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锚网支护巷道顶板事故类型分析

时间:1970-01-01  作者:秩名

论文导读:锚网支护是我国巷道支护一大跨越,给煤矿巷道支护改革带来生机,但在支护理论设计方面还存在漏洞,还没有形成完整的设计依据,多数是根据各地区条件差异,采用工程类比法进行支护形式和支护参数的调整。因此,锚网支护已成为我矿的主要支护形式,但在推广应用过程中,因各地区条件不同,特别是构造影响,也发生了几起严重的冒顶事故。当然以上合理设计理不开对地质情况准确预报,分析各地区钻探、物探资料,了解各层位围岩状况,为巷道布置提供可靠依据。
关键词:锚网支护,冒顶,分析,对策
 

锚网支护是我国巷道支护一大跨越,给煤矿巷道支护改革带来生机,但在支护理论设计方面还存在漏洞,还没有形成完整的设计依据,多数是根据各地区条件差异,采用工程类比法进行支护形式和支护参数的调整。随着采矿技术的不断发展,煤矿锚网支护技术突飞猛进。无论是从有效利用巷道断面,减少掘进和减少支护材料运输量,以及节约支护材料而言,都具有架棚支护无可比拟的优越性。近两年来随着矿井生产能力不断提高,要求巷道断面越来越大,这一点架棚支护是很难实施,我矿也不例外,受益匪浅。因此,锚网支护已成为我矿的主要支护形式,但在推广应用过程中,因各地区条件不同,特别是构造影响,也发生了几起严重的冒顶事故。

1 锚网支护巷道冒顶形式与分析

陶二煤矿锚网支护经过近十年的改革推广,其支护形式已成为当今支护主体,但其也有不足之处,冒顶事故也发生过几次,根据冒顶事故划分,巷道冒顶大致可分为三类。

一是大范围垮塌型。主要原因有两个方面:一是支护设计不当,支护参数选择不合理,在客观上不能满足现场要求,典型实例如12426扩切眼时,巷道跨度6米,在断层附近,巷道顶板为破碎离层性的复合顶板,松动圈范围大,支护设计不当,锚杆、锚索的长度、间距、排距等参数不合理,顶板就会发生较大范围的离层,直接顶出现弯曲下沉,且下沉速度快,下沉量大,进而涨裂,拉断,锚杆失效,锚索拉断等,冒顶高度6米多,长度7米。其次,锚网支护巷道在掘进施工过程中施工工艺不合理或施工工程质量把关不严,或锚杆、树脂药卷材质不合格,偷工减料造成巷道的工程质量低劣,支护材料抗剪切强度低,达不到设计值,在地应力作用下发生断裂剪切,锚杆支护部分失效或全部失效,从而造成大范围的冒落。

二是掘进头的冒顶。主要是由地质条件造成的,巷道顶板有隐赋构造,断层破碎带,应力集中碎裂结构,所掘巷道托伪顶较厚等,除存在层面发育外,还有垂直裂隙结构面,其间容通性好,将岩体切割破碎,并且顶板整体强度低,开挖后自稳能力差,自稳时间一般不足1小时,下沉量大。当岩体自重作用在弱面上引起的下滑力超过侧向挤压所形成的磨擦力时,岩块就会发生冒落,造成冒顶事故。根据弱面分布和彼此组合的关系的不同,冒落形状大多为倒梯形,矩形,条带形等岩块冒落。这类冒顶主要跟迎头支护不及时,没有采取临时支护措施、锚杆初撑力达不到要求,锚索跟头远造成的。

三是由于局部扩散而导致冒顶。这类情况主要是巷道顶板受节理裂隙的影响,顶板锚杆之间发生局部漏顶,继而扩大漏顶窨,这时如果不及时控制,则最终造成拱形冒落。其次是片帮引起的局部冒落,由于帮部支护不及时或强度不够,首先帮脱落,造成空顶面积增大,顶板失稳冒落。

四是永久巷道采用锚网梁支护,特殊地带顶板长期淋水,由于我矿水质硬度较大,腐蚀性强,在顶板以上1~1.5米处,锚杆、锚索被腐蚀断裂,造成顶板离层、下沉,最终形成冒顶事故,典型实例在我矿八采地区发生过两起。论文参考网。

2 锚网支护巷道冒顶的特点

锚网支护巷道冒顶与架棚支护巷道的冒顶事故相比,有其显著特点:

2.1一般都发生在地质条件变化的地点。如有断层,顶板岩石破碎,顶板裂隙发育或有淋水的近距离多煤层复杂地带,顶板锚杆锚索锚固段有煤层或有容易离层的岩层弱面存在。

2.2锚网支护巷道一般冒顶范围较大。较小范围的冒落长度一般不大于8米左右,较大范围的甚至长达几十米。冒顶宽度一般小于巷道宽度,冒顶高度一般是超过了锚索锚固范围,当巷道顶板内某一层位有坚硬稳定岩层时,冒落高度一般不超过坚硬岩层,当巷道顶板为复合破碎顶板或在近距离多煤层应力集中区,这时锚索也会失去其锚固作用,冒落高度较大。

2.3锚网支护巷道冒落大多发生在瞬间,随机性大,征兆不易发现,呈突发性。由于锚网支护效果不能直接观察,岩层顶板的破坏隐蔽性强,许多冒顶没有明显的预兆,因此来不及采取措施及撤离人员,一旦冒顶,极易造成极为严重的安全事故。

3 预防措施

3.1从设计入手合理布置巷道

巷道位置首先尽是避开应力集中区和受动压影响强烈区,尽量避开地质构造带。原因:一是地质构造带内可能存在较大的构造应力,巷道开挖后构造应力集中释放剧烈且强度大,极易造成冒顶事故;二是地质构造区附近岩体的整体稳定性已受到破坏,甚至已离散为大小不等的岩块。在这些地带开掘巷道后,并且多数情况下松散岩体超出了锚杆支护的有效范围,即松动圈 范围大于锚固长度,造成意想不到的后果。当然以上合理设计理不开对地质情况准确预报,分析各地区钻探、物探资料,了解各层位围岩状况,为巷道布置提供可靠依据。

3.2选择合理的设计参数

锚网支护设计首先考虑要保证巷道的安全可靠,同时还要经济合理,锚杆支护设计方法主要有工程类比法、理论计算法。论文参考网。

巷道围岩是一个极其复杂的地质体,在进行支护设计时应对围岩各类地质力学条件充分了解,并且要进行多方面的地质力学测试,包括围岩强度、围岩结构、围岩深部位移和破坏范围、地应力及锚固性能等,但是这些参数的得到必须经过多次试验分析,尽可能提供准确结果,为支护参数选择打下良好基础。

根据测试结果选择合适的支护设计方法,确定合理支护参数。不同围岩需要采取不同的支护参数,即使是同一巷道在不同地质条件下,也要及时根据变化的地质情况,及时调整支护参数,包括缩小锚索间排距或在巷中打点柱等进行加强支护。设计方案要通过施工、监测反复实践、检验、调整完善,在动态中逐步优化完成。

3.3确保锚网支护的施工质量

施工的内在质量是锚网支护的生命,施工质量低劣和偷工减料都会直接导致冒顶事故的发生。首先要对锚杆、锚索、树脂药卷、网片包括钻杆、钻头等进行严格的产品质量验收,定期在井下要做锚固力测试。严防由于所用支扩材料产品质量不合格而造成锚杆支护失效或支护强度不够;其次,施工过程中不断提高工艺技术水平,控制巷道成形,严禁巷道超宽与及时支护,做到一次成巷;最后,要强化 打眼质量和锚杆快速安装工艺的管理,三径匹配合理,严格控制打眼深度,使锚杆具有一定的预紧力,同时要梯子梁、金属网等构件紧贴岩面,充分发挥其护表功能。

3.4在地质破坏区采取加强支护措施

在地质破坏区,围岩松软破碎带,可进行预注浆加固围岩。随掘随冒可采取超前注浆。当围岩松软破碎,锚杆、锚索锚固力达不到要求,或随掘随冒,难以紧跟迎头布置锚杆时,此时应采取注浆提高围岩强度,然后点锚做临时支护,控制顶板自稳能力,从而提高锚固力。

3.5加强对锚网支护工程监测

锚网支护工程的监测,一是工程质量的监测,二是巷道围岩稳定性的监测。

工程质量监测内容主要是锚固力和预紧力矩。发现锚杆锚固力达不到设计值时,要补打锚杆。预紧力矩监测,主要是保证锚杆具有一定的预紧力,必须做到及时监测,时刻把握工程质量关。论文参考网。

巷道围岩稳定性的监测主要内容包括巷道表面位移、顶板离层、锚杆受力和锚索受力。由于锚杆支护的隐蔽性,仅从表面现象看很难准确判断,况且一旦围岩破坏失稳,一般没有明显的预兆,不易被人察觉,破坏往往具有突发性。因此,应用科学可靠的仪器进行锚杆支护监测工作,以便井下现场人员可以随时观测巷道围岩位移情况,判定围岩的稳定程度和安全性,发现异常,及时采取措施,保证安全。

4 结束语

陶二煤矿在锚网支护推广应用过程中,不同程度地发生过几次冒顶事故,由于锚网支护巷道冒顶事故的突发性,其性质特别恶劣,总结这些事故的教训,制定相应的措施,加强管理,保证工程质量,重视监测,逐步优化设计方案,锚网支护巷道的冒顶是可以预防的,也是可以避免的。

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