1 概況
付村煤業(yè)公司井田位于滕南煤田南部,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬t/a,主采3上和3下煤層,以綜采為主。三層煤直接頂板和底板為砂質(zhì)泥巖,F(xiàn)=4~6;老頂為細(xì)砂巖,F(xiàn)=8~10。三層煤平均埋藏深度500m左右,煤體硬度F=1.0~2.0。
自1998年礦井試生產(chǎn)以來,在回采巷道中廣泛采用了煤巷錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù),巷道一般設(shè)計(jì)為矩形,軌順和運(yùn)順一般寬為4.2m,高為3.2m;切眼寬為7.2m,高為2.6m。其主要支護(hù)參數(shù)為:頂支護(hù)為掛菱形金屬網(wǎng),鋪鋼梯,安裝大螺紋樹脂錨桿,鋼梯排距800~1000mm;錨桿間距760mm,排距800~1000mm,頂錨桿規(guī)格Φ20×2200mm。幫支護(hù)為掛菱形金屬網(wǎng),安裝普通鋼筋錨桿,錨桿間距800mm,排距800~1000mm,錨桿規(guī)格Φ14×1600mm。
自采用錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)以來,曾發(fā)生過兩次較大型冒頂事故,一是東二輔助采區(qū)皮帶巷道冒頂事故,二是3上205切眼冒頂事故。其中:在3上205切眼冒頂事故中死亡一人,對公司的安全生產(chǎn)工作造成不良影響。因此,我們對煤巷錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)結(jié)合付煤礦井實(shí)際進(jìn)行研究、總結(jié),對各項(xiàng)支護(hù)參數(shù)加以修正,使頂板隱患消滅在萌芽之中。
2 冒頂原因分析
2.1 冒頂特點(diǎn)
從礦井發(fā)生的冒頂事故來看,煤巷錨網(wǎng)支護(hù)巷道的冒頂具有四個(gè)顯著特點(diǎn),一是在進(jìn)行巷道施工時(shí),由于圍巖裂隙發(fā)育,出現(xiàn)局部片幫掉頂,頂幫不平整,造成部分錨桿托盤不能密貼壁面,支護(hù)質(zhì)量明顯下降。二是冒頂前巷道圍巖顯示不穩(wěn)定狀態(tài)的一些特征,如:煤炮頻率、巷道收斂變形速度不減等。三是冒頂?shù)暮穸燃懊娣e較大,兩起冒頂事故的冒頂面積皆在20m2以上,巷道冒頂長度皆在5m以上,冒頂厚度皆在2m以上,沒有出現(xiàn)錨桿被拉斷的現(xiàn)象。四是冒頂事故皆發(fā)生在一些特殊地點(diǎn),如:斷層及圍巖破碎帶(3上205切眼,東二輔助采區(qū)皮帶巷)應(yīng)力集中區(qū)、穿層巷道(東二輔助采區(qū)皮帶巷),巷道寬度較大(3上205切眼)。
2.2 原因分析
巷道開鑿以后,當(dāng)圍巖應(yīng)力大于圍巖強(qiáng)度時(shí),圍巖發(fā)生破裂,出現(xiàn)了圍巖松動(dòng)圈,巷道處于不穩(wěn)定狀態(tài),必須進(jìn)行人工維護(hù)。松動(dòng)圈的大小與圍巖應(yīng)力和圍巖強(qiáng)度密切相關(guān),當(dāng)巖性相同時(shí),圍巖應(yīng)力越大,松動(dòng)圈越大;當(dāng)圍巖應(yīng)力相同時(shí),圍巖強(qiáng)度越高,則松動(dòng)圈越小,反之則大(松動(dòng)圈厚度可用超聲波松動(dòng)圈測試儀或者多點(diǎn)位移計(jì)測試出來)。為了保持巷道圍巖相對穩(wěn)定性,根據(jù)圍巖松動(dòng)圈厚度的不同,可采用不同的支護(hù)方式及支護(hù)強(qiáng)度。付村煤業(yè)公司煤巷錨網(wǎng)支護(hù)初始設(shè)計(jì)是基于中等松動(dòng)圈(LP=0.4~1.5m)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在一般巷道中,初始設(shè)計(jì)所提供的支護(hù)強(qiáng)度能夠滿足巷道安全要求,巷道處于穩(wěn)定狀態(tài)。但當(dāng)巷道受斷層、應(yīng)力集中、巷道寬度增大等因素影響時(shí),或圍巖強(qiáng)度降低,或圍巖應(yīng)力增大,或二者兼而有之,出現(xiàn)了圍巖松動(dòng)圈的進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)圍巖松動(dòng)圈厚度達(dá)到一定范圍時(shí),特別是超出了錨桿的錨固范圍時(shí),初始設(shè)計(jì)所提供的支護(hù)強(qiáng)度滿足不了巷道安全要求,巷道處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
分析認(rèn)為,付村煤業(yè)公司煤巷錨網(wǎng)支護(hù)巷道冒頂?shù)母驹蛟谟诋?dāng)巷道施工后,由于受斷層、應(yīng)力集中、巷道寬度增大等因素影響,造成巷道圍巖松動(dòng)圈厚度大大增加,超出了錨桿錨固范圍,再則受當(dāng)時(shí)技術(shù)手段(主要為監(jiān)測手段)的制約,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)頂板安全隱患,導(dǎo)致了巷道頂板大面積、高厚度離層,釀成冒頂事故的發(fā)生。