高阳煤矿锚杆（喷）支护巷道冒顶事故原因浅析

王荣生
（汾西矿业集团公司，山西省介休市，032000）

　　摘　要　锚杆（喷）支护技术是煤炭与冶金 行业降低成本、快速施工、保证安全、提高效益的首选支护方式。为进 一步发展这项技术，纠正使用过程中存在的问题，本文对高阳煤矿的几起冒顶事故原因进行 了剖析。

　　关键词　锚杆（喷）支护　冒顶原因　事故分析

　　锚杆（喷）支护技术改变了传统巷道的被动支护方式，是巷道支护的一次革命。高阳煤 矿1992年在掘进6106回采工作面两顺槽巷道中试用锚杆支 护获得成功，并逐渐在全矿掘、开巷道推广，取得了良好的经济效益。 但是，在高阳煤矿已投入使用或正 在施工的锚杆（喷）支护巷道中，陆续发生了几起冒顶事故，给安全生产带来了负面影响， 也给大面积推广应用锚杆（喷）支护技术造成了困难。为使这项技术能够发挥更大效能，减 少和杜绝不安全因素，现就这几起锚杆（喷）支护巷道冒顶事故原因进行简要分析。

　　1　冒顶情况

　　1.1　采一队7123材料巷冒顶

　　2000年7月17日，采一队7123材料巷在距回采工作面60m处发生冒顶，冒顶范围为长×宽 ×高＝4.8×2.8×3.2m。该巷道掘进支护使用锚杆支护，矩形断面，顶上为树脂锚杆 ，16×1600mm端头锚固，“三·四”花型布置，两帮采用38×1200mm对楔式木锚杆， “一·二”花型布置，间、排距均为800mm，巷道断面积为6.72m2。该巷道1#煤直接顶 为粉砂岩，厚度4.0～5.0m（含石英、长石、砾岩、植物化石），属中等稳定岩层。见图1 。

　　1.2　采六队4306运输巷冒顶

　　2001年3月25日，采六队4306运输巷在距回采工作面80m处发生冒顶，冒顶范围为长×宽 ×高＝4.2×3.1×1.8m。4306工作面于2000年4月10日掘进完工后移交回采队，该段冒 顶巷 道支护与7123材料巷相同，其3#煤直接顶为粉砂岩，含石英、长石砂岩、砾岩、泥岩、植 物 化石，属Ⅳ类岩层，厚度为4.0～5.0m，其冒顶最高处刚好为厚0.2m左右的泥岩层。见图2。

　　图1　7123材料巷冒顶剖面图及顶板岩性图（略）

　　1.3　开二队东回风巷冒顶

　　2001年7月26日，开二队东回风巷零点班在距掘进工作面7.0m处巷道发生冒顶，冒顶范围为 长×宽×高＝9.8×3.3×3.0m。东回风巷为锚喷支护巷道，半圆拱断面，巷道断面积 为 8.62m2，该段巷道正处于无炭柱地带，围岩成形差，有砂砾岩、间夹有黄土、泥岩，结构 松散。见图3。

　　2　冒顶原因

　　以上3起冒顶事故，尽管发生冒顶的时间、地点以及支护情况、顶板情况有所不同，但 发生冒顶的原因既有共同性，又有差异性。其共同性在于：(1)巷道施工 质 量不过关。具体表现在巷道施工过程中锚杆间排距过大，达850～1000mm，降低了锚杆的支 护强度；巷道成形差，致使顶锚、帮锚初锚效果差；巷道铺网质量差，或未加铺金属网，造 成围岩裸露面积大，加速了围岩风化、剥离、脱落速度；树脂药卷凝固，胶结存在问题，在 冒顶现场可观察到金属杆体未与树脂药卷胶合在一起的数根锚杆，说明搅拌时间未达到“均 匀搅拌30s”的要求。(2)顶板岩性不坚硬。如7123材料巷、4306运输巷均为粉砂岩，含植物 化石、砾岩、长石等；东回风巷在无炭柱地带施工，致使锚固效果差，顶板“复合拱”难以 形成。

　　图2　4306运输巷冒顶剖面图及顶板岩性图（略）

　　同时，这三起冒顶事故的形成又各有其不同的原因：(1)4306运输巷由于上覆1#、2#煤 工 作面已采完，原有岩层完整性遭到破坏，使上覆岩层承压大；相邻4304工作面、4308工作面 刚采完5个月左右，存在对巷道的动压影响；(2)4306运输巷直接顶上方1.6m处有一层 厚0.2m的泥岩，致使锚杆端头未能打在坚硬的岩层中，如果将锚杆加长400mm，则可解决此 类问题。(3)东回风巷冒顶正处于无炭柱地带，其支护方法单一，锚杆应加密，同时应采用 锚 喷＋支架，或锚喷＋小孔径锚索联合支护，以加强支护强度。小孔径锚索可采用7股5mm高 强度钢绞线，安装深度可根据顶板岩性选择6～10m之间。 (4)东回风巷锚喷及时性差。巷道在开挖、围岩暴露两天后仍没有初喷，造成围岩裸露、风 化 、脱落。(5)锚杆支护巷道顶部锚杆角度没有达到设计要求，规程要求靠巷道边帮侧锚杆有 小于75°的倾角，而对7213材料巷和4306运输巷冒顶的观察，不同程度有角度不准的现象。

　　图3　东回风巷冒顶剖面图及顶板岩性图（略）

　　综上所述，锚杆支护巷道冒顶的原因归纳有以下几点：(1)支护方式单一，不适应巷道支 护的需要；(2)施工质量差，锚杆支护效果差，锚固力未能达到设计要求；(3)特殊地段未能 采 用相应措施，如加密支护，采用混合支护或加长、加粗锚杆；(4)锚杆（喷）支护巷道的及 时 支护未能跟上，造成锚杆支护“组合拱”作用失效，致使围岩局部脱落而导致压缩带整体承 压能力降低。

　　3　相应对策

　　为确保锚杆（喷）支护巷道能有效、主动承载，满足支护要求，应着重抓好以下几点：

　　（1） 及时锚喷。锚杆（喷）巷道必须做到及时支护，及时喷浆，尽量减少围岩的裸 露时间，必须保证锚杆的预紧力和安装质量，保证施工质量。锚杆支护巷道必须铺设金属网 假顶。

　　（2） “三径”匹配。锚杆钻孔、杆体、树脂锚固剂的“三径”合理匹配，可使锚杆对围岩 的加固获得最佳效果。研究表明，锚杆钻孔和杆体的直径差为5～8mm时为最佳匹配。

　　（3） 合理支护。合理选择锚杆（喷）巷道的支护方式。对不同围岩、不同用途与 服务年限采用不同的支护方式，以期达到最佳的支护效果。

　　（4）加强监测。 对巷道围岩实施监测，是保证锚杆（喷）支护技术的必要手段。 因此 ，应有一支监测手段先进、安全、结果准确的质量检查队伍。