B060405 谢桥煤矿煤巷锚杆支护经验与教训

谢桥煤矿煤巷锚杆支护经验与教训 张敦喜  马向东  金国庆 【淮南矿业（集团）公司谢桥煤矿，安徽 颖上，236232】 摘  要  分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 淮南谢桥煤矿几起典型煤巷锚杆支护顶板事故案例，并总结2000年以来试行、推广煤巷锚杆支护的经验与教训，为今后提高煤巷锚杆支护的安全可靠性提供借鉴与参考。 关键词  煤巷锚杆支护  事故案例  经验与教训 煤巷锚杆支护技术在带来巨大经济和社会效益的同时，其安全可靠性问题也日益凸显。巷道围岩地质状况和生产条件的复杂多变性、支护工程质量的隐蔽性、离层巷道冒顶的突发性和预兆不明显均给锚杆支护带来很大的安全隐患。据不完全统计，2006年以前全国煤巷锚杆支护冒顶率(冒顶长度/支护长度)约为万分之五，而谢桥矿达到万分之十，严重影响矿井的安全生产。因此，在煤巷广泛应用锚杆支护的今天，提高锚杆支护的安全可靠性、消除或控制锚杆支护顶板事故、确保锚杆支护巷道安全已刻不容缓。 1　谢桥矿几起典型冒顶事故 1.1　1212（3）切眼冒顶 1212（3）切眼位于C13-1煤层。该处煤厚3.4～6.8ｍ，煤层倾向198°，倾角14～15°。直接顶为砂质泥岩，底板为泥岩。煤层层节理发育，切眼内两处有小型构造。 该切眼长173m，高2.8m、宽6.8m，采用锚、梁、网支护。切眼分两次施工，初掘4.5m，后扩成6.8m全宽。切眼在扩面结束卧底时冒顶，冒顶处位于切眼下口向上38～53m段，冒高3～4m，上方顶煤全部冒落，直至露出直接顶后结束。冒顶情况如图1所示。 图1  1212（3）切眼冒顶示意图 分析冒顶事故原因有以下几点： ① 地质构造影响。因掘进过程中突遇小断层，事先没有预测到。断层附近煤层紊乱，节理、裂隙发育，煤厚由3.4m急增至6.8m，煤呈粉末状，可锚性极差。 ② 支护质量差。松散破碎的顶煤掉落、锚杆(索)托盘悬空造成大量锚杆(索)失效，发生锚杆(索)失效未及时补设；巷道高度不能一次到位，二次卧底时造成挑棚单体赤脚，挑棚支护失效，对顶板产生二次扰动。 ③ 施工安排不当，工艺不合理。为赶工期组织相向掘进，造成贯通应力集中，贯通点正好位于冒顶段上起点。 ④ 煤层松散，上山掘进迎头片塌明显，无法保证锚杆有效的支护角度。 1.2　12128下顺槽冒顶事故 12128下顺槽设计全长2450m，断面为直墙斜顶梯形，净宽4.8m、中高2.8m。所在煤层厚2.8～3.6m，煤层倾向约190°，倾角13～14°。直接顶为0～5.2m厚的泥岩、0～8.9m厚的砂质泥岩，老顶为约20m厚的砂岩。 下顺槽采用锚、梁、网支护。原设计顶板锚杆直径20mm、长2500㎜，间排距为840×900（mm），每排6根，配GT-M4钢带。两帮锚杆直径20mm、长2000㎜，其中高帮间排距900×900(mm)，每排4根，低帮间排距800×900（mm），每排3根，配M3钢带。当施工1550m左右时，巷道顶板变成厚砂岩直接覆盖，且岩石坚固性系数f值达到10以上。锚杆钻机钻孔速度很慢，于是将顶板锚杆长度改为2000mm，间排距增大到1100×1100（mm），每排5根。当施工至1670m时，工作面后方15m巷道（即1635～1650m段）突然冒顶，冒高1.8～3.5m，泥岩直接顶全宽冒落，直至与老顶砂岩的接触面。本次冒顶造成1人死亡、１人重伤，工作面停掘近1个月。冒顶情况如图2所示。 图2  12128下顺槽冒顶示意图 分析冒顶事故原因有以下几点： ① 没有做好顶板岩性探测工作，对顶板岩性变化没有引起足够重视。当掘至1635m时，由厚砂岩直接覆盖的顶板突然增加1.7～3.5m厚的的泥岩直接顶，而此时仍然用2000mm锚杆支护，加之直接顶泥岩与老顶砂岩接触处是明显的弱面，易于离层，锚杆只作用在直接顶泥岩里，泥岩碎胀，顶板离层加大。是为导致冒顶的主要原因。 ② 支护参数减小，造成支护强度不够。作业规程规定顶板锚杆长度为2500mm、间排距840×900（mm）、每排6根，后来长度改为2000mm、间排距改为1100×1100(mm)、每排5根。这样的改变造成锚杆的支护强度明显不够，造成冒顶。 ③ 掘进重进度，轻质量。为缩短锚杆安设时间，人为减少锚固剂卷数，甚至出现锯短锚杆等严重违章行为，偷工减料图省事，致使工程质量严重下滑。 ④ 对顶板岩性跟踪掌握不够。煤巷单进很快，日进20到30m，一天之内的巷道顶板岩性可能变化很大，加之煤巷锚杆支护对顶板岩性的依赖性很强，一旦岩性变差，必须加强支护。这就要求及时掌握顶板岩性的变化，掘进过程中必须及时探测一定深度范围内的顶板岩性。本次冒顶的一个重要原因就是没有做到这一点，恰恰在砂岩顶板直接覆盖时减小了支护参数，致使锚杆失效，发生冒顶。 ⑤ 对煤层顶板复杂性的认识不够，支护手段单一。煤层直接顶泥岩厚度变化很大，当直接顶较厚时，锚杆起不到悬吊作用，在大跨度条件下，锚固长度甚至更高范围内的顶板有整体跨落的可能。因此需增大顶板锚杆的锚固长度，保证悬吊牢固，增加刚性梁或组合拱厚度，确保支护可靠。 1.3　12128切眼冒顶事故 12128切眼全长240m，断面为矩形，巷中净高2.8m、净宽7m。所在煤层厚2.8～3.6m，煤层倾向约190°，倾角13～14°。直接顶依次为3.8m厚的泥岩、1.4m厚的砂质泥岩、0.1～0.3m厚的炭质泥岩及薄煤线，老顶为厚层砂岩。切眼分次成巷，初掘宽度4.2m，二次刷扩成全宽7m。切眼采用锚梁网支护，刷扩期间增加三排单体挑棚支护，其中两排在扩面前挑齐，另一排随扩随挑。在扩面结束后卧底时，切眼上口向下62～80m段顶板突然来压，单体液压支柱冒烟，扩面作业人员立即组织撤离，随即该段冒顶。冒高平均5.5m，局部达7m，几乎全宽冒落，冒至露出老顶方结束。本次冒顶撤人及时，虽未造成人员伤亡，但导致工作面投产延期一个多月。冒顶情况如图3所示。 图3  12128切眼冒顶示意图 分析冒顶事故原因有以下几点： ① 思想认识不到位，支护强度不够。没有认真吸取上述1212下顺槽的顶板事故教训，没有按要求施工顶板锚索，锚杆排距由1000mm增大到1200mm。 ② 单体挑棚辅助支护有重大缺陷。液压单体支柱用工作面供水管中的水代替乳化液，压力较小，初撑力远没有达到要求。由于8煤底板为泥岩、7-1煤、7-2煤等极软弱岩层，单体支柱普遍钻底，即使用乳化泵供液也很难达到初撑力要求。 ③ 顶板岩性较差。巷道顶部5.2m处赋存一薄层煤线及炭质泥岩，该层软岩与老顶(厚层砂岩)间有滑面，胶结程度差且有淋水。由于岩性不明，施工中误将该层软岩及其以下的低位岩体作为承载岩体，而实际上该段岩体均应为支护对象。 ④ 巷道宽度增大以及顶板受到二次扰动，对顶板稳定性产生极大影响。上述两处切眼都是在扩面结束后进行卧底清理时发生了冒顶事故。 2　经验教训 谢桥矿自2000年6月至2005年底煤巷采用锚杆支护进尺累计达8万余m。煤巷锚杆支护率逐年递增，极大地降低了护巷成本，改善了回采工作面端头维护，有力促进了工作面高产。煤巷锚杆支护在谢桥矿发挥出巨大效益的同时，也付出了一定的代价。在此期间大小冒顶数次，多次不同程度地影响或延误生产。通过对以上3起典型顶板事故的分析，我们及时总结了经验教训，使煤巷锚杆支护技术在我矿日臻完善。 煤巷锚杆支护是煤矿重要支撑技术，是煤巷支护发展方向。推广煤巷锚杆支护技术是矿井发展的需要，进一步拓展煤巷锚杆支护范围是大势所趋。推广煤巷锚杆支护是一项系统工程，需要人、财、物和技术等各方面的大力支持。同时推广煤巷锚杆支护也是一个循序渐进的过程，切忌盲目冒进，应遵循由易到难、由简单到复杂、由试验摸索到成熟推广的原则。 提高煤巷锚杆支护的安全可靠性要从地质预测预报（重点顶板岩性探测）、支护设计、支护施工管理、均衡采掘接续以避免突击生产等方面着手。 ① 预测和探明围岩地质状况。施工前，搜集整理待掘巷道煤层赋存条件、顶底板特征、地质构造以及采掘空间关系等。施工过程中每班探测顶板岩性，并将岩性记录于现场（实测岩性柱状图牌板）。 ② 完善锚杆支护设计。科学合理的支护设计是现场施工的依据，要根据现场地质状况和生产技术条件。现场地质条件发生较大变化时，进行支护设计变更或采取补救措施，保证支护安全有效。如果矿井煤层首次采用锚杆支护，与科研院校合作进行可行性研究，然后再进行设计；矿井煤层非首次采用锚杆支护，则可采用工程类比法进行支护设计。进一步加大顶板锚固深度，锚杆、锚索锚固段必须生根在稳定岩层不少于１ｍ，原则上所有煤巷锚杆支护巷道均使用锚索。 ③ 强化施工管理。严格按支护设计施工，不得擅自改变支护参数。锚杆支护工程隐蔽性很强，锚杆长度、锚固剂型号数量、成孔质量、搅拌及固化等在锚杆安装后无法检查，只有加强职工教育，实施班队自主管理和职工自我管理，加大对偷工减料、敷衍了事、随意增大支护间排距、锚杆预紧力不够等违章操作行为的处罚力度，特别是人为锯短锚杆、擅自使用短锚索、擅自减少锚固剂等行为，一旦发现立即严肃处理。 ④ 超前谋划采掘接续，合理组织生产，避免接替紧张造成突击生产。锚杆支护顶板事故往往发生在采掘接续失衡时，注意力主要集中在强抓工期，因而忽视安全生产，造成顾此失彼。因此合理组织生产，维持接续均衡也是保证锚杆支护工程质量的一个重要方面。 ⑤ 加强煤巷锚杆支护监测。支护监测包括顶板离层、锚杆荷载、围岩移近量等方面，通过监测分析围岩稳定状况、反映支护效果、修订和完善支护设计，保障煤巷锚杆支护安全。 ⑥ 进一步加强煤巷锚杆支护技术的研究，解决支护难点，提高煤巷锚杆支护安全可靠性。 3 结 语 谢桥矿和全国大部分推广煤巷锚杆支护的矿井一样，刚开始时非常重视，采用“走出去，引进来”的方式进行多次调研，又与科研院校合作，制定锚杆支护的初步 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，在施工中精心组织，严把质量关，取得了非常好的效果。但后来由于种种原因，思想松懈、胆子大，随意更改支护参数、不注重工程质量、对顶板岩性变化熟视无睹，引起上述非常严重的３起冒顶事故发生，给全矿安全生产造成极大的影响。可喜的是，谢桥矿通过提高认识和加强教育，进行支护技术的研究，完善支护设计，加强岩性探测和施工管理等一系列措施，近一年多来煤巷锚杆支护安全进尺２万余m，杜绝轻伤以上顶板事故，为矿井提供了安全的生产环境。 第一作者简介：张敦喜  男，1963年出生，1986年毕业于淮南矿业学院，1989年取得硕士学位。现任淮南矿业（集团）公司谢桥煤矿掘进副矿长。 （收稿日期：2006-07-31；责任编辑：周正行）