹致使原有支護(hù)強(qiáng)度減弱加速頂板冒落。綜合以上幾點(diǎn)原因?qū)е略摰攸c(diǎn)原有支護(hù)不能滿足巷道支護(hù)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(yùn)輸順槽頂?shù)装宓刭|(zhì)條件結(jié)合以前施工經(jīng)驗(yàn)，決定對此處采取注漿、樁楔法、架棚進(jìn)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(jìn)行膠結(jié)，利用漿液把圍巖的各種弱面充實(shí)、重新膠結(jié)起來，使裂隙面的剛度和抗剪強(qiáng)度都得到很大提高，增強(qiáng)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(biāo)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(gè)鉆孔孔深6米，兩側(cè)各布置兩個(gè)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(jìn)行施工。

2.2 樁楔法施工

頂板注漿由于作業(yè)地點(diǎn)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(jìn)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(hù)用等強(qiáng)錨桿錨桿形成一道超前檔矸假頂，將前方冒落區(qū)臨時(shí)支護(hù)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(gè)整體，防止倒棚。

（2）采用U鋼進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)：支架凈寬4300mm、凈高3500mm，每架U鋼由3節(jié)組成，安裝時(shí)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(shí)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(yán)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(dǎo)致頂板事故時(shí)有發(fā)生，威脅施工人員安全、影響經(jīng)濟(jì)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(shí)行預(yù)注漿、加強(qiáng)支護(hù)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(jìn)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(yán)格執(zhí)行安全第一、由外及里的原則進(jìn)行處理。處理完畢要加強(qiáng)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(dòng)造成二次危害。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]李世平等.巖石力學(xué)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(jìn)技術(shù)工作。