【正文】 事故地點(diǎn)，概況 巷道基本條件 支護(hù)形 式 主要原因 1041 風(fēng)巷，距迎頭 20m，冒頂10m 實(shí)體巷道 錨梁 交岔點(diǎn)支護(hù)強(qiáng)度低，補(bǔ)強(qiáng)不及時(shí) 7241 風(fēng)巷，貫通后，冒頂長(zhǎng)約8m 實(shí)體巷道， 772 煤層間距4~7m 錨帶 鄰近煤層間距變小， 未改進(jìn)支護(hù)參數(shù)或補(bǔ)強(qiáng) 325 風(fēng)巷，距迎頭 100 多 m，冒頂長(zhǎng) 4m 沿空巷道 錨梁 后路維修不及時(shí) 7410 機(jī)巷，迎頭后 3m，冒頂長(zhǎng)3m 實(shí)體巷道 錨梁 斷面增加大，未改進(jìn)支護(hù)參數(shù) 3618 軌道巷，老巷道，冒頂長(zhǎng)約 15m 實(shí)體巷道 單體錨桿 老巷道，維修不及時(shí) 23110 機(jī)巷，回采中，冒頂長(zhǎng) 8m 沿空巷道 錨梁 回采期間冒頂，維修不及時(shí) S5210 綜切，施工后路，冒頂長(zhǎng)20m 靠近采空區(qū) 錨梁索 巷幫支護(hù)強(qiáng)度不夠，補(bǔ)強(qiáng)不及時(shí) 3132 風(fēng)巷，掘進(jìn)貫通后，回采前冒頂長(zhǎng)約 50m 實(shí)體巷道 錨梁 復(fù)合頂支護(hù) 強(qiáng)度低，補(bǔ)強(qiáng)不及時(shí)，貫通后未管理 3548 機(jī)巷，施工后路，距迎頭 實(shí)體巷道， 錨梁 鄰近煤層間距變小，頂部煤層淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 4 150 多 m，冒頂長(zhǎng)約 4m 5煤層間距 7m左右 采空區(qū)積水，未提高支護(hù)強(qiáng)度 1093 風(fēng)巷，迎頭后 7m，冒頂長(zhǎng)約 7m 沿空巷道 錨梁 遇見小斷層，支護(hù)參數(shù)未改進(jìn) 3514 機(jī)巷，迎頭后 5m 處，冒頂長(zhǎng)約 8m 實(shí)體巷道 錨帶索 頂板有一較大裂隙，錨桿、錨索施工質(zhì)量低，已發(fā)現(xiàn)條件變化但未采取措施 通過(guò)對(duì)這些事故的分析，發(fā)現(xiàn)了冒頂事故的主要特點(diǎn)如下： 1) 冒頂?shù)攸c(diǎn)基本都在巷道成巷部分，冒頂與施工相比具有明顯的 滯后性。小班施工人員對(duì)這些地質(zhì)條件的變化并未引起重視，或認(rèn)識(shí)不到，而沒(méi)有及時(shí)改變支護(hù)參數(shù)或支護(hù)形式。 4) 在所有的冒頂巷道中，大部分巷道采用的是錨桿加梯子梁支護(hù)，除朔里煤礦 S5210 切眼、楊莊 3514 機(jī)外，都沒(méi)有設(shè)計(jì)錨索支護(hù)。 2) 在支護(hù)設(shè)計(jì)中，對(duì)巷道條件的分類不準(zhǔn)確。小班初錨力，錨固力檢測(cè)不嚴(yán)格，錨桿安裝質(zhì)量得不到保證；對(duì)巷道支護(hù)效果沒(méi)有進(jìn)行評(píng)價(jià)。 巷道頂 板事故主要類型與原因 當(dāng)前煤礦巷道支護(hù)主要的方式是錨桿支護(hù)與各類棚式支護(hù)，以及與這兩種方式相結(jié)合的各類支護(hù)方式，通常根據(jù)具體條件合理采用各類支護(hù)方式，確保巷道頂板穩(wěn)定和安全，但是在目前的支護(hù)條件下，各類頂板事故仍屢屢發(fā)生，結(jié)合前人的研究成果，將兩類支護(hù)形式下頂板事故進(jìn)行分類總結(jié)，并對(duì)其原因給予初步分析。 錨桿支護(hù)巷道事故發(fā)生主要原因總結(jié)為以下幾點(diǎn)： (1)地質(zhì)條件惡劣。當(dāng)巖體自重在弱面上引起的下滑力超過(guò)側(cè)向擠壓所形成的摩擦力時(shí)，巖體冒落造成頂板事故。煤層開采過(guò)程破壞原巖應(yīng)力場(chǎng)的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 6 新分布。 (3)漏冒型： ① 掘進(jìn)工作面大面積空頂導(dǎo)致頂板漏冒； ② 支架間距過(guò)大、連接構(gòu)件強(qiáng)度低引發(fā)頂板漏冒。 (3)漏冒型通常是因巷道無(wú)支護(hù)部分或支護(hù)失效部分 (非壓壞 )的鑲嵌巖塊或松散頂板因巖層體積力作用冒落所導(dǎo)致頂板事故。 2) 深部圍巖穩(wěn)定理論和頂板災(zāi)害防治控制技術(shù)研究，提出支護(hù)手段強(qiáng)化、圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化和承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的系統(tǒng)強(qiáng)化控制技術(shù)，建立深部巷道的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定理論；開發(fā)新型尾部增強(qiáng)的超高預(yù)拉力超強(qiáng)錨桿、注漿錨索和鉆錨注和新型材料注淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 7 漿技術(shù)、幫部、底部大變形區(qū)域的有效控制技術(shù)。 淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 8 2 礦區(qū)圍巖 賦存 條件 及礦壓顯現(xiàn)特征 淮北礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜多變，即使同類巖層，因受埋深、原巖應(yīng)力矢量、節(jié)理裂隙分布、巖性、巖層傾角、巖層賦存時(shí)間以及采動(dòng)等因素的影響，其力學(xué)參數(shù)的離散性較大，造成了巷道圍巖條件的復(fù)雜性和難確定性。 從各煤層頂?shù)装宀煌瑤r石的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)及生產(chǎn)中各類頂?shù)装?對(duì)采掘活動(dòng)的影響分析，砂巖及粉砂巖應(yīng)為穩(wěn)定型頂?shù)装?，而泥巖頂板，由于脆弱不均，在頂板表現(xiàn)為脆而易碎，往往形成掉塊乃至冒頂，在底板中又十分柔韌，往往出現(xiàn)支柱下陷和底板凸起等現(xiàn)象，為不穩(wěn)定型頂?shù)装濉? 淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 9 3）袁莊煤礦 袁莊煤礦為三水平（ 450 m）下山開采，受采深影響，礦壓顯現(xiàn)較為明顯，在正?；夭蓷l件下，采用 29U 可縮性支架支護(hù)基本能滿足生產(chǎn)要求，但由于生產(chǎn)過(guò)于集中，受孤島煤柱和采動(dòng)影響，支護(hù)效果較差，主要表 現(xiàn)為側(cè)壓和底鼓，采用封閉式 U 型鋼可縮性支架對(duì)這些地段進(jìn)行支護(hù)，取得一些改善，但是巷道的整體變形仍然較大。 8203 風(fēng)巷及機(jī)巷埋深 637m，地壓顯現(xiàn)明顯，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。錨桿支護(hù)表現(xiàn)為兩幫位移量大、片幫嚴(yán)重、頂板下沉、鋼帶被擠斷或撕裂、錨桿托盤變形失穩(wěn)和底鼓嚴(yán)重。巷道周圍應(yīng)力變化劇烈，局部地段應(yīng)力集中，水平應(yīng)力大，必然造成幫部位移與變形大；巷道底 部與頂端為強(qiáng)拉應(yīng)力區(qū)，易造成底鼓與冒頂；礦壓顯現(xiàn)十分強(qiáng)烈。 2）孫疃煤礦 孫疃煤礦新建以來(lái)，開拓巷道始終受到高地壓大變形的危害，近 2 年來(lái)礦井積極開展技術(shù)攻關(guān)，采用了高強(qiáng)錨桿、注漿、幫部錨索等多種支護(hù)方式，但是效果都不理想，尤其是斷層帶、臨近煤層巖性惡化區(qū)域。八采區(qū) 9 煤層不穩(wěn)定，層理滑面發(fā)育，裂隙密集，巖石極為破碎。 10 煤的普式硬度系數(shù)在 1 左右，煤層較硬，巷道頂?shù)装寰鶠樯皫r，頂板多為中粒砂巖、底板為粉砂巖，非常堅(jiān)硬，自主承載性能好，受采動(dòng)影響不大，但受水的影響，巷道支護(hù)難度也有所增大。 （ 2） 目前礦區(qū) 開采埋深集中在 400~600m 范圍內(nèi)， 但 巷道圍巖穩(wěn)定性對(duì)巷道埋深不敏感， 而 利用其他 單個(gè) 指標(biāo)也很難對(duì)礦區(qū)巷道圍巖進(jìn)行分類，必須利用有效的綜合性指標(biāo)開展圍巖分類 。原則上每個(gè)采區(qū)應(yīng)進(jìn)行原巖應(yīng)力實(shí)測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置要有代表性，以便實(shí)測(cè)結(jié)果能夠最大程度地反映整個(gè)采區(qū)和井田的實(shí)際情況，并在此基礎(chǔ)上，繪制礦井井田地應(yīng)力分布圖。錨桿短錨固拉拔力應(yīng) ≥30kN。 針對(duì)一個(gè)相對(duì)固定的范圍，抓住主要影響因素，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分類，即可能保證淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 結(jié)題 報(bào)告 17 設(shè)計(jì)規(guī)范的實(shí)用性和可操作性，又不失全面性和科學(xué)性。 （ 2） 按頂板賦存條件進(jìn)行的頂板分類 頂板 2~3m 范圍內(nèi)巖性的賦存狀態(tài)是選擇錨固形式和頂板支護(hù)方式的關(guān)鍵因素，分為 4 類： 1)頂板為完整的砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖，層理不發(fā)育，層 厚一般超過(guò) ，且沒(méi)有煤線賦存時(shí)，為 a 類完整型頂板； 2)頂板巖性為裂隙或?qū)永磔^發(fā)育的砂巖，或較完整且層理不發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖，頂板有誘發(fā)草帽頂?shù)牧严?，一般沒(méi)有煤線賦存時(shí)，層厚一般不超過(guò) ，為b 類較完整型頂板； 3)當(dāng)頂板不夠完整，層理發(fā)育，巖性一般砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖，常為有煤線賦存時(shí)，最大完整層厚一般不超過(guò) ，為 c 類較破碎型； 4)當(dāng)頂板為松散破碎，裂隙非常發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖，或煤層頂板時(shí)，為d 類破碎型。 表 33 巷道圍巖類別的基本劃分 類別劃分 特 征 描 述 基本類別 頂板 煤層 標(biāo)記 簡(jiǎn) 單 維 護(hù) 型 a a Ⅰ 1 頂板完整，層厚一般超過(guò) m；一般無(wú)煤線賦存；完整的砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層堅(jiān)硬，煤體較穩(wěn)定，煤幫能夠自穩(wěn)， f a b Ⅰ 2 頂板完整，層厚一般超過(guò) m；一般無(wú)煤線賦存；完整的砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層中硬，中等穩(wěn)定狀態(tài)， f =~ b a Ⅰ 3 頂板較完整，層理不太發(fā)育，但有誘發(fā)草帽頂?shù)牧严?；一?沒(méi)有煤線；裂隙較發(fā)育的砂巖或較完整的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層堅(jiān)硬，煤體較穩(wěn)定，煤幫能夠自穩(wěn)， f b b Ⅰ 4 頂板較完整，層理不太發(fā)育，但有誘發(fā)草帽頂?shù)牧严?；一般沒(méi)有煤線；裂隙較發(fā)育的砂巖或較完整的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層中硬，中等穩(wěn)定狀態(tài)， f =~ 中 等 難 度 維 護(hù) 型 b c Ⅱ 1 頂板較完整，層理不太發(fā)育，但有誘發(fā)草帽頂?shù)牧严?；一般沒(méi)有煤線；裂隙較發(fā)育的砂巖或較完整的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層松散，極松散軟弱狀態(tài)，片幫嚴(yán)重，成形困難， f c a Ⅱ 2 頂板較破碎，層理發(fā)育，有煤線賦存，自穩(wěn)時(shí)間短；最大完整層厚一般不超過(guò) ，裂隙較發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層堅(jiān)硬 c b Ⅱ 3 頂板較破碎，層理發(fā)育，有煤線賦存，自穩(wěn)時(shí)間短；最大完整層厚一般不超過(guò) ，裂隙較發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層中硬，中等穩(wěn)定狀態(tài)， f =~ d a Ⅱ 4 頂板破碎，松散破碎，裂隙非常發(fā)育，或煤層頂板；裂隙非常發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖，或厚層煤體，偽頂厚，隨掘隨冒； 煤層堅(jiān)硬 極 難 維 護(hù) 型 d b Ⅲ 1 頂板破碎，松散破碎，裂隙非常發(fā)育， 或煤層頂板；裂隙非常發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖，或厚層煤體，偽頂厚，隨掘隨冒； 煤層中硬，中等穩(wěn)定狀態(tài)， f =~ c c Ⅲ 2 頂板較破碎，層理發(fā)育，有煤線賦存，自穩(wěn)時(shí)間短；最大完整層厚一般不超過(guò) ，裂隙較發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層松散，極松散軟弱狀態(tài)，片幫嚴(yán)重，成形困難， f d c Ⅲ 3 頂板較破碎，層理發(fā)育，有煤線賦存，自穩(wěn)時(shí)間短；最大完整層厚一般不超過(guò) ，裂隙較發(fā)育的砂質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)泥巖； 煤層松散，極松散軟弱狀態(tài)，片幫嚴(yán)重，成形困難， f 注：以 煤層的硬度和頂板完整性進(jìn)行分類。 礦區(qū)巷道圍巖分類原則必須突出巷道頂板、幫部、底板的承載能力差異性和多樣性，分別確定巷道頂板、幫部、底板的承載能力，并以此作為巷道圍巖基本類別的劃分指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，考慮工程性質(zhì)與附加應(yīng)力作為控制等級(jí)的確定準(zhǔn)則，對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)劃分，同時(shí)給出針對(duì)性支護(hù)方案與參數(shù)。 在對(duì)礦區(qū)巷道圍巖分類的過(guò)程中，分類指標(biāo)的選取也同樣需要滿足以上要求，方能做到分類的科學(xué)性、可操作性。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，巷道的圍巖直接起著承載結(jié)構(gòu)的作用。 巷道圍巖的應(yīng)力是引起圍巖變形和失穩(wěn)破壞的根本作用力。在以重力型地應(yīng)力的作用下，采深 H 越大，巷道的支護(hù)越困難。定義巷道圍巖基本承載能力系數(shù)（圍巖穩(wěn)定系數(shù)） K 如下： cRK H?? 式中， cR ——巷道圍巖的加權(quán)抗壓強(qiáng)度，巷道圍巖中特定范圍內(nèi)各層巖層的強(qiáng)度及其厚度加權(quán)平均值； ? ——巷道覆巖的比重； H——巷道埋深。 表 35 煤 巷基本承載能力分級(jí)表 頂板承載能力系數(shù) 幫部承載能力系數(shù) 底板承載能力系數(shù) 1K ≥4 f≥1 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ ≤f＜ 1 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ f＜ 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ ≤ 1K ＜ 4 f≥1 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ ≤f＜ 1 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ f＜ 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ 1K ＜ f≥1 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ ≤f＜ 1 3K ≥4 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ f＜ 3K ≥4 淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 結(jié)題 報(bào)告 23 ≤ 3K ＜ 4 3K ＜ 分別 將巖巷和煤巷的承載能力指標(biāo)通過(guò)上述量表的選擇 ，得到圍巖的基本承載能力等級(jí) S。因此，對(duì)于需要施工注漿的巷道，其圍巖的可注性影響到其支護(hù)難度。 可按工作面與巷道的空間位置、距離、劇烈程度、影響時(shí)間等定性的劃分采動(dòng)影響指標(biāo)。影響巷道頂板冒落、底板鼓起以及兩幫內(nèi)擠的因素很多，水平應(yīng)力的大小是主要因素之一。 巖巷圍巖分類及 控制技術(shù) 表 38 礦區(qū)巖巷圍巖分類及支護(hù) 對(duì)策 圍巖穩(wěn)定分級(jí) 圍巖條件描述 支護(hù)選型 支護(hù)參數(shù)選擇 1 圍巖基本承載能力高，巖體可錨性好 錨桿 +噴漿 錨桿長(zhǎng)度 ~，噴層100mm 2 圍巖基本承載能力高，巖體可錨性一般，可注 錨桿 +噴漿 +注漿 錨桿長(zhǎng)度 ~，噴層150mm 3 圍巖基本承載能力高或較高，巖體可錨性一般或較差 U 型棚 +噴漿 U29 型棚，排拒 500~600mm 4 圍巖基本承載能力高或較高，圍巖可錨性好 錨桿 +錨索 +噴漿 錨桿 ~，~，噴層 100~300mm 淮 北礦區(qū)深部開采巷道地壓控制及頂板災(zāi)害防治關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)開發(fā)研究 結(jié)題 報(bào)告 25 5 圍巖基本承 載能力一般至較高，圍巖可錨性一般，可注 錨桿 +錨索 +噴漿 +注漿 錨桿 ~，錨索~，噴層 150~300mm 6 圍巖基本承載能力一般或較低，圍巖完可錨性好 錨桿 +U 型棚或初次錨桿支護(hù) +二次錨桿強(qiáng)化 初次錨桿 ~，二次錨桿 ~ 7 圍巖基本承載能力一般或較低，頂板或幫部可錨性一般 錨桿 +U 型棚 +注漿 U29 或 U36型棚