巖層組合劣化型非穩(wěn)定巖層變厚超過(guò)錨桿索課件

1、煤礦巷道冒頂機(jī)理及防治1、近幾年我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況事故死亡人數(shù)2002年6995人，2005年5938人，2006年4746人；2007年3786人事故起數(shù)和死亡人數(shù)大幅度下降百萬(wàn)噸死亡率2001年5.128；2005年2.811；2006年2.041；2007年1.485頂板事故導(dǎo)致的人員死亡人數(shù)占首位2006年16月份煤礦事故類(lèi)別分析大部巷道錨桿支護(hù)參數(shù)過(guò)于保守同一煤層錨桿支護(hù)參數(shù)基本相同，造成大多數(shù)區(qū)域（60%以上）錨桿參數(shù)過(guò)于保守，支護(hù)密度過(guò)大，支護(hù)材料浪費(fèi)。局部區(qū)域錨桿支護(hù)強(qiáng)度不足由于頂板結(jié)構(gòu)的變化，局部區(qū)域( 大約0.05%)錨桿支護(hù)強(qiáng)度不足，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)在幾百米長(zhǎng)的巷道中發(fā)生個(gè)

2、別冒頂事故，說(shuō)明錨桿設(shè)計(jì)支護(hù)強(qiáng)度不足。主要原因：不能根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)的變化有針對(duì)性地設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)。2、錨桿支護(hù)巷道頂板事故原因18個(gè)礦區(qū)調(diào)研結(jié)果開(kāi)灤、鐵法、大同、汾西、潞安、晉城、邢臺(tái)、平頂山、鶴壁、鄭州、徐州、淮南、淮北、兗州、新汶、邯鄲、焦作、義馬等（1）巖層組合劣化型 非穩(wěn)定巖層變厚超過(guò)錨桿（索）長(zhǎng)度冒頂原因:直接頂板泥巖厚度由設(shè)計(jì)時(shí)的4.4m變?yōu)槊绊敃r(shí)的6.3m, 超過(guò)了設(shè)計(jì)的 錨索長(zhǎng)度(5m)共發(fā)生48起，占總事故數(shù)的29.63%。8302輔運(yùn)巷頂板冒落（1）巖層組合劣化型 穩(wěn)定巖層變薄冒頂原因:9與10煤層間設(shè)計(jì)時(shí)粉砂巖厚79m變?yōu)槊奥鋾r(shí)的4.06m。錨索錨在了煤層中,錨固能力大大降低

3、.冒落長(zhǎng)40m，寬6m，高6.5m.此類(lèi)事故共發(fā)生19起，占總事故數(shù)的11.73%。（1）巖層組合劣化型頂板一定范圍內(nèi)出現(xiàn)軟弱夾層此類(lèi)事故共發(fā)生32起，占總事故數(shù)的19.75%。冒頂原因:直接頂板泥巖與基本頂砂巖間突然出現(xiàn)50mm厚的一層煤線。長(zhǎng)9.4m，寬4.2m，高2.35m（2）巖層結(jié)構(gòu)缺陷型 頂板出現(xiàn)小斷層此類(lèi)事故共發(fā)生15起，占總事故數(shù)的9.26。（2）巖層結(jié)構(gòu)缺陷型 巷道附近出現(xiàn)隱含小斷層事故共發(fā)生10起，占總事故數(shù)的6.17% 。（2）巖層結(jié)構(gòu)缺陷型 節(jié)理發(fā)育褶曲構(gòu)造引起頂板局部變化，斜交節(jié)理發(fā)育，導(dǎo)致巷道頂板楔形冒落。長(zhǎng)寬高為（2030）(2.83.2)（0.82.5）m此類(lèi)事

4、故共有7起，占總事故數(shù)的4.32 。（2）巖層結(jié)構(gòu)缺陷型 圍巖出現(xiàn)鑲嵌型結(jié)構(gòu)共4起，占調(diào)查事故總數(shù)的2.5%（3）應(yīng)力突變 因應(yīng)力突變導(dǎo)致的SC型冒頂事故共有10起，占調(diào)查事故總數(shù)的6.2 （4）施工不良型 此類(lèi)原因造成的頂板事故收集到3起 較大離層錨索脫落CD型（巖層組合劣化型）CB1 型（錨固失效）-2起，1.23% CB2 型（不及時(shí)支護(hù)）-4起，2.47% CB3 型（偷工減料）-3起，1.85% CB型（施工不良型） CD1型（非穩(wěn)定巖層變厚） -48起，29.63% CD2型（穩(wěn)定巖層變薄 ）-19起，11.73% CD3型（錨固范圍外的巖層間出現(xiàn)軟弱夾層）-32起，19.75%

5、CD4型（與水分有關(guān)） SF2.1型（顯現(xiàn)）-15起，9.26% SF2.2型（隱含）-10起，6.17% SF3.1型（鍋底矸）-2起 SF3.2型（古槽）-1起 SF3.3型（陷落柱）-1起 SF1型（節(jié)理）-7起，4.32%SF2型（斷層）SF3型（鑲嵌型構(gòu)造）SF型（巖層結(jié)構(gòu)缺陷型） SC型（應(yīng)力突變型）SC1 型（原巖應(yīng)力）-4起，2.47% SC2 型（次生應(yīng)力）-6起，3.7% CD4.1型（地下水）-6起，CD4.2型（潮濕空氣）-2起，4.93% （107起，66.4%） （25起，15.43%）（4起，2.47% ）（36起，22.22% ）（10起，6.2% ）（9起，5

6、.55% ）冒頂事故分類(lèi)3、巷道冒頂事故多發(fā)地點(diǎn)掘進(jìn)工作面巷道交叉處（1）掘進(jìn)工作面致因頂部存在將與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，支護(hù)不及時(shí)；頂部存在與巖體完全失去聯(lián)系的巖塊，支護(hù)力不足或支護(hù)失效。受節(jié)理切割頂板冒落地質(zhì)及技術(shù)條件煤層編號(hào)：9#直接頂巖性：堅(jiān)硬頂板底板：煤，f=3支護(hù)方式：金屬拱形支架事故發(fā)生經(jīng)過(guò)5.0m長(zhǎng)、3.7m寬、1.7vm厚巖塊掉落死亡1人，救出4人過(guò)頂板巖性突變帶地質(zhì)及技術(shù)條件迎頭頂板出現(xiàn)板棱頂板由砂頁(yè)巖變成煤頂經(jīng)過(guò)放炮崩板棱，空頂2.7m沒(méi)有用點(diǎn)柱護(hù)頂頂板掉矸2m*1.6m*0.6m原因巖性突變，連續(xù)性遭到破壞炮崩板棱對(duì)頂板振動(dòng)大迎頭空頂面積大預(yù)防措施：及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)（2）

7、巷道交叉處致因巷道開(kāi)岔時(shí)，頂部存在與巖體失卻聯(lián)系的巖塊，開(kāi)岔口新支設(shè)抬棚的強(qiáng)度不足，或穩(wěn)定性不夠；交叉點(diǎn)面積大，支護(hù)力不足。哈拉溝煤礦2006 .3.1102203綜采工作面刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾，最后一臺(tái)端頭支架與回風(fēng)順槽副幫之間，發(fā)生局部頂板鱗皮冒落下一塊（600600200mm）的煤矸，將正在巡查工作的當(dāng)班跟班副隊(duì)長(zhǎng)頭部砸傷致死。交叉點(diǎn)處空頂?shù)刭|(zhì)及技術(shù)條件煤層巷道巷道凈斷面： 6.8 擴(kuò)大到10.5 無(wú)臨時(shí)支護(hù)經(jīng)過(guò)空頂作業(yè)，頂板突然冒頂原因交叉地點(diǎn)套修屬特殊作業(yè)，沒(méi)有制定詳細(xì)技術(shù)補(bǔ)充措施麻痹大意，誤認(rèn)為頂板穩(wěn)定先拆支架后支護(hù) 交叉點(diǎn)處空頂?shù)刭|(zhì)及技術(shù)條件頂?shù)装寰鶠閹r石巷道凈斷面： 6.8 m*m

8、掘進(jìn)方式：炮掘支護(hù)方式：u型鋼拱形支架臨時(shí)支護(hù)背板：木板與木條2#碹已掘進(jìn)9.6m，右邊3.6m已砌碹，斷面3.9m*3.6m事故發(fā)生原因及經(jīng)過(guò)2#碹向前打眼掘進(jìn)時(shí)局部冒頂三架支架被推倒交叉點(diǎn)懸頂面積大，沒(méi)有專(zhuān)人觀察頂板情況支架穩(wěn)定性不好，臨時(shí)支護(hù)不起護(hù)頂作用預(yù)防措施（1）開(kāi)岔口應(yīng)避開(kāi)原來(lái)巷道冒頂?shù)姆秶唬?）必須在開(kāi)口抬棚支設(shè)穩(wěn)定后再拆除原巷道棚腿。（3）抬棚材料的質(zhì)量與規(guī)格符合要求；（4）當(dāng)開(kāi)口處圍巖尖角被擠壓壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加強(qiáng)抬棚穩(wěn)定性的措施。4、錨桿支護(hù)巷道冒頂防治致因巷道頂板出現(xiàn)離層錨桿強(qiáng)度不足（1）應(yīng)用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)系統(tǒng)左旋螺紋桿體結(jié)構(gòu)，低稠度雙速錨固劑，鉆孔、桿體、樹(shù)脂卷三徑合

9、理匹配所形成的全長(zhǎng)錨固技術(shù)，使巷道圍巖變形量比端錨錨桿減少50%以上。（2）應(yīng)用測(cè)力錨桿、頂板離層指示儀（3）進(jìn)行頂板巖層結(jié)構(gòu)探測(cè)利用錨桿鉆機(jī)鉆孔這一施工過(guò)程，每0.8m1.0m對(duì)頂板地質(zhì)情況逐一查明，由此發(fā)現(xiàn)易冒頂頂板冒頂隱患，從而采取必要的支護(hù)措施。本項(xiàng)技術(shù)是原創(chuàng)型的，屬于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)獨(dú)有技術(shù)。頂板巖層穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)分類(lèi)由于巷道頂事故是由巖層組合劣化引起的，冒頂部分頂板圍巖與其它穩(wěn)定區(qū)域的圍巖條件不同，一般不屬于同一類(lèi)別，在這種不同類(lèi)別的頂板中使用相同的錨桿支護(hù)參數(shù)必然造成一方面支護(hù)過(guò)剩（占60以上），另一方面支護(hù)不足（萬(wàn)分之五）。將巷道劃分為若干區(qū)域，利用頂板巖層結(jié)構(gòu)探測(cè)儀測(cè)得的頂板巖層參數(shù)

10、進(jìn)行分類(lèi)（每個(gè)區(qū)域的范圍可以達(dá)到足夠?。Ｃ合镯敯鍑鷰r的動(dòng)態(tài)分類(lèi)為首次。（4）使錨桿-錨索協(xié)調(diào)作用錨索適應(yīng)圍巖變形的措施 改變錨索的力學(xué)特性，提高鋼絞線屈服后的延伸率，從而增大錨索破壞前的總伸長(zhǎng)量；改變支護(hù)工藝、支護(hù)結(jié)構(gòu)和利用錨桿支護(hù)巷道的圍巖變形破壞特點(diǎn)，提高錨索的適應(yīng)性。 使用木墊板提高錨索抗變形能力 在錨索鋼托板與大托板或鋼梁之間放置木墊板，具有提高錨索抗變形、減緩頂板沖擊載荷的作用。木材具有較好的壓縮性能，可以通過(guò)選擇不同的材質(zhì)、墊板的厚度來(lái)調(diào)整錨索適應(yīng)圍巖變形量的大小。 滯后掘進(jìn)迎頭安裝錨索 避免錨索因圍巖變形過(guò)大而破斷是在錨索安裝前最大限度地釋放圍巖的變形頂板較為穩(wěn)定，距掘進(jìn)迎頭10m范圍內(nèi)的頂板下沉量較小。這一情況允許頂板錨索滯后掘進(jìn)迎頭安裝，從而避免因同時(shí)安