摘要：陳壢煤礦年巷道掘進(jìn)工程量近4000m，主采煤層為B5煤層。文章根據(jù)陳壢煤礦巷道支護(hù)方式的研究，尋找適用于陳壢煤礦的支護(hù)方式，對(duì)礦井安全生產(chǎn)管理和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：煤礦；巷道支護(hù)方式；冒頂事故；預(yù)防措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TD327 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0088-02

1 礦井基本概況

（1）陳壢煤礦原為地方小煤礦，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3t/a，2010年由福建省能源集團(tuán)整合并購(gòu)，2011年進(jìn)行擴(kuò)建，生產(chǎn)能力提升為6萬(wàn)t/a，2012年投產(chǎn)。年巷道掘進(jìn)工程量近4000m，主采煤層為B5煤層，煤層變化大，斷層多，傾角平緩，圍巖穩(wěn)定性級(jí)別跨度大，導(dǎo)致安全隱患的不穩(wěn)定因素很多。

（2）由于開(kāi)采單一煤層，煤層薄，迫使礦井加快掘進(jìn)速度，以保證正常的生產(chǎn)接替。

（3）礦井規(guī)模小，巷道萬(wàn)噸掘進(jìn)率高，生產(chǎn)成本高。支護(hù)費(fèi)用在礦井生產(chǎn)成本中占有一定的比例。

（4）開(kāi)采技術(shù)條件。礦區(qū)開(kāi)采煤層的頂?shù)装鍘r性為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，底板巖性為細(xì)砂巖；一般較穩(wěn)定，很少出露坍塌、冒頂現(xiàn)象。局部受斷層破壞的地段巖性較破碎，頂板較易垮落。礦井在開(kāi)拓過(guò)程中，遇這些地段易產(chǎn)生冒頂、片幫等工程地質(zhì)問(wèn)題。此外，當(dāng)?shù)叵虏煽諈^(qū)形成后，若處理不當(dāng)，會(huì)引起采空區(qū)變形，進(jìn)一步擴(kuò)展延伸波及地表產(chǎn)生裂縫、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。

2 陳壢煤礦巷道支護(hù)方式現(xiàn)狀

陳壢煤礦從1997年開(kāi)始生產(chǎn)以來(lái)就對(duì)巷道支護(hù)方式進(jìn)行試驗(yàn)，主要有以下七種：

2.1 木支架

在礦井投產(chǎn)初期，很多技術(shù)資料不全，當(dāng)時(shí)的礦木價(jià)格比較低，一般的巷道支護(hù)采用木支架進(jìn)行支護(hù)。主要的優(yōu)點(diǎn)：支護(hù)方便，速度快。缺點(diǎn)：使用時(shí)間短，有時(shí)不到半年就腐爛了。隨著礦木價(jià)格的提高，采用木支架的成本費(fèi)用也逐步提高。

2.2 水泥支架

為了降低生產(chǎn)成本，陳壢煤礦從1999年開(kāi)始進(jìn)行水泥支架的試驗(yàn)工作。采用鋼筋混凝土預(yù)制，經(jīng)過(guò)礦井現(xiàn)場(chǎng)使用，從1999年至2008年的10年間，共使用接近8000架。主要優(yōu)點(diǎn)：成本低，可以重復(fù)使用。缺點(diǎn)：比較笨重，架設(shè)難度大，占用巷道的面積大。在巖性比較破碎的地點(diǎn)，不能使用。

2.3 鋼管支架

為了降低生產(chǎn)成本，在巖性比較好，但是又需要支架的地點(diǎn)，采用鋼管支架。通過(guò)礦井的使用試驗(yàn)，效果也比較好。主要優(yōu)點(diǎn)：成本低，架設(shè)方便。缺點(diǎn)：在巖性破碎、壓力稍微大一些的地點(diǎn)不能使用。

2.4 砌碹

采用片石和混凝土砌碹。主要優(yōu)點(diǎn)：不論壓力多大，都可以承受。缺點(diǎn)：造價(jià)高，成本高。只有在巖性破碎和斷層破碎帶時(shí)采用。

2.5 噴漿

在巷道巖性比較好的地點(diǎn)，采用噴漿支護(hù)效果較好。主要優(yōu)點(diǎn)：速度快，成本低。缺點(diǎn)：在巖性破碎地點(diǎn)不能使用。

2.6 無(wú)腿棚

在巷道兩幫比較牢固，頂板破碎地段可以使用。主要優(yōu)點(diǎn)：成本低，架設(shè)快。缺點(diǎn)：受到條件限制，適用性

較差。

2.7 金屬支架

最近幾年推廣“以鋼代木”，我礦也推廣使用。當(dāng)前，礦井在用的金屬支架大約1000架。主要優(yōu)點(diǎn)：安全適用，可以重復(fù)使用，架設(shè)方便。缺點(diǎn)：成本高，初期投資

加大。

3 冒頂事故的預(yù)防和巷道支護(hù)方式的選擇

3.1 冒頂事故的基本特點(diǎn)及原因

3.1.1 發(fā)生冒頂事故的特點(diǎn)。陳壢煤礦冒頂?shù)攸c(diǎn)主要發(fā)生在地質(zhì)條件變化的地段，如小斷層、巖性破碎、頂板裂隙發(fā)育等等。冒頂?shù)攸c(diǎn)都發(fā)生在成巷部分，交叉點(diǎn)段，且大多有明顯預(yù)兆，如巷道變形量大，片幫、支架變

形等。

3.1.2 冒頂事故的原因。對(duì)地質(zhì)條件變化跟蹤不到位，不能及時(shí)掌握和了解施工現(xiàn)場(chǎng)的頂板情況，無(wú)法采取及時(shí)有效的措施來(lái)應(yīng)對(duì)。在落實(shí)巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，簡(jiǎn)單地把金屬支架改為鋼管支架，降低支護(hù)等級(jí)，片面強(qiáng)調(diào)支護(hù)成本，忽視技術(shù)問(wèn)題。施工質(zhì)量控制監(jiān)測(cè)流于形式，片面強(qiáng)調(diào)進(jìn)尺考核，特殊地段設(shè)計(jì)的支護(hù)方案落實(shí)不到位，成巷后出現(xiàn)的問(wèn)題責(zé)任不明、職責(zé)不清，因此必須系統(tǒng)的研究，并提出一套科學(xué)、合理、可行的巷道支護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)技術(shù)的本質(zhì)安全。

3.2 巷道頂板事故的預(yù)防

巷道支護(hù)的目標(biāo)是在盡量低的支護(hù)成本條件下使巷道圍巖穩(wěn)定，防止圍巖產(chǎn)生危害性塌落，并保持有足夠的使用斷面。其特點(diǎn)是：

3.2.1 圍巖松軟、破碎，節(jié)理發(fā)育，支護(hù)的對(duì)象是煤巖體，特別是兩幫煤體既松軟又性脆，圍巖穩(wěn)固性差。

3.2.2 受地質(zhì)構(gòu)造影響，在同一條巷道內(nèi)圍巖結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)變化較大，構(gòu)造應(yīng)力也有很大差別，圍巖分類(lèi)可能相差1～2類(lèi)，需要采取不同的支護(hù)方式和參數(shù)。

3.2.3 在構(gòu)造強(qiáng)烈作用下圍巖變形劇烈，絕對(duì)變形量達(dá)到500～1500mm以上，一般為正常巖巷的幾倍到幾十倍。

3.2.4 巷道工程量大，服務(wù)時(shí)間短，支護(hù)結(jié)構(gòu)必須簡(jiǎn)單實(shí)用、造價(jià)低廉。這些特點(diǎn)決定了安全可靠性研究必須充分考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性。

3.3 巷道支護(hù)方式的選擇

3.3.1 設(shè)計(jì)中考慮井巷位置和支護(hù)方式。在設(shè)計(jì)中，選擇在堅(jiān)硬巖體內(nèi)進(jìn)行井巷工程布置，并從施工和維護(hù)角度加以充分考慮；避免在應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)布置巷道，要求兩條巷道間留足煤巖柱；若工程需要又無(wú)法避開(kāi)弱面或破碎部位布置時(shí)，選擇巷道軸向應(yīng)與主要一組弱面或破碎帶的走向成直交或交角大于45°，盡量降低坍塌的危險(xiǎn)性。

3.3.2 礦井的主要巷道如主井、風(fēng)井、運(yùn)輸石門(mén)、車(chē)場(chǎng)以及后期的軌道上下、人行下山及硐室均布置于巖層底板，采用錨噴支護(hù)，構(gòu)造擠壓帶，巖石破碎時(shí)采用拱碹

支護(hù)。

3.3.3 斷面較大的巷道和交岔點(diǎn)，圍巖條件比較差時(shí)一般為砼砌碹支護(hù)。井下配電所等硐室，采用砼拱碹

支護(hù)。

3.3.4 運(yùn)輸巷及回風(fēng)巷沿煤布置，采用金屬支架

支護(hù)。

3.3.5 回采工作面采用木支護(hù)，傾角較大時(shí)，應(yīng)注意預(yù)防木支柱或木棚傾倒，遇底板松軟時(shí)支柱應(yīng)穿鞋。煤層特厚地段，合理選擇采煤方法，加強(qiáng)工作面支護(hù)。

3.3.6 采煤工作面采用全部冒落法管理頂板，生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)頂板管理，確保安全生產(chǎn)。特別在頂板初次來(lái)壓前，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，嚴(yán)防初次來(lái)壓壓垮工作面。

3.3.7 采掘工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)，及時(shí)支護(hù)采掘面。加強(qiáng)支架的維修，始終保持井巷支護(hù)的完整性。作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)敲幫問(wèn)頂，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程。

4 應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)陳壢煤礦適用的巷道支護(hù)方式的研究，基本解決巷道支護(hù)方式的安全可靠問(wèn)題，形成一套科學(xué)合理、有效實(shí)用的具有陳壢煤礦特色的巷道支護(hù)技術(shù)體系，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 福建省華廈建筑設(shè)計(jì)院.武夷山陳壢煤礦有限公司陳

壢煤礦擴(kuò)建工程初步設(shè)計(jì)及安全專(zhuān)篇設(shè)計(jì)[S].2011.

[2] 煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)介：鄭祥生（1965—），男，福建南平人，福煤（邵武）煤業(yè)有限公司陳壢煤礦生產(chǎn)股副總工程師，地質(zhì)工程師，研究方向：地質(zhì)。endprint