科技论坛
·137-
复杂地质条件下巷道顶板事故预防及断面优化
樊绍喜
（贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿，贵州六盘水553000）
摘要：顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一，轻则造成设备损坏，重则造遗成人奠伤亡，给煤矿生产带来巨大的经济损失。项板事故易发生在地质构造复杂的区城，不同的支护形式和悬道断面对预板的影响不同。本文研究了复杂地质条件下通过优化巷道断面及支护参数从而改善支护状况，达到预防和减少预板事效的目的。
关键词：项板事故；复杂地质；项板控制；地质构造 1概述
项板事故是指在地下采煤过程中，项板意外冒落造成作业人员伤亡、设备损坏、生产终止的事故。煤矿顶板事故主要受顶板岩性、巷迫断面形状和参数确定、支护形式等因素控制。在媒矿巷迫断面设计中，往往只考虑支护方式及巷道断面形状的选择，然而，即使同一地质条件和断面形状，其支护参数不同，其支护效果也不一样
通常情况下，在地质构造复杂的区域易引发顶板事敬的发生。大多数为漏骨型和推跨型的局部胃项，以蒲骨型居多。断层易造成推跨型胃项，而帮曲和裂隙易造成漏胃型骨顶。地质构造对项板稳定性的影响有着至关重要的作用。
2地质条件对顶板事故的影响 2.1断层对项板控制的影响
断层附近发生胃项的危险程度主要取决于断层的规模、断层面倾角大小和断层走向及工作面推进方向的关系。断层使煤岩层产生位移连接力减裂原增多岩层破醇。一股来说同群规模的小型断层倾角越小，断层走向和工作面之间的夹角越小，越易发生胃顶。对于工作面遇走向断层当断层落差小于采高时，一股可随工作面推进作超前处理，相对而言目项的机率较少。对于工作面遇斜交断层，当断层落差小于采高时，一般采用硬过的方法。通常项板因受断层切测失去相互约束作用，顶板依据开采煤层倾角的大小、走向仰情况、采空区顶板的跨落情况.产生向断层带处工作面下方、向采空区或工作面煤壁方向的滑移并推跨下方或采空区侧的不稳定支架此外上、下盘顶板比较破碎且易离层滑移，一且暴露后可能发生满研、局部冒项或空项冲击冒落。当工作面遇倾向断层时如果断层面面向与工作面推进方向一致当由下盘向上盘推进时顶板压力显著增大从面发生冒项危险性最大。
2.2帮曲对顶板控制的影响
在帮曲附近裂隙发育其中在背斜的轴部顶板岩层受拉伸应力作用，裂隙发育围岩破碎，易发生大块研石冒落事故。在向斜区域一般比背斜区域积聚着更大的挤压构造应力,存在着弹性应力释改,有发生冲击地压的危险：面在向斜轴部岩层断裂及裂隙发育顶板破醇，易发生骨项事故。繁密小耀曲由于受较大的挤压力作用面产生大量的裂瞻，而宽缓潜曲则不同因面紧密小帮曲的转折端部位是发生冒项事故的危险区。
2.3裂喷对顶板控制的影响
自然裂院对项板控制的影响较大它是断层、裙曲在同一时期由同构造力作用下造成的。通常其发育明显的1组称为主节理若岩石结构越均质和致密、题粒较小则形成的节理层就越光滑。在井下常易造成胃顶事故。
3掘进巷道顶板事故事例
以某矿为例，该井田范围地质构造复杂，曲构造发育，随着开采深度的增大，矿压增大，不仅煤层的倾角大，而且大块的优质煤田内曲、断层织横交错，项板破碎。掘进施工中五采右四付巷，在施工至前20m时，顶板大面积来压，造成项板20多米的冒项事故
3.1事故原因分析
巷道断面锚杆规格只有L=1.8m，L=1.6m的限制，间排拒1.0mx 08m，依据支护经验和对照理论性柱状图的设计支护形式，巷迫断面布置，见图1，图2
当施工刚过断层时，虽有所重视，但只对锚杆间距的加密，而岩石的厚度已经有所变化，锚杆固定的岩层已经不稳定，由于力的相互作用反而加大了不稳定岩层的离层力，加上顶板来压，而造成大面积胃项
3.2影响据进费道稳定的因素
图1项板支护俯视图
图3方案一：皮带道施工断面图
排件-1608
图2巷道施工断面图
图4方案二：皮带道施工断面图
股情况下，根据煤体强度及层节理发育程度，支护方式综合确定
合理的煤卷断面形状，然而，在地应力突出和地质复杂的条件下，还需正确的支护参数才能改善围岩和道的稳定性。一股情况下，大多数煤媒巷采用平顶矩形道断面，但是，在复杂的地质环境下，只有在地应力主要方向和巷道断面参数两者耦合匹配，才能得到最佳的道围岩系统稳定
性
3.3巷道断面及参数优化
在巷道断面设计时应根据井巷工程的地质条件、水文条件、固岩性质及并巷的用途，在特殊的地质条件下应根据其矿山压力显现规律，确定巷道断面形状及支护参数。以东山煤矿皮带道施工为例。方案一方案二如图3、图4所示。在拱形支护中，常见的支护形式是锚杆和描索的联合支护，形成组合拱。其主要作用是加固拱作用和悬吊作用
3.31岩石的颜向与道走向的夹角较小,L=1.8m的铺杆可以打到稳定岩层中。
如果顶板不破降时，可以设计成方案一，将辐杆的锚人方向与道拱形边缘垂直。然而顶板破碎时方案一铺杆锚入方案就显得不合理，应采用方案二布置参数，由于岩层倾角小，顶板破确时，在相同作用力下，方案锚杆对若体起到的恶吊作用就小于方案二铺入方式。所以，锚杆的瞄人方向应该根据若层的倾向变化而改变
332岩层倾向与巷道走向夹角非常大时，以至于一侧的锚杆锚人不了稳定若层的。组合拱已经失去了原有的平衡，不能起到加固拱和悬吊的作用，由于一边起加固作用，而另一边起分离的作用，所以在设计锚杆支护时，不仅要考虑岩层的厚度，还应考虑到岩层的顾角。在港道的两侧，选择长度不同的锚杆。
4结论
项板事故机理和成固复杂，只考虑单一的条件和支护方式是不可能支护好围岩。特别在斯层、褶曲、裂隙发育的复杂地质条件下，就更有易形成顶板事故。所以，应根据具体的地质条件和岩层实际情况采取榈合的巷道断面形式和参数，才能较好的预防顶板事故的发生。
作者简介：类绍喜(19878-)，土家族，革业于责州大学机械设计制造及其自动化专业，现任责州盘江精煤股份有限公司金佳矿技术科采据设计组组长。 科技论坛
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复杂地质条件下巷道顶板事故预防及断面优化
樊绍喜
（贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿，贵州六盘水553000）
摘要：顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一，轻则造成设备损坏，重则造遗成人奠伤亡，给煤矿生产带来巨大的经济损失。项板事故易发生在地质构造复杂的区城，不同的支护形式和悬道断面对预板的影响不同。本文研究了复杂地质条件下通过优化巷道断面及支护参数从而改善支护状况，达到预防和减少预板事效的目的。
关键词：项板事故；复杂地质；项板控制；地质构造 1概述
项板事故是指在地下采煤过程中，项板意外冒落造成作业人员伤亡、设备损坏、生产终止的事故。煤矿顶板事故主要受顶板岩性、巷迫断面形状和参数确定、支护形式等因素控制。在媒矿巷迫断面设计中，往往只考虑支护方式及巷道断面形状的选择，然而，即使同一地质条件和断面形状，其支护参数不同，其支护效果也不一样
通常情况下，在地质构造复杂的区域易引发顶板事敬的发生。大多数为漏骨型和推跨型的局部胃项，以蒲骨型居多。断层易造成推跨型胃项，而帮曲和裂隙易造成漏胃型骨顶。地质构造对项板稳定性的影响有着至关重要的作用。
2地质条件对顶板事故的影响 2.1断层对项板控制的影响
断层附近发生胃项的危险程度主要取决于断层的规模、断层面倾角大小和断层走向及工作面推进方向的关系。断层使煤岩层产生位移连接力减裂原增多岩层破醇。一股来说同群规模的小型断层倾角越小，断层走向和工作面之间的夹角越小，越易发生胃顶。对于工作面遇走向断层当断层落差小于采高时，一股可随工作面推进作超前处理，相对而言目项的机率较少。对于工作面遇斜交断层，当断层落差小于采高时，一般采用硬过的方法。通常项板因受断层切测失去相互约束作用，顶板依据开采煤层倾角的大小、走向仰情况、采空区顶板的跨落情况.产生向断层带处工作面下方、向采空区或工作面煤壁方向的滑移并推跨下方或采空区侧的不稳定支架此外上、下盘顶板比较破碎且易离层滑移，一且暴露后可能发生满研、局部冒项或空项冲击冒落。当工作面遇倾向断层时如果断层面面向与工作面推进方向一致当由下盘向上盘推进时顶板压力显著增大从面发生冒项危险性最大。
2.2帮曲对顶板控制的影响
在帮曲附近裂隙发育其中在背斜的轴部顶板岩层受拉伸应力作用，裂隙发育围岩破碎，易发生大块研石冒落事故。在向斜区域一般比背斜区域积聚着更大的挤压构造应力,存在着弹性应力释改,有发生冲击地压的危险：面在向斜轴部岩层断裂及裂隙发育顶板破醇，易发生骨项事故。繁密小耀曲由于受较大的挤压力作用面产生大量的裂瞻，而宽缓潜曲则不同因面紧密小帮曲的转折端部位是发生冒项事故的危险区。
2.3裂喷对顶板控制的影响
自然裂院对项板控制的影响较大它是断层、裙曲在同一时期由同构造力作用下造成的。通常其发育明显的1组称为主节理若岩石结构越均质和致密、题粒较小则形成的节理层就越光滑。在井下常易造成胃顶事故。
3掘进巷道顶板事故事例
以某矿为例，该井田范围地质构造复杂，曲构造发育，随着开采深度的增大，矿压增大，不仅煤层的倾角大，而且大块的优质煤田内曲、断层织横交错，项板破碎。掘进施工中五采右四付巷，在施工至前20m时，顶板大面积来压，造成项板20多米的冒项事故
3.1事故原因分析
巷道断面锚杆规格只有L=1.8m，L=1.6m的限制，间排拒1.0mx 08m，依据支护经验和对照理论性柱状图的设计支护形式，巷迫断面布置，见图1，图2
当施工刚过断层时，虽有所重视，但只对锚杆间距的加密，而岩石的厚度已经有所变化，锚杆固定的岩层已经不稳定，由于力的相互作用反而加大了不稳定岩层的离层力，加上顶板来压，而造成大面积胃项
3.2影响据进费道稳定的因素
图1项板支护俯视图
图3方案一：皮带道施工断面图
排件-1608
图2巷道施工断面图
图4方案二：皮带道施工断面图
股情况下，根据煤体强度及层节理发育程度，支护方式综合确定
合理的煤卷断面形状，然而，在地应力突出和地质复杂的条件下，还需正确的支护参数才能改善围岩和道的稳定性。一股情况下，大多数煤媒巷采用平顶矩形道断面，但是，在复杂的地质环境下，只有在地应力主要方向和巷道断面参数两者耦合匹配，才能得到最佳的道围岩系统稳定
性
3.3巷道断面及参数优化
在巷道断面设计时应根据井巷工程的地质条件、水文条件、固岩性质及并巷的用途，在特殊的地质条件下应根据其矿山压力显现规律，确定巷道断面形状及支护参数。以东山煤矿皮带道施工为例。方案一方案二如图3、图4所示。在拱形支护中，常见的支护形式是锚杆和描索的联合支护，形成组合拱。其主要作用是加固拱作用和悬吊作用
3.31岩石的颜向与道走向的夹角较小,L=1.8m的铺杆可以打到稳定岩层中。
如果顶板不破降时，可以设计成方案一，将辐杆的锚人方向与道拱形边缘垂直。然而顶板破碎时方案一铺杆锚入方案就显得不合理，应采用方案二布置参数，由于岩层倾角小，顶板破确时，在相同作用力下，方案锚杆对若体起到的恶吊作用就小于方案二铺入方式。所以，锚杆的瞄人方向应该根据若层的倾向变化而改变
332岩层倾向与巷道走向夹角非常大时，以至于一侧的锚杆锚人不了稳定若层的。组合拱已经失去了原有的平衡，不能起到加固拱和悬吊的作用，由于一边起加固作用，而另一边起分离的作用，所以在设计锚杆支护时，不仅要考虑岩层的厚度，还应考虑到岩层的顾角。在港道的两侧，选择长度不同的锚杆。
4结论
项板事故机理和成固复杂，只考虑单一的条件和支护方式是不可能支护好围岩。特别在斯层、褶曲、裂隙发育的复杂地质条件下，就更有易形成顶板事故。所以，应根据具体的地质条件和岩层实际情况采取榈合的巷道断面形式和参数，才能较好的预防顶板事故的发生。
作者简介：类绍喜(19878-)，土家族，革业于责州大学机械设计制造及其自动化专业，现任责州盘江精煤股份有限公司金佳矿技术科采据设计组组长。