冒顶区综合处理方法
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摘 要：煤矿掘进工作中遇顶板破碎区、地质构造区较容易发生冒顶事故。冒顶事故处理过程中存在较大安全隐患，如何处理冒顶区恢复正常掘进，是制约巷道掘进作业的难题。本文通过对江仓矿区娘姆特煤矿2013运输顺槽冒落区研究，总结出一套冒顶区处理方法。
关键词：顶板破碎区；地质构造区；冒顶
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.214
1 概况
1.1 2013运输顺槽基本水文、地质情况
2013运输顺槽隶属江仓矿区娘姆特煤矿，江仓矿区属中侏罗世陆相碎屑岩含煤建造。本开采煤层为20煤。2013运输顺槽作业迎头顶板以粉砂岩、细砂岩为主，其次有泥岩和中砂岩等，顶板较破碎。煤层厚度4m-8m ，巷道施工为托顶煤施工，底板为粉砂岩等。
1.2 冒落区基本情况
冒落区为2013运输顺槽Y17点前146米附近，冒落地点煤层由4°起坡至23°，无断层等地质构造。顶板以粉砂岩为主，顶板有少量淋水。可见冒落区为4m*3m，冒落高度不详。经多次出矸未见老顶，冒落矸石为碎岩夹杂少量较大且硬度较硬矸石。
2013运输顺槽巷道断面形状为直墙半圆拱；荒断面：B荒=4.2m，H荒=3.5m，冒落前顶板支采用“锚-网-索”支护。顶板每排6根锚杆，锚杆规格Φ=20mm，L=2600mm，锚杆间距为800mm，排距为750mm，锚索施工在4.4mW钢带空档内，锚索规格Φ=17.8mm，L=8300mm，按照“1-2-1”进行布置。
1.3 冒落区冒落原因分析
经现场勘察分析，冒落原因为煤层突然起坡造成冒落地点成为地质应力集中区，其次是巷道煤层上部顶板破碎裂隙发育较强，施工过程中导致上部顶板破碎煤层裂隙水导通对煤层软化降低了原有支护的支护强度。另外后部开掘巷道高于此处，造成此处地势较低，此冒落地点称为顶板裂隙水出水口，此处岩层吸水膨胀致使原有支护强度减弱加速顶板冒落。综合以上几点原因导致该地点原有支护不能满足巷道支护要求，造成施工合格巷道的后期冒落。
根据2013运输顺槽顶底板地质条件结合以前施工经验，决定对此处采取注浆、桩楔法、架棚进行联合施工，确保施工安全与施工效率。
2.1 注浆
通过超前预注浆后，浆液经挤压或渗透到煤体裂隙中固结后，将冒落区碎岩进行胶结，利用浆液把围岩的各种弱面充实、重新胶结起来，使裂隙面的刚度和抗剪强度都得到很大提高，增强围岩的自身承载能力。注浆材料选用马格尼。马格尼是双组份的无溶剂型改性聚氨酯胶液，根据它们主要物性指标按一定体积配比（1：1）混合后注入煤体。注浆孔布置参数如图一所示，巷道正顶布置一个钻孔孔深6米，两侧各布置两个钻孔，钻孔间距1m.拱肩各布置一排，孔深6米。施工角度以巷道原有廓线为基线，外向60度进行施工。
2.2 桩楔法施工
顶板注浆由于作业地点受淋水、顶板破碎等影响。顶板固结效果不佳，施工过程中缩小间排距顶板，仍无法对顶板有效进行控制，为减少顶板冒落矸石采取桩楔法施工。沿迎头巷道拱顶轮廓线位置，穿过最靠前一架棚上方间距200mm延巷道方向按15°仰角打设L=2000mm、Φ=50mm管子或采用支护用等强锚杆锚杆形成一道超前档矸假顶，将前方冒落区临时支护起来，减少冒落区碎岩冒落，为下步架棚创造条件。
2.3 架棚
（1）要求所架设的棚子，U钢棚距不超过800mm，棚腿使用锚索（锚杆）梁固定在帮上，形成一个整体，防止倒棚。
（2）采用U钢进行联合支护：支架净宽4300mm、净高3500mm，每架U钢由3节组成，安装时搭接长度不少于400mm。14#槽钢作为撑拉杆，数量7根，撑杆长度1100mm，根据实际情况地面加工，用直径16mm专用螺杆和螺母与U钢连接固定，螺母 要先上平垫，槽钢撑杆均匀布置在U钢内侧，位置为正顶、45°两帮肩、起拱、位置共7根。支架后出现大面积空帮、空顶处，直接用半圆木摆“井”字架接顶、褙牢，严禁空帮空顶。
3 结束语
顶板危害历来是威胁煤矿安全生产重要因素，由于地质条件的多变和井下施工环境的复杂性以及管理中的不足导致顶板事故时有发生，威胁施工人员安全、影响经济效益。抓好煤矿顶板安全，应从源头入手以预防为主对特殊地质构造、顶板破碎地段实行预注浆、加强支护的措施预防冒顶事故的发生。对冒顶区的处理首先要进行合理分析，根据冒落区具体情况采取有效的措施。施工过程严格执行安全第一、由外及里的原则进行处理。处理完毕要加强对冒落区巷道变形的监测，避免由于上部煤矸冒落造成上部煤、岩层的应力二次活动造成二次危害。
参考文献：
[1]徐永圻.煤矿开采学（修订本）[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.
[2]李世平等.岩石力学简明教程[M].北京：煤炭工业出版社，1996.
作者简介：赵浩（1988-），男，河南夏邑人，助理工程师，主要从事掘进技术工作。