锚网支护巷道冒顶原因浅析

锚网支护巷道冒顶原因浅析 兖矿集团公司南屯煤矿 　张世国 　赵金明 摘 　要 　全煤锚网支护巷道冒顶事故时有发生 ,该文从技术和管理角度分析冒顶事故发生的原因 ,并提出了预防措施。 关键词 　锚网支护巷道 　冒顶 　地应力 　锚固 　　锚网支护是一种主动支护形式 ,具有加固围岩、提高支 撑能力的特点 ,这种支护形式效果好、成本低 ,有利于生产矿 井实现高产高效。但巷道遇到顶板煤层松软、顶板含有软弱 夹层、地质构造、地应力等影响时 ,若锚网支护采取不当 ,容 易发生冒顶事故 ,影响安全生产。 1 　锚杆支护作用机理 传统的锚杆支护理论很多 ,例如悬吊理论、组合拱理论 等。近年来 ,已有更多、更先进的锚杆支护理论得到验证实 施 ,例如松动圈理论。 1. 1 　以松动圈为基础的围岩松动圈分类 巷道开挖后围岩应力超过围岩强度 ,围岩即产生松动 圈 ,根据围岩松动圈LP 的大小 ,将巷道支护围岩松动圈分为 小松动圈 (0 < LP < 400mm) 、中松动圈 (400 < LP < 1500mm) 和 大松动圈 (LP > 1500mm)三类 ,并分别提出三种不同松动圈的 支护机理及方法。 1. 2 　支护的最佳时间 深部巷道锚杆刚柔耦合支护理论根据位移反分析原理 , 确定支护系统二次组合支护的最佳时间 ,在关键部位实施支 护体和围岩的再次结合 ,最大限度地发挥围岩的自承能力 , 从而使支护体对围岩的支护力降到最小。 2 　巷道冒顶原因分析 2. 1 　地质因素 2. 1. 1 　岩性 　厚度 　粘结力 巷道顶板粘结度差 ,层厚不到 2. 0m ,单向抗压强度低。 当岩层断裂后 ,锚杆不能对岩石起到加固作用 ,锚固范围内 不能形成强度足够大的锚固拱 ,岩块在自重力和外部压力的 作用下下沉 ,特别是当粘结度差的岩层位于锚固范围以外 时 ,锚固拱不能对上覆岩层形成支撑 ,形成压垮形冒顶事故。 2. 1. 2 　滑移面 该滑移面纵向抗剪切力较小 ,下移顶板岩层沿滑面断 裂 ,周围岩体不能对下移岩体形成支撑 ,以动载荷方式作用 在锚杆上 ,使锚杆受力加大。锚杆强度过低时 ,将锚杆拉断 , 造成冒顶事故。 2. 1. 3 　断层 　褶曲 巷道位于断层、褶曲构造的局部时 ,该区域内顶板裂隙 发育 ,实施锚网支护时 ,单根锚杆不能形成较大的应力圈 ,组 合锚杆没有形成锚固岩梁 ,受顶板岩石的自重或外部应力的 作用 ,造成锚杆失锚引起巷道冒顶。 2. 1. 4 　节理发育 岩层节理发育 ,锚杆托盘紧固不好 ,锚杆缺少预紧力 ,造 成煤 (岩)体脱落 ,锚固上方不能形成整体岩层 ,当顶板下沉 , 节理裂隙断裂 ,形成剪切破坏面 ,致使锚杆失锚 ,造成垮落型 冒顶。 2. 2 　工程质量 锚网过程中锚杆间排距过大 ,锚杆预紧力不够 ,钢梯强 度不够 ,金属网连接过稀 ;施工过程中锚固剂操作不符合要 求 ,锚固剂药卷与孔壁、药卷与杆体之间没有形成较强的粘 结力 ,引起冒顶事故。 2. 3 　锚固材料 锚杆杆体强度不够 ,特别是杆体外部螺纹部分强度降 低 ,锚固剂不合格 (过快或过慢) ,也容易引起冒顶事故。 2. 4 　地应力影响 当施工巷道位于采面动压影响区、冲击地压影响区时 , 受压力影响 ,将锚固范围内及以上岩体破坏 ,形成垂直裂隙 , 锚杆不能支撑强大的地应力 ,造成大面积冒顶。 3 　预防措施 3. 1 　掌握地质资料 巷道施工前必须掌握地质资料 ,通过各种途径摸清地质 构造及顶板结构 ,查清是否有地应力影响 ,并及时标注在地 质图上 ,以便施工时采取适当的安全技术措施。 3. 2 　分析地应力影响 巷道埋藏大于 500m时往往受到冲击地压的影响或临近 工作面动压影响 ,工作面老顶岩梁处于活跃期 ,此时应采取 较强的支撑式支护与锚网支护相结合的复合支护方法。 3. 3 　锚杆支护设计的科学性 近年来煤巷锚杆支护设计采用先进的动态信息设计方 法 ,克服了以往工程类比法与理论计算法的局限性 ,具有良 好的可操作性、经济性和安全性。 3. 3. 1 　围岩地质力学评估 围岩地质力学评估是全锚支护设计的重要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ,其主要 方法为采用孔岩心测量出施工巷道的地质情况、围岩性质、 142002 年第 4 期 　　　　　　　　　　　　　山东煤炭科技 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 金桥煤矿深厚表土层冻结凿井施工研究 济宁矿业集团有限公司 　王克理 摘 　要 　以金桥煤矿主副井筒为例 ,研究分析了深厚表土层下凿井 ,在冻结、井壁结构设计、施工组织设计诸方面的技术要 点 ,为今后深井建设提供了借鉴。 关键词 　深厚表土层 　冻结 　凿井 　　济宁市金桥煤矿设计产量 0. 6Mt/ a ,采用立井开拓。主、 副井筒直径为 4. 5m和 5. 0m ,最大掘进荒径为 7. 5m和 8. 2m , 最小掘进荒径为 6. 3m 和 6. 8m ,在冲积层中用冻结法施工 , 冻结段井壁生根位置为 410m。要求主井先开工 ,副井 3 个月 后开工。井筒穿过的冲积层总厚度约 376. 35m ,从浅部到深 部有多层强膨胀粘土 ,且冻结强度低 ,蠕变性能较好。与国 内已施工的深冻结井相比 ,不但冲积层厚度是最大的 ,而且 冻结性能差的粘土和含水砂层埋藏深。 1 　冻结 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 的研究与分析 1. 1 　地层特征的分析 据地质报告和井检孔资料 ,井筒位置的松散表土层厚 376. 35m ,其中大部分为粘性土层 ,尤其在 200m 以下粘土层 比例高达近 90 % ,表土层有三个含水层组 ,最深的在底部。 表土层下面为强风化带 ,深度 384. 7m ,其电测强度很低 ,与上 部粘土层接近。弱风化带深度为 412. 63m ,以下为稳定基岩。 该井的不稳定地层有以下特点 : (1)表土层厚度大 ,而且整个土性都较差 ,特别是由于深 部松散粘土层含水砂层交替 ,一旦浅部冻结管发生断裂 ,深 部的掘砌施工将会十分困难。 (2)粘土层有强膨胀性。根据检查孔送验资料可知 ,其 自由膨胀率大 ,如深 204～207m ,245～256m ,262～264m和 276 ～283m粘土的自由膨胀率超 100 % ,最大达 135 % ,说明该井 冻结施工也将面临冻结管断裂和外层井壁压坏的严重威胁。 而且深 333～349m 及 374～376m 粘土的自由膨胀率分别达 96 %和 83 % ,强膨胀性粘土埋藏比别的井要深得多。 (3)表土层底部的粘性土一般含有砂质 ,预计冻土的蠕 变较弱 ,这将给冻结施工创造有利条件。除个别土层外 ,大 部分含水量适中 ,也有利冻结 ,但其中有几层土 (120～130m , 243～257m ,262～264m)含水量超过 30 % ,不利于迅速形成冻 结壁 ,而且可能出现局部冰夹层影响强度。 围岩强度、围岩结构和地应力状况 ,测取每层岩石的性质、厚 度、单向抗压强度。计算标注出施工巷道的最大水平应力 , 最小水平应力 ,垂直应力的方向、大小。 3. 3. 2 　初始设计 初始设计时为减少水平应力对巷道支护的影响 ,在条件 允许的情况下 ,尽可能使巷道掘进方向与最大水平应力方向 平行 ,将各测取数据输入计算机进行计算 ,多方案比较 ,得出 合理的锚杆支护初始设计。 3. 3. 3 　井下检测与信息反馈 初始设计在井下实施后 ,必须进行全面的检测 ,获取巷 道围岩及锚杆的各种变形及受力状况 ,分析巷道的安全程度 并修正设计 ,检测的主要内容为巷道表面位移、顶板离层情 况、巷道深部位移、锚杆受力状况。 根据检测结果中深浅部顶板离层值、锚杆受力情况、顶 板多点位移情况、两帮相对移近量和两帮多点位移情况 ,分 析判断围岩变形 ,确定锚杆支护的合理性。 3. 3. 4 　日常检测 对施工巷道进行日常检测 ,发现问题及时修改支护参 数 ,确保支护安全可靠 ,杜绝冒顶发生。 3. 4 　支护材料的选择 使用高强螺纹钢锚杆一次上紧螺帽 500mm 超快树脂锚 固剂、金属网及钢带。 3. 5 　搞好施工质量 施工时严格按要求进行操作 ,杜绝巷道超宽 ,特殊地点 应采取特殊方式加强支护 ,严格工程质量验收 ,及时对施工 锚杆进行拉拔力检测。 4 　注意事项 (1)过断层、褶曲轴部等地质构造带 ,巷道遇淋水、煤层 顶板风化带、交叉点等压力集中区 ,应慎用锚网支护。 (2)位于采面后顶板压力活跃区的巷道、高应力集中区 的巷道、受冲击地压影响的巷道 ,应禁用锚网支护 ,确须使用 必须采取支撑式加强支护措施。 (3)使用锚网支护时 ,必须加强对巷道的矿压观测 ,发现 顶板离层加大 ,锚杆受力聚增 ,巷道表面位移增大时 ,必须采 取支撑式支护。 作者简介 　张世国 　1970 年出生 ,山东胶州市人 ,1992 年毕 业于山东矿业学院采矿工程系 ,工程师。 24 山东煤炭科技 　　　　　　　　　　　　　2002 年第 4 期 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net