煤巷锚网梁索支护中顶板离层仪控制冒顶应用.doc

煤巷锚网梁索支护中顶板离层仪控制冒顶应用摘要：锚网梁索支护因其施工方便、成本低廉等已被普遍推广，又因其可以利用顶板离层仪观测锚网梁索联合支护顶板离层情况，采取有针对性地措施进行加强支护，进而可有效避免顶板事故。本文由一起事故案例分析，到利用顶板离层仪观测顶板离层成功避免了类似冒顶事故的发生，对煤矿煤巷锚杆支护有一定的借鉴指导意义。关键词：锚网梁索 冒顶事故 分析 对策 顶板离层仪1 概述皖北煤电集团公司孟庄煤矿主采煤层为3煤，采用高档普采，3煤层厚度为1.2m3.6m平均厚度为2.4m，倾角1620平均倾角18，煤层赋存比较稳定。厚度为0.51.0m的泥岩是煤层直接顶，而厚度为1.67.2m的粉砂岩及细砂岩是基本顶，平均厚度3.6m。巷道断面为倒梯形，设计宽高（中高）4.0m3.0m，采用锚网梁索联合支护，其支护材料规格为：锚杆：帮顶一般都是采用左旋螺纹钢等强锚杆，为182200mm，固力70kn的顶部锚，固力50kn的帮部锚，间排距700700mm。网：采用8#镀锌铁丝网，网孔为菱形，规格为60mm60mm。梁：一般为梯形梁，是由两根12#钢筋焊制而成，宽度为70mm，其长度与顶部斜宽及两帮高度相适应。锚索：15.24mm7000mm的钢绞线，在巷道中间位置呈单直线型布置，间距为5m。托盘：由22#u型钢加工而成，长300mm，中间加焊1501508mm的钢板提高其强度，预紧力为100kn。2 事故的发生情况2006年7月13日中班，正在回采的315工作面运输巷发生一起冒顶事故，事故发生在距离皮带机头20米处：冒顶长宽高8.5m5.5m2.2m2.8m，所幸事故发生在交接班期间，没有造成人员伤亡，但堵塞巷道，埋压运输机，直接造成工作面停产，且事故后的修护施工难度和危险性都较大。冒顶段为锚网梁索支护，发生事故与巷道的施工时间相隔8个月，表现为顶板连同锚杆整体离层冒落，锚索剪断，煤壁向巷道内折帮塌跨。3 原因分析通过现场的观测，综合分析事故原因如下：3.1 安全监测不完善，没能及时发现顶板离层破坏。锚网梁索支护有很大的隐蔽性，监控尤其重要。对于顶板的监测，设备严重缺乏，方法陈旧，更未采用先进顶板光纤窥视仪提前查明顶板岩性条件，也未安装围岩深部多点位移计，仅每隔50m安装一台顶板离层仪，介于期间的地质构造特殊地段却没有安装顶板离层仪进行有效监控，检测点布局的局限，其时效性也滞后，因而巷道的失稳未能及时发现并进行有效的分析与控制，是事故发生的主要原因。3.2 引起事故的主要原因是地质条件的变化。现场在冒落处发现一倾向断层，落差为1.6m。由于受断裂构造的影响，顶板节理比较发育，局部存在淋水现象，顶板稳定性差，因而在锚杆锚固范围内形成不了有效连接，且该段巷道直接顶厚度相对厚，达到2.22.8m，超过锚杆锚固段0.20.8m，直接顶与老顶发生离层，锚杆仅锚固在冒落层中，未能锚固到直接顶内，锚杆起不到有效的悬吊作用，从而造成巷道离层。事故发生冒落段巷道及其附近有三根锚索：1#锚索位于断裂构造上盘侧，对下盘岩层起不到有效的锚固；2#和3#锚索对冒落岩块起到了悬吊加固作用，但是通过近似计算，冒落岩块的总重量为：8m5.5m2.5m1.5t/m310(t与kn换算)=1650kn，超过了两根锚索的极限承载强度，导致两根锚索被拉断。3.3 该矿现行的锚杆支护设计均以工程类比法，其合理性缺乏理论上的论证，地质条件发生变化了，支护参数没有改变，致使锚杆支护失效，引发事故。3.4 补救措施不及时。在发生冒顶事故前，已发现该段巷道坠肚子，表明巷道顶板已经离层，但没能引起足够的重视，既没有向有关单位汇报，也没有采取补救措施，直至事故发生。如此时积极采取修护措施，如补架棚，补打加长的锚杆，补打锚索等，就可以很大程度上降低冒顶事故的发生。4 预防措施4.1 加强施工质量管理，抓好锚杆锚索的安装质量。全面推广煤巷光面爆破技术，充分利用风动钻机钻头直径小和小药卷炸药技术，通过合理调整眼位和药量，尽量减少爆破作业对煤巷两帮的破坏，保证煤岩的整体完整性。严格按设计的角度、间排距钻设锚杆（索）孔，及时锚网支护，当班验收员按设计要求检查当班的锚杆（索）施工、安装情况，不符合要求的要及时重新补打锚杆。施工打眼时要控制好钻眼深度。网要展开铺平，贴紧顶板和煤帮，用锚杆托盘压紧。锚杆端部必须推至眼底。锚杆和锚索安装，必须按作业规程规定进行。临时支护紧跟迎头，严禁空顶作业。区队要建立锚杆、锚索质量管理台账，区队质量管理小组每班对掘进工作面锚杆、锚索的安装质量进行日常检查验收。4.2 加强三、四岔门支护管理。加密三、四岔门开窝5m范围内的锚杆。以三角形布置四个锚索。在三、四岔门处安装顶板离层仪，按作业规程规定的要求进行安装，并做好顶板离层仪的日常数据采集工作。三、四角门开窝时要轻打轻放，采用风镐或手镐掘进，严格控制炮眼布置及装药量。4.3 加强顶板观测。锚网梁支护巷道按设计要求布设顶板离层观测点，断层、顶板破碎带及应力集中区等特殊地点加设观测点。顶板离层仪由工区技术员负责及时安装。观测点实行挂牌管理，牌板上注明编号、安装人员、安装日期和初始数据，区技术员负责观测数据，填写记录，建立观测档案，并每旬上报一次观测数据。矿负责部门对收集的观测数据进行认真分析，从中总结顶板变化的规律性，对观测数据变化量大的或超过离层临界值的点要察看现场，威胁安全生产时，立即上报主管矿领导并采取相应处理措施。5 成功应用自这起冒顶事故发生后，矿领导高度重视，投入大量资金引进设备，培训人员，合理选定锚网梁索支护的技术参数，根据现场施工锚索孔的情况确定锚索的长度，保证锚索锚入直接顶板深度不低于0.8m1.0m，加强了开窝处、岔门、地质构造、顶板破碎重点地点的观测，在2007年6月施工311掘进工作面切眼时，f31点前24m开始14m巷道，虽然锚索长度达到810m长，但仍然不见砂岩，第4根锚索5m就进入砂岩顶板，如图1所示，分析巷道顶板有一隐伏构造，掘进施工时补充加强了2根锚索，并在该地段加设一组（三线）顶板离层仪，最长一根长度10.5m观测锚索生根段顶板活动情况；一根长度5m观测锚索中段、锚杆顶部复合顶板活动情况；最短一根长度2m观测锚杆顶部复合顶板活动情况，开始7天一个小班观测一次，顶板移进量变化不大，以后一个圆班观测一次，到第18天时，顶板移进量增加，5m的观测线进入红色危险状态、2m的进入黄色预警状态，而10.5m的观测线仍处在安全状态，根据顶板离层仪预警指示分析，复合顶板只在5m段以下发生离层下沉，而锚索锚固段仍起作用，因地制宜仅采取将该段间隔增补锚索的补救措施，控制了顶板移进量，解除预警，直到78天后切眼服务结束，不仅以较少地投入成功地避免了冒顶事故，也为利用顶板离层仪合理、科学观测，预防控制顶板一例成功的典范，大大推进煤巷锚网梁索支护整体安全技术水平。6 结论煤巷锚网梁索支护是一项复杂的系统