煤矿掘进巷道顶板事故预防

[摘 要]在煤炭开采的过程中，巷道顶板事故时有发生。巷道顶板事故是指在煤炭井下开采的过程中，顶板突然掉落，造成煤炭开采工作停止以及人员伤亡。在煤炭井下开采的过程中，顶板非常容易发生松动或者出现破碎的现象，巷道也会出现断层。巷道顶板事故给煤炭的开采造成了很大的影响，严重威胁着旷工的人身安全。因此，有必要加强研究，来预防巷道顶板事故的发生。

[关键词]煤矿；巷道顶板事故；预防

中图分类号：TD77l 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0343-01

煤矿巷道顶板事故是指在煤炭开采的过程中，由于顶板突然掉落，导致煤炭开采作业停止、人员出现伤亡的事故。在煤炭开采中时常发生。通常情况下，依据煤体的强度和煤体层理发育的程度，对断面的形状和支护方式进行确定。在煤炭实际开采中，由于巷道出现断层，导致顶板发生松动。巷道顶板事故给煤炭的生产安全带来很大的影响。本文主要分析探讨预防此类事故发生的相关措施，以期对我国煤炭生产安全有所裨益。

一、巷道顶板事故发生的原因

（一）地质方面

巷道周围的岩石出现风化或者变得松软，或者巷道通过断层等构造变动比较剧烈的地带时，岩层出现破裂，就会导致掘进时发生巷道顶板事故。除此之外，地压发生岩崩或者地下水侵入，导致岩石的稳定性被大大削弱，这些也会导致巷道顶板事故发生。

（二）设计方面

设计时，由于巷道位置选择不当，使得其处于松软岩层里，最终会导致顶板事故发生。再者施工时，缺乏必要的水文资料和地质资料，使得施工缺少指导，导致支护形式和结构很不相称。

（三）施工方面

施工时，由于施工方法不恰当而引发巷道顶板事故。再者由于工作面空顶距离过于长，使得临时的支护失去效用，或者在施工时，对浮石的检查与处理不够重视，从而引起浮石掉落，导致巷道顶板事故发生。

二、巷道顶板事故预防措施

（一）对断面进行优化来防止巷道顶板事故发生

1、对巷道断面进行优化

煤矿开采中，巷道断面使用拱形顶板以及直墙和弧形底角的形状，不但可以提升施工的效率，而且可以改善巷道围岩受力的情况，增强巷道围岩的承载能力。可以运用 模拟软件和图像处理技术对常规直角巷道截面和弧形截面进行对比，并对它们的受力以及变形的情况进行计算。检测之后，得出与直角断面相比，弧形断面的剪应力减少了43%，其中最大的和最小的主应力各自减少了43%和69%，煤矿巷道的顶板下沉量则减少了2%，底鼓量则比原来减少了42%。

2、改善结构，预防巷道冒顶

煤矿的巷道中一般经常使用锚杆以及，锚索联合的组合拱作为支护形式。这个组合拱的主要作用是用来悬吊和加固。组合拱不仅可以增强岩体的硬度，还可以承受冒落岩层和软弱岩层的重量，进而阻止巷道围岩出现变形，真正起到加固的作用。

如果巷道的走向和岩层之间的夹角比较小，这时可以把一根锚杆插入岩层之中。巷道的顶板如果没有破碎，那么打入锚杆的方向就可以和巷道拱形边缘垂直。此种情况之下，锚杆悬吊所起的作用就非常的小。而如果顶板发生破碎，锚杆插入的方向要发生变化，主要依据岩层的倾向而变。

如果岩层和巷道之间的夹角非常大，锚杆的另一端就很难入岩层。这个时候，联合拱的悬吊和加固作用是没用的。假如另一侧岩层没有处于稳定的状态，岩层的分离和破裂速度就会逐渐加快，那么锚杆也就会失去所应有的加固作用。

锚杆支护形式的设计要综合考虑多方面的因素，不但要考虑岩层和巷道之间的夹角，还要对岩层的厚度进行考虑。开采时，要依据煤矿巷道的实际情况，使用不同长度的锚杆或者选用锚索，以起到对顶板加固的作用。

（二）选择合适的巷道布置位置和开掘时间

预防巷道顶板事故，可以将巷道的位置布置在低矿山压力区。

1、沿空掘巷进行布置

走向长壁或者倾斜长壁的后退式采煤法可以在紧贴采空区的沿空掘巷进行布置。紧贴采空区掘进 部分地段可以看到采空区矸石，因此，沿空掘巷期间的巷道压力不是很大，巷道不会发生很明显的变形。在回采期间，由于采动压力以及其它因素的影响，使得支架变形比较大，但这不会影响带煤炭开采的正常作业。

2、沿空掘巷布置留窄小煤柱

沿空掘巷留小煤柱在于分离巷道和采空区，这样做可以防止采空区内的积水以及有害气体进入巷道里面，对安全生产造成威胁。部分地段可能会出现渗水，但这不会影响煤炭开采作业。在回采期间，除去进行超前支护，不用对巷道进行大规模的维修。煤柱的宽度对巷道的修缮起着非常重要的作用，如果煤柱过于大，回采巷道布置在压力增高区里，这将会使得巷道的压力变大，从而使得支护更加困难；如果煤柱过于小，很容易造成煤柱失稳，使得片帮更加严重。

3、沿空留巷进行布置

直接顶板在冒落之后会使得整个采空区被填满，从而使得基本定能处在平衡的顶板岩层上。采动期间，沿空留巷的顶板下沉量和煤层的采高是成正比例关系的，通常是采高的10%―20%。随着煤层采高的变小，沿空留巷就变的越来越容易。当前情况下，沿空留巷一般应用于倾斜角度为14度之下的薄煤层和厚度达2米之上的中厚煤层。

采煤工作面的推进煤壁以及采空区的冒落都是向前移动的，所以，两侧的支撑压力从形成直到转移到煤体的深部有一段时间的间隔，因此，在巷道布置和采煤层以及采空区的交接处，对其进行安排的时候，须得与未稳定支承压力作用期在时间上不能冲突。也就是说，在上一区工作面开采之后，掘进巷道才可以进行，通常要晚3个月或者1年的时间。

（三）完善支护形式预防掘进巷道顶板事故

巷道围岩由于受高应力的影响，会向巷道内挤入，所以常常会出现软化以及破碎现象。巷道的顶板由于受到挤压，易出现弯曲或则变形。除此之外，巷道里面也会发生底鼓现象，因此，要特别注意加强对巷道的支护。

1、支护原则

巷道支护的原则是：支护设计的重点在于护，采用带压或者让压进行支护，或者采用吗，锚杆和锚索进行支护，此外，还要注意加强对巷道围岩受压以及变压的控制。

2、巷道的主要支护形式

（1）预留煤柱的支护

预留煤柱是指在巷道的上区段和下区段之间预留的一定宽度的煤柱，可以使得回风平巷能够避开支撑压力的峰值，它是一种传统的巷道支护形式。预留煤柱支护不仅操作起来简单，而且还便于排水以及通风。预留煤柱也存在一些缺点，主要是其费用较高，煤柱损失较大。

（二）可缩性支架支护

金属支架的承载力一般包含实际的承载力和极限承载力。而可缩性支架所表现出来的承载力就是实际的承载力，它主要取决于支架以及连接架的工作情况。在刚性阶段表现出来的最大承载力就是可缩性支架的极限承载能力。其衡量标准是不会出现塑性变形。通常情况下，极限承载能力要比实际承载能力大的多，但可缩性支架的可以使得实际承载能力和极限承载能力相当。

（3）锚杆支护

锚杆支护主要是为了加强巷道围岩的稳定性。锚杆支护可以使得巷围岩从荷载体成为承载体。在实际的煤矿巷道支护中，锚杆的支护效果与金属支护相比，可以大大减少围岩的移近量。如果单体锚杆不能控制巷道围岩的时候，还可以使用组合锚杆。当前组合锚杆可分为两种，一是树脂锚杆支护，另一个好似桁架锚杆支护。树脂锚杆中，应用效果较好的是M型钢带以及W型钢带。

结语

综上所述，煤矿掘进巷道顶板事故的发生主要是由于采煤方式不合理或者地质原因造成的。因此，要预防巷道顶板事故的发生，就应该根据实际情况，选择合适的支护方式，保证巷道的质量，对巷道围岩进行加固，从而防止在掘进中巷道顶板事故的发生。

参考文献

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