高陽煤礦錨桿（噴）支護巷道冒頂事故原因淺析

王榮生
（汾西礦業集團公司，山西省介休市，032000）

　　摘　要　錨桿（噴）支護技術是煤炭與冶金 行業降低成本、快速施工、保證安全、提高效益的首選支護方式。為進 一步發展這項技術，糾正使用過程中存在的問題，本文對高陽煤礦的幾起冒頂事故原因進行 了剖析。

　　關鍵詞　錨桿（噴）支護　冒頂原因　事故分析

　　錨桿（噴）支護技術改變了傳統巷道的被動支護方式，是巷道支護的一次革命。高陽煤 礦1992年在掘進6106回采工作面兩順槽巷道中試用錨桿支 護獲得成功，并逐漸在全礦掘、開巷道推廣，取得了良好的經濟效益。 但是，在高陽煤礦已投入使用或正 在施工的錨桿（噴）支護巷道中，陸續發生了幾起冒頂事故，給安全生產帶來了負面影響， 也給大面積推廣應用錨桿（噴）支護技術造成了困難。為使這項技術能夠發揮更大效能，減 少和杜絕不安全因素，現就這幾起錨桿（噴）支護巷道冒頂事故原因進行簡要分析。

　　1　冒頂情況

　　1.1　采一隊7123材料巷冒頂

　　2000年7月17日，采一隊7123材料巷在距回采工作面60m處發生冒頂，冒頂范圍為長×寬 ×高＝4.8×2.8×3.2m。該巷道掘進支護使用錨桿支護，矩形斷面，頂上為樹脂錨桿 ，16×1600mm端頭錨固，“三·四”花型布置，兩幫采用38×1200mm對楔式木錨桿， “一·二”花型布置，間、排距均為800mm，巷道斷面積為6.72m2。該巷道1#煤直接頂 為粉砂巖，厚度4.0～5.0m（含石英、長石、礫巖、植物化石），屬中等穩定巖層。見圖1 。

　　1.2　采六隊4306運輸巷冒頂

　　2001年3月25日，采六隊4306運輸巷在距回采工作面80m處發生冒頂，冒頂范圍為長×寬 ×高＝4.2×3.1×1.8m。4306工作面于2000年4月10日掘進完工后移交回采隊，該段冒 頂巷 道支護與7123材料巷相同，其3#煤直接頂為粉砂巖，含石英、長石砂巖、礫巖、泥巖、植 物 化石，屬Ⅳ類巖層，厚度為4.0～5.0m，其冒頂最高處剛好為厚0.2m左右的泥巖層。見圖2。

　　圖1　7123材料巷冒頂剖面圖及頂板巖性圖（略）

　　1.3　開二隊東回風巷冒頂

　　2001年7月26日，開二隊東回風巷零點班在距掘進工作面7.0m處巷道發生冒頂，冒頂范圍為 長×寬×高＝9.8×3.3×3.0m。東回風巷為錨噴支護巷道，半圓拱斷面，巷道斷面積 為 8.62m2，該段巷道正處于無炭柱地帶，圍巖成形差，有砂礫巖、間夾有黃土、泥巖，結構 松散。見圖3。

　　2　冒頂原因

　　以上3起冒頂事故，盡管發生冒頂的時間、地點以及支護情況、頂板情況有所不同，但 發生冒頂的原因既有共同性，又有差異性。其共同性在于：(1)巷道施工 質 量不過關。具體表現在巷道施工過程中錨桿間排距過大，達850～1000mm，降低了錨桿的支 護強度；巷道成形差，致使頂錨、幫錨初錨效果差；巷道鋪網質量差，或未加鋪金屬網，造 成圍巖裸露面積大，加速了圍巖風化、剝離、脫落速度；樹脂藥卷凝固，膠結存在問題，在 冒頂現場可觀察到金屬桿體未與樹脂藥卷膠合在一起的數根錨桿，說明攪拌時間未達到“均 勻攪拌30s”的要求。(2)頂板巖性不堅硬。如7123材料巷、4306運輸巷均為粉砂巖，含植物 化石、礫巖、長石等；東回風巷在無炭柱地帶施工，致使錨固效果差，頂板“復合拱”難以 形成。

　　圖2　4306運輸巷冒頂剖面圖及頂板巖性圖（略）

　　同時，這三起冒頂事故的形成又各有其不同的原因：(1)4306運輸巷由于上覆1#、2#煤 工 作面已采完，原有巖層完整性遭到破壞，使上覆巖層承壓大；相鄰4304工作面、4308工作面 剛采完5個月左右，存在對巷道的動壓影響；(2)4306運輸巷直接頂上方1.6m處有一層 厚0.2m的泥巖，致使錨桿端頭未能打在堅硬的巖層中，如果將錨桿加長400mm，則可解決此 類問題。(3)東回風巷冒頂正處于無炭柱地帶，其支護方法單一，錨桿應加密，同時應采用 錨 噴＋支架，或錨噴＋小孔徑錨索聯合支護，以加強支護強度。小孔徑錨索可采用7股5mm高 強度鋼絞線，安裝深度可根據頂板巖性選擇6～10m之間。 (4)東回風巷錨噴及時性差。巷道在開挖、圍巖暴露兩天后仍沒有初噴，造成圍巖裸露、風 化 、脫落。(5)錨桿支護巷道頂部錨桿角度沒有達到設計要求，規程要求靠巷道邊幫側錨桿有 小于75°的傾角，而對7213材料巷和4306運輸巷冒頂的觀察，不同程度有角度不準的現象。

　　圖3　東回風巷冒頂剖面圖及頂板巖性圖（略）

　　綜上所述，錨桿支護巷道冒頂的原因歸納有以下幾點：(1)支護方式單一，不適應巷道支 護的需要；(2)施工質量差，錨桿支護效果差，錨固力未能達到設計要求；(3)特殊地段未能 采 用相應措施，如加密支護，采用混合支護或加長、加粗錨桿；(4)錨桿（噴）支護巷道的及 時 支護未能跟上，造成錨桿支護“組合拱”作用失效，致使圍巖局部脫落而導致壓縮帶整體承 壓能力降低。

　　3　相應對策

　　為確保錨桿（噴）支護巷道能有效、主動承載，滿足支護要求，應著重抓好以下幾點：

　　（1） 及時錨噴。錨桿（噴）巷道必須做到及時支護，及時噴漿，盡量減少圍巖的裸 露時間，必須保證錨桿的預緊力和安裝質量，保證施工質量。錨桿支護巷道必須鋪設金屬網 假頂。

　　（2） “三徑”匹配。錨桿鉆孔、桿體、樹脂錨固劑的“三徑”合理匹配，可使錨桿對圍巖 的加固獲得最佳效果。研究表明，錨桿鉆孔和桿體的直徑差為5～8mm時為最佳匹配。

　　（3） 合理支護。合理選擇錨桿（噴）巷道的支護方式。對不同圍巖、不同用途與 服務年限采用不同的支護方式，以期達到最佳的支護效果。

　　（4）加強監測。 對巷道圍巖實施監測，是保證錨桿（噴）支護技術的必要手段。 因此 ，應有一支監測手段先進、安全、結果準確的質量檢查隊伍。