趙樹理

【摘 ?要】近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)對煤炭資源依賴程度的加深，我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模越來越大，煤礦開采也越來越深入。然而，隨著我國煤礦工業(yè)的發(fā)展，由于設(shè)備和技術(shù)的落后，我國煤礦生產(chǎn)事故時有發(fā)生，尤其是煤礦隧道頂板事故發(fā)生率較高。煤礦開挖巷道頂板事故主要是指煤礦工人在進(jìn)行開挖作業(yè)時，頂板突然掉落，造成人員傷亡和設(shè)備損壞的生產(chǎn)事故，從而迫使煤礦停產(chǎn)，影響煤礦生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】煤礦掘進(jìn)巷道;巷道頂板事故;事故處理

1.做好斷面優(yōu)化工作，有效降低掘進(jìn)巷道頂板事故發(fā)生率

1.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生巷道冒頂事故

有效提高巖體的硬度，以防止巷道周圍巖石的松動，以起到加固作用，防止事故發(fā)生的機(jī)會。它常被用來在巖石層上添加錨，以解決巷道方向和巖層趨勢都很小的問題。當(dāng)巷道頂板斷裂時，不要使錨入巷道的方向垂直于巷道的拱緣。它應(yīng)該隨著巖層的傾斜而改變。這時，錨的懸掛非常大。另外一種相反的情況，當(dāng)巷道的走向與巖層傾向直接的夾角比較大時，此時會導(dǎo)致錨桿的另一側(cè)無法順利的打入巖層內(nèi)部，此時聯(lián)合拱起就不能起到懸吊和加固的效果。

1.2優(yōu)化巷道的斷面情況

在煤礦巷道施工過程中，可以根據(jù)具體的施工情況選擇巷道。有常見的拱形屋頂形狀、彎曲的底角和直墻，以有效提高施工進(jìn)度和質(zhì)量。通過優(yōu)化巷道斷面，可以有效提高巷道圍巖的應(yīng)力，進(jìn)一步提高圍巖的承載能力。借助圖像處理技術(shù)和數(shù)字模擬軟件，對常規(guī)直角巷道斷面和弧形底角巷道斷面的實際情況進(jìn)行有效的分析，并對他們的變形情況和受力情況進(jìn)行有效的分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與直角斷面相比，弧形底角斷面剪應(yīng)力降低了43%。

2.巷道頂板事故的合理防范

2.1對巷道斷面進(jìn)行優(yōu)化

對于煤礦巷道段，需選用拱、直墻、曲底角等形狀的頂板。這樣不僅可以提高施工速度，而且可以改變圍巖巷道的應(yīng)力狀態(tài)，提高圍巖巷道的承載能力。在一般操作過程中，主要采用數(shù)字仿真軟件和圖像處理技術(shù)對計算機(jī)中彎曲地下通道和傳統(tǒng)直角道路的截面進(jìn)行比較，分別計算受力和變形。通過具體試驗，我們可以看出彎曲的底角截面和直角截面的剪應(yīng)力有差異，前者下降了43%，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別下降了43%和69%.車頂深度和路基底鼓量分別下降2%和42%。

2.2對巷道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

煤礦巷道支護(hù)方式一般以錨桿和錨索組合拱為主。這種組合拱可以起到懸索和加固拱的作用，也可以承受掉下的巖層和薄弱的巖層的重量，提高了巖石的原有硬度，避免了巷道圍巖的松動和變形。一旦巷道的方向和巖層傾向的角度相對較小，就可以向巖層注入1.8米長的錨。如果巷道頂板保持完好，混凝土注塑螺栓的方向必須與巷道拱垂直。在巷道頂板斷裂的情況下，在巖石形成趨勢的變化下，螺栓注入方向必須改變。一旦巷道方向與巖層傾向的夾角變大，錨桿無法成功注入巖層，關(guān)節(jié)拱就會失去懸掛和加固的功能。如果另一端的巖石不穩(wěn)定，就會增加巖石破碎和分離的速度，進(jìn)而使錨失去加固作用。

3.采用合適的掘進(jìn)巷道支護(hù)方式

3.1預(yù)留煤柱支護(hù)

預(yù)留煤柱是一種傳統(tǒng)的巷道支護(hù)方式。因為道路上層屬于運(yùn)輸層，下層為回風(fēng)層車道，上段和下段中間會預(yù)先預(yù)留一條固定寬度的煤柱，以幫助回風(fēng)級車道合理支撐壓峰區(qū)。實際上，預(yù)留煤柱支撐技術(shù)操作非常簡單，通過這種技術(shù)還可以有效加強(qiáng)通風(fēng)、排水的效果。但由于煤柱支護(hù)費(fèi)用較高，實際使用中煤柱損失較大，后期巷道養(yǎng)護(hù)作業(yè)難度較大。一旦煤柱支撐壓力被傳遞到底部，就會對附近道路的穩(wěn)定性、煤層開采工作產(chǎn)生影響，也會為沖擊壓力埋下隱患。

3.2可縮性支架

對于金屬支撐，承載力主要包括實際承載能力和最終承載能力。可伸縮支承的承載力是收縮階段的實際承載力。這種承載能力與連接部件和支承的工作條件直接相關(guān)。但剛性階段可伸縮支撐的最大承載能力是最終承載能力，這是基于無塑性變形。通常，最終承載能力超過實際承載能力，可伸縮支撐的最佳運(yùn)行狀態(tài)是兩種承載能力相似。

3.3礦用支護(hù)型鋼

礦井支護(hù)鋼一般包括U型鋼和i型鋼兩種。在煤礦開挖作業(yè)中，多用于圓形、橢圓形、半圓形拱形巷道。這種支護(hù)方法具有很高的韌性、抗拉性、抗壓性、抗剪強(qiáng)度，對支護(hù)工作具有一定的優(yōu)越性。采用支撐鋼的適應(yīng)環(huán)境比較惡劣，條件比較復(fù)雜，因此對性能也有非常嚴(yán)格的要求。巷道支護(hù)需要能夠承受橫向荷載和縱向推力。因此，巷道支護(hù)的各個方向都必須滿足荷載要求。采用支撐鋼的截面參數(shù)與抗彎截面模量有直接關(guān)系。另外，支承鋼套的形狀與支承的伸縮性能有密切的關(guān)系，尤其是u型鋼的影響?；诖?，當(dāng)支撐鋼套的形狀處于鎖定和滑動狀態(tài)時，需要在接觸面面積、滑移、力等許多方面滿足其需要。

4.頂板事故處理

4.1局部冒頂處理

（1）先對冒落區(qū)支架進(jìn)行加固。對于用棚子進(jìn)行支護(hù)的，需要以圍巖壓力為依據(jù)對棚距進(jìn)行加密，切實將棚子扶穩(wěn)和扶正。在棚子間還應(yīng)設(shè)置拉桿，確保支架可以形成穩(wěn)定的聯(lián)合體。（2）及時進(jìn)行封頂，對冒頂范圍不斷擴(kuò)大進(jìn)行控制，大多通過架設(shè)支架來處理?，F(xiàn)場的施工人員應(yīng)處于安全地點，清除處于冒落頂部的所有活石，并及時架設(shè)支架，將護(hù)頂?shù)哪径馀帕泻茫瑢⒚奥涞淖罡咛?，從而把頂托住。如果冒頂高度?m以內(nèi)，但長度相對較大時，應(yīng)按照從外到里的順序，在現(xiàn)有圓木的有效保護(hù)作用下，逐段實施支架與木垛的架設(shè)。（3）冒頂錨噴支護(hù)，先將頂幫部位的活石清除干凈，然后向冒頂區(qū)中持續(xù)噴射混凝土，將噴射厚度控制在30-50mm以內(nèi)，先進(jìn)行封頂，然后封兩側(cè);待混凝土達(dá)到凝固后，將錨桿打入，同時進(jìn)行掛網(wǎng)復(fù)噴，復(fù)噴厚度不可超過20mm。

4.2大范圍冒頂處理

（1）先架設(shè)規(guī)格小于原巷道的若干支架，此時使巷道可以暫時恢復(fù)正常，然后將煤矸石清除干凈后，進(jìn)行永久支架的架設(shè)。（2）采用一次成巷的方法進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)冒頂面積相對較大與修復(fù)不會對正常生產(chǎn)造成太大影響時可采用這一方法。在修復(fù)過程中，以原巷道規(guī)格為依據(jù)，利用撞楔法實現(xiàn)一次成巷目標(biāo)。在撞楔間使用木板將其插嚴(yán)，同時支架的兩幫也必須背嚴(yán)。在撞楔的上部應(yīng)有足夠厚度的矸石，若矸石厚度較小，需在冒頂孔洞中填充厚度不小于0.5m的其它材料。撞楔和梁之間應(yīng)背實。對冒頂進(jìn)行處理與設(shè)立支架時，必須安排專人對頂板進(jìn)行觀察。

5.結(jié)束語

綜上所述，煤礦掘進(jìn)巷道可能會發(fā)生頂板事故，不僅影響正常掘進(jìn)，而且還有可能造成人員傷亡，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對此，應(yīng)根據(jù)煤礦巷道實際情況，結(jié)合頂板事故類型和產(chǎn)生原因，制定有效的預(yù)防與處理措施，保證頂板的安全性，避免事故發(fā)生。 選擇合適的斷面形狀，合適的巷道設(shè)備和方法，選擇合適的材料質(zhì)量和方法。在優(yōu)化斷面設(shè)計時，應(yīng)優(yōu)化巷道的斷面、結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)，這不僅有利于保證巷道頂板的安全。提高煤礦工人的生產(chǎn)效率和人身安全。只有在安全的環(huán)境下，才能保證煤礦生產(chǎn)的質(zhì)量，促進(jìn)我國煤礦工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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