沛城煤矿煤巷锚网支护及顶板事故的预防

王宏军袁伟

［摘要］矿井煤巷锚网支护已得到广泛应用，为防止顶板事的发生，要合理确定锚杆、锚索的支护参数，及时发现事故预兆，加强事故的预防工作。

［关键词］煤矿锚网事故预防

0引言

沛城煤矿所有煤巷均采用锚网支护，自2003年以来已采用锚网支护技术安全掘进两万余米。在煤巷掘进过程中，通过采取合理确定支护参数、强化现场施工管理、顶板监测和后期顶板维护等措施，成功杜绝了煤巷掘进顶板事故，取得显著成效。

1支护作用原理

煤巷锚网支护的作用原理是利用锚网支护，强化和提高巷道顶板一定范围内的岩层的抗剪压能力，形成强化承压拱，抵抗巷道围岩变形，达到支撑巷道的目的。

2支护参数的确定

2.1锚杆支护参数

根据工作面地质条件，参照邻近工作面地质力学评估资料，依据自然平衡拱原理对掘进工作面围岩破坏范围和围岩压力进行计算，并以此为依据，结合其他矿井的生产实践合理确定锚杆支护参数。

2.1.1工作面两巷

断面形状：为不规则五边形，净宽2.8m，净高2.6m，断面7.28m2。

①顶部采用MQT-120型锚杆钻机按设计位置钻孔，钻孔规格为Φ28×2000mm，安装4根Φ18×2000mm的左旋螺纹钢锚杆,靠上帮一个锚杆竖直布置，中间两个垂直顶板布置，靠下帮一个锚杆稍向下倾斜布置。

②两帮采用ZQS-35J2型风煤钻打眼，钻孔规格为Φ26×1800mm，每排安装6个锚杆（上帮四个、下帮2个），垂直煤壁布置，锚杆规格为Φ16×1800mm的圆钢锚杆，螺母规格为M18mm,螺纹长80mm。锚固力不小于40kN，扭力矩大于100N.m。锚固药卷、间排距、梯子梁、金属网、锚杆外露同顶部锚杆。

2.1.2工作面切眼

断面形状：为矩形，净宽2.4m，净高2.2m，断面5.28m2。

①顶部安装4根Φ18×2000mm的左旋螺纹钢锚杆，垂直顶板布置，其它要求同工作面两巷。

②两帮安装4根（两帮各2个）Φ16×1800mm的圆钢锚杆，垂直煤壁布置，其它要求同工作面两巷。

2.2锚索支护参数

锚索根据顶部围岩赋存状态，直接顶为中细砂岩，厚约21m，巷道跨度为2.8m。考虑锚索支护的应力传递作用和结构效应，确定采用低延伸率钢绞线，直径15.24mm，由7根直径5mm钢丝组成，强度1860MPa，破坏负荷不低于260kN。

2.3顶板离层监测仪安装参数

在巷道顶部及三、四角门顶部中间垂直顶板向上打一钻孔，安装顶板离层监测仪，以观测顶板下沉量。同时严格按照三、四角门加固要求执行。安装范围：所有锚网巷道及三、四角门。间隔距离：40m，误差±0.5m。离层监测仪安装应及时，距迎头不大于60m，若爆破时离层监测仪有被破坏危险，则要采取保护措施。安装具体位置：孔深6.3m，用压风吹净孔内煤（岩）粉，外（长）标尺所连棘爪送入孔内5.9--6.1m位置，内（短）标尺所连棘爪送入孔内1.9-2.1m位置，棘爪送后要牵拉钢丝绳，确认棘爪已张开，上好托盘。

3顶板事故预兆

锚网支护煤巷顶板变形过程往往引发一系列压力显现，出现顶板事故预兆：

1、顶板出现局部离层掉渣，在金属网上形成网兜，严重时造成顶锚杆失效。

2、巷道两帮鼓起，顶板下沉，梯形梁开始出现弯曲折叠现象。

3、巷道底板鼓起，轨道变形，顶锚杆断裂，锚杆托盘翻转、变形。

4、顶板岩层断裂频繁，顶板离层监测仪显示离层量加大。

5、锚索承载力增大，锚索托盘变形，严重时锚索断裂失效。

4顶板事故的预防

4.1加强施工现场管理，抓好锚杆锚索的安装质量

炮掘工作面全面推广煤巷光爆技术，充分利用手持式风动钻机钻头直径小和炸药小药卷技术，通过合理调整眼位和药量，尽量减少爆破作业对煤巷两帮的破坏，保证煤岩的完整性。严格按设计要求的角度、间排距钻设锚杆（索）孔，及时锚网支护，当班质量验收员按设计要求检查当班的锚杆（索）的安装情况，不符合要求的要重新补打锚杆。施工打眼时要控制好钻眼深度。网要展开铺平，贴紧顶板和煤帮，用锚杆托盘压紧。锚杆端部必须推至眼底。锚杆、锚索安装，必须按作业规程进行。临时支护要紧跟迎头，严禁空顶作业。矿、区队两级都要建立质量管理机构，区队质量管理小组每班对掘进工作面锚杆、锚索的安装质量进行日常检查验收。

4.2加强顶板观测

锚网支护巷道按设计要求布设顶板离层观测点，断层及围岩破碎带、应力集中区、交岔点等特殊地点加设观测点。顶板离层仪由工区技术员负责及时安装。观测点实行挂牌管理，牌板上写明监测点号、安装人员、安装日期和初始数据，分管工区技术员负责观测数据，填写记录，建立观测档案，并每旬上报观测数据一次。矿负责部门对收集的观测数据进行认真分析，从中总结顶板变化的规律性，对观测数据变化量大的或超过离层临界值的点要察看现场，威胁安全生产时，立即上报主管矿领导并采取相应处理措施。

4.3加强三、四角门支护管理

三、四角门开透窝5m范围内的锚杆要加密。锚索按三角形布置四个。在三、四角门处安装顶板离层仪，安装按作业规程规定要求进行。三、四角门开透窝时要轻打轻放，采用风镐或手镐掘进，严格控制炮眼布置及装药量。

4.4出现顶板事故预兆要及时处理维护

井下作业人员随时观察巷道顶板及煤帮变化情况，一旦发现顶板异常，及时向矿调度室和区队值班人员汇报并采取相应措施。顶板出现局部离层掉渣、顶锚杆断裂时，及时处理网兜、补打锚杆，确保复合顶板的完整性，尽量减小顶板离层的发展。巷道出现两帮鼓起、顶板下沉、梯形梁弯曲折叠现象时，要根据巷道顶板变形程度可采取打木支柱、金属支柱、单体液压支柱等，变形严重时及时进行二次架棚或架设木垛支护。巷道短时间内顶板断裂爆响，锚杆、锚索断裂等顶板活动剧烈活动时，要立即撤出在危险区内所有作业人员，待顶板稳定后，立即对巷道由外往里进行二次架棚支护。根据地质条件及时调整支护密度或变更支护。生产区队要注意观察巷道围岩变化情况，及时向技术部门汇报，工程技术人员要根据地质条件变化随时修改锚网（索）支护密度，在锚网支护不能满足安全生产需要时，立即变更支护形式。

参考文献：

［1］徐永圻主编，采矿学，中国矿业大学出版社，2003.