礦山頂板事故防治-太原理工大學(xué)張百勝-第九章采區(qū)巷道礦山壓力控制

第一節(jié)采區(qū)巷道支護(hù)原理第九章采區(qū)巷道礦山壓力控制一、采區(qū)巷道礦壓控制的原則礦山壓力的存在是絕對(duì)的，企圖在開采過程中完全消除礦山壓力的影響是不可能的。設(shè)法避免或減輕其危害則是可能的?？刂葡锏赖V壓的基本原則和途徑：1、抵抗高壓（抗壓）基本途徑：巷道開掘在高壓區(qū)，用加強(qiáng)支護(hù)的手段(包括對(duì)圍巖進(jìn)行支撐和加固)對(duì)付高壓力。優(yōu)缺點(diǎn)：巷道布置地點(diǎn)及掘巷時(shí)間可不受限制，但為此要采用支撐能力較高的支架，因而成本較高2、釋放高壓（讓壓）基本途徑：巷道仍開掘在高壓區(qū)，但不用高支撐力的支架硬頂，而是允許圍巖產(chǎn)生較大變形，使圍巖中的高壓得到釋放(也稱應(yīng)力釋放)。優(yōu)缺點(diǎn)：可充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，減輕支架受載，如應(yīng)用得當(dāng)巷道在使用過程中無需維修，對(duì)生產(chǎn)極為有利，但要用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的可縮性支架，巷道掘進(jìn)斷面要考成縮小備用量，從而增加了掘進(jìn)費(fèi)和初期支護(hù)費(fèi)用3、避開高壓（躲壓）基本途徑：選擇巷道位置時(shí)，避開高壓作用的地點(diǎn)，把巷道布置在低壓區(qū)，或者掘巷時(shí)錯(cuò)過高壓作用的時(shí)間，把巷道開掘在壓力已穩(wěn)定區(qū)。優(yōu)缺點(diǎn)：這種情況下用成本較低的普通支架就可維護(hù)住巷道，但有時(shí)要多開一些輔助巷道(聯(lián)絡(luò)眼等)，或掘進(jìn)時(shí)間受到限制，不利于采掘接替。4、移走高壓（移壓）基本途徑：巷道仍開掘在高壓區(qū)，用人為的卸壓措施使高壓轉(zhuǎn)移至離巷道較遠(yuǎn)的地點(diǎn)。優(yōu)缺點(diǎn)：可以不影響開采設(shè)計(jì)規(guī)定的巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間，但要增加與卸壓工作有關(guān)的額外費(fèi)用。二、巷道支架與圍巖的關(guān)系進(jìn)行巷道支護(hù)的基本目的：緩和及減少圍巖的移動(dòng)，使巷道斷面不致過度縮小，并防止已破壞圍巖的冒落。巷道支架的支護(hù)力在一定程度上能起到減少圍巖移動(dòng)的作用，但巷道支護(hù)的效果卻不僅僅取決于支架本身的支承力，而是受到圍巖性質(zhì)、支架力學(xué)性質(zhì)(支承力和可縮性)、支架密度、安設(shè)支架時(shí)間、支架安設(shè)質(zhì)量和與圍巖的接觸方式(點(diǎn)接觸、面接觸)等一系列因素的影響。為了合理進(jìn)行巷道支護(hù)，不能僅僅考慮支架支承力這一因素，而應(yīng)同時(shí)從許多方面采取措施。在巷道支架與圍巖相互作用過程中，應(yīng)充分利用圍巖本身的自承能力，以從總體上取得最佳支護(hù)效果。

支架作用：支架的支承力在一定程度上能起到減少圍巖移動(dòng)的作用，支架卻只承擔(dān)其中一小部分載荷。能夠抑制頂板離層，減少頂板下沉量，防止松動(dòng)圍巖冒落，阻止煤壁片幫等。圍巖作用：圍巖是一種天然承載結(jié)構(gòu)。圍巖自身具有支承能力(自承力)。在開掘巷道以后形成的“支架—圍巖”力學(xué)平衡系統(tǒng)中，圍巖通常承受著大部分的巖層壓力。支護(hù)方式應(yīng)充分合理利用圍巖的自承力：在巷道支護(hù)過程中盡可能地充分利用圍巖的自承力，為了利用圍巖的自承力，就要允許圍巖產(chǎn)生某些變形，這種變形會(huì)使圍巖中的能量得到一定釋放，從而起到適當(dāng)?shù)摹靶遁d作用”，這將有利于減輕支架受載。然而從安全觀點(diǎn)來看，這種變形又是應(yīng)當(dāng)有限制的，不能允許它發(fā)展到有害或危險(xiǎn)的程度。支架與圍巖相互作用和共同承載原理合理利用圍巖自承力使支架與圍巖在相互約束的狀態(tài)下共同承載，同時(shí)又要保證不導(dǎo)致圍巖松動(dòng)破壞，使支架向圍巖提供一定的阻力，使得圍巖在承受一定支架阻力的條件下有限制地巷道空間內(nèi)變形。

由該圖可知，如果想依靠支架的支承力完全阻止圍巖移動(dòng)，這時(shí)所要求的支架支承力P將為最大(Pmax)，其值相當(dāng)于開巷前的原巖應(yīng)力。但是只要圍巖產(chǎn)生少量位移，P值就會(huì)急劇減小。例如在A點(diǎn)處由于利用了圍巖的自承力，支架的支承力PA將比Pmax小。但是這種情況不能無限制地繼續(xù)下去，因?yàn)殡S著支架支承力減小，圍巖移動(dòng)量會(huì)隨之增加，當(dāng)移動(dòng)量加大到一定程度，圍巖將產(chǎn)生松動(dòng)破壞，這時(shí)支架所受的松動(dòng)壓力也會(huì)加大(如曲線2)。因此，從理論上說，在曲線1和曲線2的交點(diǎn)B處，圍巖最大限度地發(fā)揮了自承作用，B點(diǎn)支架支承力達(dá)到了最小Pmin。支架最佳受載點(diǎn)，該點(diǎn)的位移則是允許的最大位移量。實(shí)際上，為了保證有一定的安全儲(chǔ)備，通常不允許支架在B點(diǎn)工作，因而從設(shè)計(jì)觀點(diǎn)看，比較理想的情況是使支架的工作點(diǎn)保持在離B點(diǎn)不遠(yuǎn)的左面，例如位于圖中C點(diǎn)，使支架工作時(shí)的支承力Pc僅稍大于Pmin值，這樣才能獲得既經(jīng)濟(jì)又安全的效果，因而也是支-架與圍巖相互作用和共同承載的合理工作點(diǎn)。綜合以上幾點(diǎn)可以認(rèn)為：支架可以起到凋節(jié)與控制圍巖變形的作用，但它應(yīng)在圍巖發(fā)生松動(dòng)和破壞以前安設(shè)，以便使支架在圍巖尚保持有自承力的情況下與圍巖共同起承載作用，而不是等圍巖已發(fā)生松散、破壞，幾乎完全喪失支承力的情況下再用支架去承擔(dān)已冒落巖塊的重量。也就是說，應(yīng)當(dāng)使支架與圍巖在相互約束和相互依賴的條件下實(shí)現(xiàn)共同承載。按照這個(gè)原理去進(jìn)行巷道支護(hù)工作，從總體上說可以獲得更為簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)和安全支護(hù)效果。為了充分利用圍巖的自承力，在開掘巷道以后應(yīng)使安設(shè)支架的時(shí)間盡量推遲一些，這樣才能達(dá)到通過變形釋放能量的效果和有利于減輕支架受載。然而由于安全方面的原因，支護(hù)時(shí)間又不宜過晚。為了解決這個(gè)矛盾，希望找到一個(gè)既允許圍巖產(chǎn)生一定變形又不致造成圍巖破壞的兩全其美的解決辦法，例如“二次支護(hù)”“柔性支護(hù)”和“帶有變形空間支護(hù)”。第二節(jié)采區(qū)巷道礦山壓力控制設(shè)計(jì)進(jìn)行巷道礦壓控制，一方面應(yīng)選擇合理的巷道布置位置和開掘時(shí)間，另一方面，必須采取合理有效的支護(hù)來控制巷道變形。一、降低采區(qū)巷道受壓的主要技術(shù)措施

(一)使巷道處于低壓區(qū)

1．無煤柱護(hù)巷（分為沿空掘巷和沿空留巷兩種類型）。

(1)沿空掘巷。即沿上區(qū)段采空區(qū)的邊緣掘進(jìn)下區(qū)段工作面的回風(fēng)平巷。①完全沿空掘巷(圖9—1a)；②留窄小煤柱沿空掘巷(圖9—1b)(2)沿空留巷(圖)

在上區(qū)段工作面來過后保留區(qū)段運(yùn)輸平巷作為下區(qū)段工作面的回風(fēng)平巷，即一巷兩用。

沿空留巷減少了巷道掘進(jìn)工程量和掘進(jìn)費(fèi)用，徹底取消了區(qū)段煤柱，巷道長(zhǎng)期處于采空區(qū)邊緣的低壓區(qū)，有利于巷道維護(hù)。但巷道維護(hù)時(shí)間比較長(zhǎng)。2．跨巷開采

(1)跨越平巷開采。即采煤工作面從煤層底板中的巖石巷道上方連續(xù)采過去，不在被跨越平巷的上方留保護(hù)煤柱，使經(jīng)過跨采以后的平巷長(zhǎng)期處于低壓區(qū)。(2)跨越上山開采。即采煤工作面從位于煤層底板巖石中上山巷道的上方連續(xù)采過去，不留設(shè)上山保護(hù)煤柱，使經(jīng)過跨采以后的上山處于采空區(qū)下方的低壓區(qū)內(nèi)，從而使上山受壓程度得以減輕。3．掘前預(yù)采所謂“掘前預(yù)采”，就是在底板巷道尚未開掘以前，在預(yù)定開掘巖巷的位置上部的煤層中先采出一個(gè)煤帶使之形成采空區(qū)，待采空區(qū)內(nèi)巖層冒落和移動(dòng)過程結(jié)束以后，再在預(yù)定位置開掘巷道(圖9—3)。4．采空區(qū)內(nèi)布置巷道由于采空區(qū)是已經(jīng)卸壓或逐步向原始應(yīng)力過渡的區(qū)域，直接在采空區(qū)內(nèi)形成巷道，可使巷道不受采煤工作面前支承壓力的影響。在采空區(qū)內(nèi)形成巷道的方法有許多種，比較常見的是在靠煤體邊緣的采空區(qū)內(nèi)掘進(jìn)巷道(恢復(fù)采空區(qū)邊緣的老巷)及直接在采煤工作面后方采空區(qū)中形成巷道。

5．寬面掘進(jìn)在掘進(jìn)巷道時(shí)，從巷道兩側(cè)多采出一部分煤層，然后將挑頂(或臥底)的矸石砌在巷道兩側(cè)，在矸石墻與兩側(cè)煤體之間留有兩個(gè)小眼。這樣就可以在巷道上方形成一個(gè)較大的卸載拱。這種方法巷道掘進(jìn)速度較慢，矸石帶不夠致密，砌筑矸石帶的工作量較大。一般適用于薄煤層的開采。(二)將巷道布置在性質(zhì)良好的巖層中巷道所處的圍巖性質(zhì)越好，變形量就越小，巷道也越穩(wěn)定；避免使其位于非均質(zhì)的煤與巖體中，導(dǎo)致支架受力不均，而不能充分利用支架的整體強(qiáng)度；避開地質(zhì)破壞區(qū)。

(三)對(duì)巷道進(jìn)行卸壓巷道卸壓是一種局部改變巷道附近應(yīng)力分布，達(dá)到使巷道處于低壓區(qū)的護(hù)巷措施。主要方法有三種。(1)鉆孔卸壓法一般適用于對(duì)巷道煤幫進(jìn)行卸壓以保護(hù)煤層巷道?；咀龇ǎ涸诿簩酉锏纼?nèi)，向兩例或一側(cè)煤層中鉆一系列平行的大直徑鉆孔(直徑在250一350mm之間)，孔探根據(jù)具體情況一般為6—10m；孔壁之間留下寬度約為200一350mm的小煤柱，在支承應(yīng)力的作用下孔壁間的小煤柱受到破壞，從而使巷道邊緣的高應(yīng)力帶向煤體深部移動(dòng)一段距離，其長(zhǎng)度大約等于孔深。卸載鉆孔的卸壓效果與鉆孔深度、鉆孔間距等參數(shù)有關(guān)。一般認(rèn)為鉆孔深度不應(yīng)小于巷道寬度，鉆孔之間的小煤柱的寬度與鉆孔直徑的比值為0.8一1.0時(shí)最好。

(2)切槽卸壓法。這種方法是在巷道兩側(cè)的煤巖體內(nèi)直接形成切槽的卸壓方法。其原理與鉆孔卸壓法相同。形成切槽的方法根據(jù)具體條件而定，對(duì)于煤或軟巖可以采用機(jī)械切槽法(如截煤機(jī)構(gòu)槽)，它所形成的切槽高度為70—100mm，深度為2.5m。此外也可用爆破法或水力法形成切槽。在一般情況下，用爆破方法形成切縫(尤其是對(duì)巖體)更為簡(jiǎn)單。用切槽法對(duì)巷道進(jìn)行減壓的結(jié)果，改善了巷道與工作面連接處的支護(hù)，可減少巷道維修工程量，減少煤柱損失。

(3)爆破卸壓法。這種方法的實(shí)質(zhì)是在煤層中進(jìn)行有限制的爆破，通過爆破進(jìn)行局部松動(dòng)破壞，在煤體或巖體中形成一個(gè)松散帶，使集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移至煤體或巖體深部，從而使巷道卸載。爆破卸壓法可分為兩種類型。

①擴(kuò)孔松動(dòng)爆破。采用直徑為45—55mm的小炮眼，爆破以后破碎圈可達(dá)到0.5m左右。這種方法工藝簡(jiǎn)單，可以方便地利用控制裝藥量的大小、炮眼數(shù)目和深度來調(diào)節(jié)煤巖體的松動(dòng)程度。②藥壺松動(dòng)爆破。它是在煤層底板中打幾個(gè)與水平面呈不同角度的炮眼，藥包在炮眼底部，爆破后在炮眼底部形成一個(gè)壺狀松動(dòng)圈，從而起到減緩或消除底板對(duì)巷道影響的目的。二、巷道支護(hù)類型及其選擇1.巷道內(nèi)基本支護(hù)類型及其選擇1)木材支架

巷道掘進(jìn)盡量不用木材支擴(kuò)，對(duì)新建礦井，從設(shè)計(jì)上禁止采用木材支護(hù)。2)金屬支架

(1)拱形可縮性金屬支架能夠適應(yīng)采區(qū)巷道受動(dòng)壓影響較大的情況。拱形可縮性金屬支架的缺點(diǎn)是：在煤層開采厚度較小的情況下掘進(jìn)巷道時(shí)，往往需要進(jìn)行挑頂，不利于保持巷道頂板的完整性和穩(wěn)定性；在工作面與巷道連接處比較難以安裝；在非機(jī)械化掘進(jìn)的條件下，拱形巷道斷面施工也比較困難。因此在使用這種支架時(shí)應(yīng)因地制宜，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則下選用。（一）巷道內(nèi)支護(hù)類型及其選擇(2)梯形金屬支架。梯形金屬支架掘進(jìn)施工簡(jiǎn)便，斷面利用率高，有利于保持頂板完整性，巷道與工作面連接處支護(hù)作業(yè)簡(jiǎn)單，但支架承載能力較小。因此梯形支架通常適用于開采深度不大、斷面較小、壓力不太大的巷道。梯形支架有剛性與可縮性兩種。剛性梯形支架通常為工字鋼或槽鋼制成。適用于圍巖變形較小的巷道。梯形可縮性支架可用在圍巖變形較大的巷道中。3)錨桿支護(hù)錨桿支護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好，便于實(shí)現(xiàn)支護(hù)機(jī)械化，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高成巷速度。另外斷面利用率高，材料運(yùn)輸量少，配合噴漿，也能對(duì)技破碎巖體進(jìn)行有效地支護(hù)。錨桿支護(hù)或錨桿與棚子聯(lián)合支護(hù)4)巷內(nèi)基本支護(hù)類型的選擇通常根據(jù)圍巖性質(zhì)、圍巖變形量、主要來壓方向以及巷道尺寸選擇巷內(nèi)基本支架

2．巷內(nèi)的加強(qiáng)支護(hù)類型及其選擇采區(qū)巷道內(nèi)安設(shè)基本支架后，往往還需要針對(duì)具體情況進(jìn)行巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)。常見的巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)有永久性加強(qiáng)支護(hù)和臨時(shí)性加強(qiáng)支護(hù)兩種。(1)永久性加強(qiáng)支護(hù)。即在巷道內(nèi)安設(shè)支架以后不再拆除。(2)臨時(shí)性加強(qiáng)支護(hù)。采煤工作面開采期間，區(qū)段平巷受劇烈采動(dòng)影響的僅是工作面前方和后方的一段區(qū)域，隨著工作面推過一段距離之后，采動(dòng)影響則逐漸停息。因此沒有必要對(duì)整條巷道都按受劇烈采動(dòng)影響的要求進(jìn)行支護(hù)，可在工作面前后方受采動(dòng)劇烈影響的一段距離內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)，待采動(dòng)消失后既可拆除，這就是巷內(nèi)臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)加強(qiáng)支護(hù)一般采用便于拆裝和能及時(shí)承載的單體液壓支枝或金屬摩擦支柱。(二)巷旁支護(hù)類型及其選擇三、支護(hù)方式的確定(一)聯(lián)合支護(hù)方式采區(qū)巷道受支承應(yīng)力和頂板活動(dòng)的影響，有時(shí)僅僅采用單一支護(hù)或一次性支護(hù)難以達(dá)到較好的控制效果。在許多情況下可采用多種支護(hù)形式并用的聯(lián)合支護(hù)。(1)錨桿與棚子聯(lián)合支護(hù)。(2)巷內(nèi)永久加強(qiáng)支護(hù)。(3)巷內(nèi)臨時(shí)加強(qiáng)支護(hù)。(4)巷內(nèi)支架和巷旁支護(hù)聯(lián)合支護(hù)。(二)保持良好的支架工作狀態(tài)保持支架良好的工作狀態(tài)是對(duì)巷道進(jìn)行有效支護(hù)的關(guān)鍵。巷道掘進(jìn)工程質(zhì)量及支架的架設(shè)質(zhì)量將影響到支架的工作狀態(tài)。巷道應(yīng)按設(shè)計(jì)來施工，盡量使巷道壁平整光滑。支架的壁后充填應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，使支架受力均勻。底板巖性松軟時(shí)，應(yīng)給支架穿鞋或設(shè)置底梁，避免支架鉆底，影響承載能力的發(fā)揮。四、巷道基本支架參數(shù)的確定(一)巷內(nèi)基本支架參數(shù)的確定

巷道支護(hù)參數(shù)主要包括支架可縮量、支護(hù)強(qiáng)度、支護(hù)密度等。應(yīng)根據(jù)巷道圍巖條件來確定。(二)巷旁支護(hù)參數(shù)的確定可縮量大的巷旁支護(hù)應(yīng)當(dāng)適應(yīng)基本頂巖層的沉降，并能控制懸頂范圍內(nèi)的直接頂。從提高對(duì)直接頂?shù)目刂菩Ч麃砜?，巷旁支護(hù)的可縮量可稍小于巷內(nèi)支架的可縮量，初期增阻速度越快越好，支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)高于巷內(nèi)支架。有限可縮量的強(qiáng)力切頂巷旁支護(hù)應(yīng)當(dāng)有足夠的切頂能力對(duì)于堅(jiān)硬頂板采用沿空留巷時(shí)，必須采取強(qiáng)制放頂措施。錨桿支護(hù)作用機(jī)理研究?jī)?nèi)容是弄清錨桿、錨索與圍巖之間相互作用關(guān)系

錨桿的作用:錨桿桿體的作用第一是抗拉，其次是抗剪作用

第三節(jié)錨桿、錨索支護(hù)設(shè)計(jì)

高強(qiáng)左旋螺紋鋼復(fù)合錨桿

錨桿的抗剪作用錨桿的抗剪作用:p=πd2τb/4

Q——錨桿剪斷載荷，kN；

b——錨桿鋼材剪切極限強(qiáng)度，MPa對(duì)于常用直徑20mm的錨桿桿體，圓鋼、高強(qiáng)度螺紋鋼（HRB400）、超高強(qiáng)度螺紋鋼（HRB600）的拉斷載荷分別約為120kN、180kN、260kN。后兩者分別是前者的1.5、2.2倍。根據(jù)材料力學(xué)，對(duì)于塑性材料，剪切強(qiáng)度一般是拉伸強(qiáng)度的0.6-0.8倍，取平均值0.7倍。對(duì)于常用直徑20mm的錨桿桿體，圓鋼、高強(qiáng)度螺紋鋼、超高強(qiáng)度螺紋鋼的剪斷載荷分別約為85kN、125kN、180kN。鋼筋類別材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)直徑(mm)屈服強(qiáng)度(MPa)極限強(qiáng)度(MPa)延伸率(%)鋼號(hào)代號(hào)δ5δ10Ⅰ級(jí)3號(hào)鋼Q235GB1499—846—402353702521Ⅱ級(jí)16錳16MnYB171—696—253205201620錳硅20MnSiGB1499—848—2533551016Ⅲ級(jí)25錳硅25MnSiYB171—696—4040058014錨桿桿體常用鋼材及性能桿體直徑(mm)毛斷面(mm2)桿尾螺紋3號(hào)鋼規(guī)格M(mm)凈斷面(mm2)屈服載荷(kN)極限載荷(kN)16201.118183.743.268.018254.520234.955.286.920314.222292.168.6108.122380.124338.279.5125.1圓鋼錨桿桿體及桿尾力學(xué)特征表名稱材質(zhì)屈服強(qiáng)度(MPa)極限強(qiáng)度(MPa)伸長(zhǎng)率(%)(δ5)平均最低平均最低平均最低高強(qiáng)錨桿20MnSi4003606005402623超高強(qiáng)錨桿20MnSi中頻調(diào)質(zhì)6105708207601917無縱筋左旋螺紋鋼桿體性能（試驗(yàn)數(shù)據(jù)）錨固劑的作用錨固劑的主要作用是將鉆孔孔壁巖石與桿體粘結(jié)在一起，使錨桿發(fā)揮支護(hù)作用。同時(shí)錨固劑也具有一定的抗剪與抗拉能力，與錨桿共同加固圍巖。(2)錨固劑的抗拉作用：抗拉強(qiáng)度一般可取11.5MPa(3)錨固劑的抗剪作用：抗剪強(qiáng)度一般可取35MPa。型號(hào)特性凝膠時(shí)間(min)固化時(shí)間(min)備注CK超快速0.5～1≤5在20～25環(huán)境溫度下測(cè)定K快速1.5～2.5≤7Z中速3～6≤12M慢速10～20≤30樹脂錨固劑的主要技術(shù)性能直徑(mm)352823適用鉆孔直徑（mm）423228長(zhǎng)度(cm)403530353025353025體積(cm3)375325280205175145140120100容重(g/m3)1.8～2.2樹脂錨固劑規(guī)格端部錨固與全長(zhǎng)錨固的區(qū)別端部錨固錨固劑的作用在于提供粘結(jié)力，使錨桿能承受一定的拉力。錨桿拉力除錨固端外，沿長(zhǎng)度方向是均勻分布的。由于錨桿與鉆孔間有較大空隙，所以錨桿抗剪能力只有在巖層發(fā)生較大錯(cuò)動(dòng)后才能發(fā)揮出來。端部錨固錨桿桿體各部位的應(yīng)力和應(yīng)變相等。在錨固范圍內(nèi)，任何部位巖層的離層都均勻地分散到整個(gè)桿體的長(zhǎng)度上。全長(zhǎng)錨固錨固劑的作用主要有兩方面：將錨桿桿體與孔壁粘結(jié)在一起，使錨桿隨著巖層移動(dòng)承受拉力；當(dāng)巖層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)時(shí)，與桿體共同起抗剪作用，阻止巖層發(fā)生滑動(dòng)。全長(zhǎng)錨固錨桿應(yīng)力、應(yīng)變沿錨桿長(zhǎng)度方向分布極不均勻，離層大的部位錨桿受力很大，這是全長(zhǎng)錨固錨桿與端部錨固錨桿的根本區(qū)別。端部錨固與全長(zhǎng)錨固的區(qū)別

鋼帶（鋼筋托梁）的作用鋼帶和鋼筋托梁的作用主要表現(xiàn)在以下三方面：(1)單根錨桿作用于巷道表面可近似看成點(diǎn)載荷，鋼帶可擴(kuò)大錨桿作用范圍，使載荷趨于均勻。(2)對(duì)巷道表面提供支護(hù)，改善頂板巖層應(yīng)力狀態(tài)，減少巖層彎曲引起的拉伸破壞。防止錨桿間松動(dòng)巖塊掉落。(3)將數(shù)根錨桿連接在一起，均衡錨桿受力，共同形成組合支護(hù)系統(tǒng)，提高整體支護(hù)能力。寬度W(mm)厚度T(mm)高度H(mm)L0(mm)B(mm)長(zhǎng)度L(m)2202.5025150～2001302.0～3.42502.75251502.6～4.42803.00251503.6～5.0W鋼帶參數(shù)系列礦用W鋼帶鋼筋直徑（mm）鋼筋梁寬度W（mm）加強(qiáng)筋間距L1（mm）L0（mm）長(zhǎng)度L（m）1460～10060～100100～2002.0～2.6162.4～3.0182.6～3.4203.2～4.0鋼筋梁參數(shù)系列鋼筋梁一般認(rèn)為，金屬網(wǎng)可以用來維護(hù)錨桿間的圍巖，防止松動(dòng)小巖塊掉落及承受松散巖石的載荷。我國(guó)煤礦常用網(wǎng)主要有鐵絲網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)和塑料網(wǎng)。鐵絲網(wǎng)一般采用8#、10#、12#鍍鋅鐵絲編織。經(jīng)緯網(wǎng)矩形網(wǎng)孔尺寸一般為20×20mm～60×60mm，菱形網(wǎng)孔尺寸為40×40mm～100×100mm。

鋼筋網(wǎng)是由鋼筋焊接而成的大網(wǎng)格金屬網(wǎng)，它由受力筋和分布筋構(gòu)成。鋼筋網(wǎng)橫向筋一般為受力筋，直徑為8～10mm左右；縱向筋直徑一般為6mm左右；網(wǎng)絡(luò)在100×100左右。

網(wǎng)的作用

錨桿提供的支護(hù)強(qiáng)度

巖體錨固后可不同程度地提高其強(qiáng)度、彈性模量、凝聚力和內(nèi)摩擦角等力學(xué)參數(shù)。而且，錨桿的主要作用是改善破碎區(qū)、塑性區(qū)內(nèi)巖石的力學(xué)性質(zhì)，提高其屈服后的強(qiáng)度。有無錨桿約束時(shí)巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖所示?？梢姡^桿顯著增加了巖石屈服后的強(qiáng)度，使巖石的破壞變得比較平緩。錨固前后巖體強(qiáng)度曲線錨桿對(duì)不連續(xù)面的加固作用

錨桿對(duì)不連續(xù)面的本質(zhì)作用在于：通過錨桿提供的軸向力與切向力，提高不連續(xù)面的抗剪強(qiáng)度，阻止不連續(xù)面產(chǎn)生移動(dòng)與滑動(dòng)。通過提高結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度提高節(jié)理巖體的整體強(qiáng)度、完整性與穩(wěn)定性，從而有效控制圍巖變形和破壞?！?/p>

錨桿支護(hù)是一種主動(dòng)支護(hù)形式錨固平衡拱理論錨桿支護(hù)理論懸吊理論組合梁理論組合拱理論最大水平應(yīng)力理論全長(zhǎng)錨固中性點(diǎn)理論松動(dòng)圈理論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論錨固力與圍巖變形量關(guān)系理論現(xiàn)有錨桿支護(hù)理論評(píng)述

1、懸吊理論懸吊理論認(rèn)為：錨桿支護(hù)的作用就是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，以增強(qiáng)較軟弱巖層的穩(wěn)定性。回采巷道頂板多為層狀巖體，當(dāng)巷道開挖后，下位直接頂因彎曲、變形與上位頂板分離，如果錨桿及時(shí)將下位直接頂擠壓并懸吊在穩(wěn)定的上位頂板巖層上，就能減小和限制下位直接頂?shù)南鲁梁碗x層，以達(dá)到支護(hù)的目的，如圖2.1（a）所示。巷道淺部圍巖松軟較破裂，或者開掘后應(yīng)力重新分布，頂板出現(xiàn)松動(dòng)破裂區(qū)，這時(shí)懸吊作用就是將這部分易冒落巖體懸吊在深部未松動(dòng)巖層上。這是懸吊理論的進(jìn)一步發(fā)展，如圖2.1（b）所示。利用懸吊作用進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，錨桿長(zhǎng)度可根據(jù)堅(jiān)硬巖層的位置或平衡拱高來確定，錨桿的錨固力及布置可根據(jù)所懸吊巖層的重量來確定。懸吊理論直觀揭示了錨桿的懸吊作用，只適用于巷道頂板，不適用于幫、底。且未考慮圍巖抗彎和抗剪強(qiáng)度，將錨固體與原巖體分開與實(shí)際情況有一定差距。當(dāng)跨度較大的軟巖巷道中普氏拱高往往超過錨桿長(zhǎng)度，無法將錨桿錨固到堅(jiān)硬巖層或未松動(dòng)的巖層上時(shí)，懸吊理論難以解釋錨桿支護(hù)獲得成功的原因。圖2.1錨桿的懸吊作用堅(jiān)硬巖層堅(jiān)硬巖層自然平衡拱軟弱頂板軟弱巖層堅(jiān)硬巖層a—堅(jiān)硬頂板錨桿的懸吊作用b—軟弱頂板錨桿的懸吊作用2、組合梁理論

組合梁理論認(rèn)為：在層狀巖體中開挖巷道，如果頂板巖層中存在若干分層，則頂板錨桿的作用是通過錨桿的徑向力將各巖層擠壓增大層間摩擦力，同時(shí)錨桿的抗剪作用力，也阻止層間錯(cuò)動(dòng)。從而將疊合梁轉(zhuǎn)化為組合梁。這種組合梁在上覆巖層載荷作用下，其最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，而且組合梁越厚，梁內(nèi)的最大應(yīng)力、應(yīng)變及撓度也就越小，見圖2.2。在均布載荷作用下，組合梁的最大拉應(yīng)力為疊合梁最大拉應(yīng)力的1/n，最大撓度為疊合梁的1/n2。根據(jù)組合梁的強(qiáng)度大小，可確定錨桿支護(hù)參數(shù)：1、錨桿的長(zhǎng)度L=L1+L2+tL1—錨桿外露端長(zhǎng)度L2—錨固端長(zhǎng)度t—組合梁的有效組合厚度B—組合梁跨度n—安全系數(shù)（掘進(jìn)機(jī)取2-3，爆破法取3-5，受采動(dòng)影響5-6）Pi—組合梁載荷，取錨固范圍內(nèi)的單位巖體應(yīng)力φ—與組合梁層層數(shù)有關(guān)系數(shù)η—抗拉強(qiáng)度折減系數(shù)0.6-0.8бL—頂板表層巖體抗拉強(qiáng)度

錨桿間距確定

ｈ1—最下層巖層的厚度η1—最下層巖層抗拉強(qiáng)度折減系數(shù)0.3-0.4σL1—最下層巖層抗拉強(qiáng)度n1＿最下層巖層抗拉安全系數(shù)8-10γ1＿最下層巖層的容重錨桿的錨固力Q：Q≥D2Pi組合梁理論很好地解釋了層狀巖體錨桿的支護(hù)作用，但難以用于錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。根據(jù)組合梁作用原理組合梁是保持巖體穩(wěn)定的支護(hù)體，但組合梁承載能力難以計(jì)算，組合梁形成和承載過程中，錨桿的作用難以確定，采用彈塑性分析得出的最小抗力，與實(shí)際情況有一定差距，同時(shí)錨固力等同于框式支架的徑向支護(hù)力，且隨圍巖條件的變化，在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時(shí)，組合梁也就不存在了。組合梁理論只適合于層狀頂板錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)，巷道幫、底不能應(yīng)用。3、組合拱（壓縮拱）理論新奧法的一個(gè)重要理論依據(jù)就是錨桿的組合拱理論。組合拱理論認(rèn)為：在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道周邊布置錨桿群，只要錨桿間距足夠小，各個(gè)錨桿形成的壓應(yīng)力圓錐體將互相交錯(cuò)，就能在巖體中形成一個(gè)均勻的壓縮帶，即壓縮拱，這個(gè)壓縮拱可承受其上部破碎巖石施加的徑向荷載。在壓縮拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，使這部分圍巖強(qiáng)度得到提高，支撐能力也相應(yīng)加大，如圖2.3所示。因此錨桿支護(hù)的關(guān)鍵是獲取較大的壓縮拱厚度和較高的強(qiáng)度，且厚度越大，越有利于圍巖的穩(wěn)定和提高其支承能力。按組合拱理論，錨桿的間排距與壓縮拱厚度的關(guān)系可由下式確定：式中：b—組合拱厚度L—錨桿有效長(zhǎng)度—錨桿在破裂巖體中的控制角a—錨桿間排距為了在圍巖中形成一定厚度的擠壓拱，錨桿長(zhǎng)度應(yīng)大于錨桿間距的兩倍。錨桿參數(shù)取值時(shí)，可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。錨桿長(zhǎng)度：間距：D≤0.5L

B—巷道跨度N—圍巖穩(wěn)定性影響系數(shù)組合拱在一定程度上，揭示了錨桿支護(hù)作用機(jī)理。在分析過程中沒有深入考慮圍巖—支護(hù)的相互作用，只是將各支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大支護(hù)力簡(jiǎn)單相加，從而得到復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)總的最大支護(hù)力，缺乏對(duì)被加固巖體本身的力學(xué)行為作進(jìn)一步分析探討，一般不能作為定量計(jì)算。4、最大水平應(yīng)力理論a礦井巖層σ水平一般是σ垂直1.3~2.0倍bσ水平具有方向性cσ水平max一般為σ水平min的1.5~2.5●巷道頂?shù)装宓姆€(wěn)定性主要受σ水平影響●σ水平max作用下，巷道頂?shù)装鍘r層發(fā)生剪切破壞●錨桿作用約束沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向巖層剪切錯(cuò)動(dòng),須有強(qiáng)度大、剛度大、抗剪阻力大的高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)不同巷道布置方向的應(yīng)力效應(yīng)5、松動(dòng)圈理論●提出中國(guó)礦業(yè)大學(xué)董方庭教授支護(hù)的對(duì)象是除松動(dòng)圈圍巖自重和巷道圍巖的部分彈塑性變形外，還有松動(dòng)圈圍巖的碎脹變形，后者往往占據(jù)著主導(dǎo)地位。因而支護(hù)的作用就是限制圍巖的松動(dòng)圈形成過程中碎脹力造成的有害變形。并根據(jù)圍巖松動(dòng)圈的大小進(jìn)行分類，提出各類巖體錨桿支護(hù)參數(shù)的確定方法。但由于碎脹力的大小研究無大的突破，該理論以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)松動(dòng)圈的大小為基礎(chǔ)?！駠鷰r松動(dòng)圈巷道固有特性聲波儀或者多點(diǎn)位移計(jì)范圍測(cè)定存在

現(xiàn)有錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法評(píng)述

目前錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法可分為四類，工程類比法、理論分析法、數(shù)值計(jì)算法及監(jiān)測(cè)法。InformationMethod錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法徹底解決了上述問題，它具有動(dòng)態(tài)性、真實(shí)性、理論性和可操作性等功能，將工程地質(zhì)、支護(hù)理論、現(xiàn)場(chǎng)施工與觀測(cè)融于整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，是目前最科學(xué)的設(shè)計(jì)方法之一。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的InformationMethod就是收集工程本身提供的和通過測(cè)試、地質(zhì)力學(xué)評(píng)估提供的有關(guān)工程信息，運(yùn)用錨桿支護(hù)理論，采用全過程動(dòng)態(tài)分析手段進(jìn)行錨桿支護(hù)的跟蹤設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是：其一，設(shè)計(jì)具有全過程性和動(dòng)態(tài)性，設(shè)計(jì)不是一次完成，不是一個(gè)階段，而是一種跟蹤分析設(shè)計(jì)過程。其二，設(shè)計(jì)是建立在本工程本身提供的和通過地質(zhì)力學(xué)評(píng)估測(cè)試提供的大量充足的資料信息基礎(chǔ)之上的。其三，設(shè)計(jì)必須適用科學(xué)的針對(duì)工程實(shí)際地質(zhì)特征和圍巖類型的錨桿支護(hù)理論，合理地確定支護(hù)方案和支護(hù)參數(shù)。采用全過程動(dòng)態(tài)法進(jìn)行錨桿支護(hù)的跟蹤設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容包括四個(gè)方面：地質(zhì)力學(xué)評(píng)估；初始設(shè)計(jì)；施工監(jiān)測(cè)；信息反饋和修正設(shè)計(jì)。即在支護(hù)設(shè)計(jì)前對(duì)工程所處的圍巖特性、地層應(yīng)力、地質(zhì)力學(xué)圍巖類別進(jìn)行測(cè)試、實(shí)驗(yàn)和分類，提供設(shè)計(jì)所需的全部信息資料；在此基礎(chǔ)上利用支護(hù)理論和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，確定支護(hù)參數(shù)，施工過程中利用監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行錨桿受力測(cè)試和圍巖位移、離層、收斂等變形監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析驗(yàn)證初始設(shè)計(jì)質(zhì)量，并進(jìn)行進(jìn)一步的修正設(shè)計(jì)參數(shù)，以使設(shè)計(jì)完全符合工程實(shí)際情況。最終達(dá)到設(shè)計(jì)正確、參數(shù)合理、經(jīng)濟(jì)高效。流程圖見圖2-1。較穩(wěn)定頂板條件大巷無支護(hù)數(shù)值模擬研究數(shù)值分析子模型計(jì)算網(wǎng)格劃分無支護(hù)條件下頂板離層變形圖無支護(hù)條件下頂板水平應(yīng)力分布錨桿的早期作用巷道開掘階段頂板破壞范圍較小，此時(shí)錨桿的作用主要是控制頂板下部巖層的滑動(dòng)、離層、失穩(wěn)。錨桿安裝越及時(shí)，預(yù)緊力越大，則錨固范圍內(nèi)巖層的整體剛度越高，錨固體的完整性得到提高，巖層間不易發(fā)生離層，巖體的整體強(qiáng)度得到保持，支護(hù)效果越好。錨桿預(yù)緊力越大，錨桿越粗，提供的抗剪力越大，h1與h2巖層間越不容易發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。相反，如果錨桿沒有預(yù)緊力，則只有當(dāng)巖層產(chǎn)生一定變形時(shí)錨桿才有載荷，顯然不能控制在這以前頂板巖層的離層和失穩(wěn)。預(yù)應(yīng)力太小也不能起到良好效果。如果錨桿安裝不及時(shí)，較大范圍內(nèi)的巖層已產(chǎn)生滑動(dòng)、失穩(wěn)、離層，巖層承載能力喪失很大，再打錨桿，不會(huì)取得良好的錨固效果。錨桿的中期作用掘進(jìn)影響穩(wěn)定后至受到采動(dòng)影響前，稱之為中期階段。此階段主要由于巖石的流變效應(yīng)，致使隨著時(shí)間推移，巖層強(qiáng)度不斷降低，頂板下沉及錨桿受力逐漸加大，最后形成一定范圍的破壞區(qū)。當(dāng)巷道有煤柱時(shí)，殘余支承壓力也影響巷道圍巖變形和破壞。當(dāng)錨桿能深入到關(guān)鍵承載層時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如圖9所示的情況。此時(shí)錨桿的作用主要表現(xiàn)為：將破壞區(qū)內(nèi)的巖層與穩(wěn)定巖層相連，阻止破壞巖層垮落。錨桿提供徑向和切向約束，阻止破壞區(qū)巖層擴(kuò)容、離層及滑動(dòng)，提高巖層的水平承載能力，使穩(wěn)定巖層內(nèi)的應(yīng)力分布均勻。錨桿工作阻力越大，效果越明顯錨桿不能伸入關(guān)鍵承載層的情況在這種條件下巷道頂板的穩(wěn)定層遠(yuǎn)離周邊。錨桿的作用主要為：阻止錨固區(qū)域內(nèi)的巖層擴(kuò)容、離層及滑動(dòng)，從而提高巖層的水平承載能力，在破壞范圍內(nèi)形成次生承載層，它可以阻止上部破壞巖層的進(jìn)一步擴(kuò)容和離層。次生承載層形成后，使上部巖層應(yīng)力分布趨于均勻和下移，有利于巷道穩(wěn)定

第四節(jié)巷道冒頂?shù)念A(yù)防與處理一、影響采區(qū)巷道變形與破壞的因素(一)自然因素(1)巖石性質(zhì)及構(gòu)造特征。在巷道掘進(jìn)遇到強(qiáng)度較低的軟弱巖層時(shí)很容易發(fā)生冒頂，但一般情況下規(guī)模及強(qiáng)度比較小，如泥質(zhì)膠結(jié)的頁巖等。對(duì)于堅(jiān)硬巖層，受力后不易變形和破壞，巷道掘進(jìn)過程中也不易發(fā)生冒落，然而一旦發(fā)生冒落，其規(guī)模及強(qiáng)度可能較大，例如砂巖等。巖石的構(gòu)造持征對(duì)巷道變形破壞性質(zhì)和規(guī)模也有影響，如巷道頂板中有弱面(煤線、弱層理面等)時(shí)，就容易引起頂板巖層的離層甚至冒頂。(2)開采深度。隨著開采深度的增加，巷道上覆巖層重量增大，形成的支承應(yīng)力較大，從而將增大巷道的變形及破壞的可能性。此外地下巖石的溫度也隨開采深度的增加而增高，溫度升高會(huì)使圍巖由脆性向塑性轉(zhuǎn)化，容易使巷道產(chǎn)生塑性變形。

(3)煤層傾角。煤層傾角不同也會(huì)使巷道的破壞形式有差異。如水平或中斜煤層巷道中多出現(xiàn)頂板彎曲下沉、冒落。急斜煤層巷道多出現(xiàn)隘幫、底板滑落及頂板抽條冒落等形式的破壞。(4)地質(zhì)構(gòu)造因素。地質(zhì)破壞帶內(nèi)的巖層通常是由松散的巖塊所組成，在地質(zhì)破壞帶內(nèi)開掘巷道時(shí)很容易產(chǎn)生巷道冒頂事故，而且冒頂規(guī)模一般較大。(5)礦井水的影響。礦井水容易使破碎巖塊之間的摩擦系數(shù)減少而造成個(gè)別巖塊滑動(dòng)和冒落，也會(huì)使巖石強(qiáng)度降低，或促使巖層軟化、膨脹，從而造成巷道圍巖產(chǎn)生很大的變形。(6)時(shí)間因素影響。各種巖石的強(qiáng)度都有一定的時(shí)間效應(yīng)，特別是礦井巷道的圍巖，由于所處的自然環(huán)境較差，在時(shí)間和其他因素的作用下，巖石的強(qiáng)度會(huì)因風(fēng)化、地下水等作用而降低。(二)開采技術(shù)因素(1)巷道與開采工作的關(guān)系。如巷道是受一側(cè)采動(dòng)影響還是受兩側(cè)采動(dòng)的影響，是初次受采動(dòng)影響還是受多次采動(dòng)的影響。(2)巷旁保護(hù)的方法。如留煤柱護(hù)巷還是在巷旁澆注剛性充填帶護(hù)巷。(3)巷內(nèi)采用的支架類型及支護(hù)方式。(4)巷道掘進(jìn)方式。如在前進(jìn)式開采中，工作面的上下區(qū)段平巷可以來用與工作面平行掘進(jìn)、滯后掘進(jìn)及超前掘進(jìn)等不同方式，采用滯后掘進(jìn)可以使巷道躲開采煤工作面的劇烈采動(dòng)影響，避免巷道產(chǎn)生劇烈變形與破壞。二、采區(qū)巷道變形與破壞的基本形式(一)巷道頂板冒落(1)頂板規(guī)則冒落(圖9—9a)。其特點(diǎn)是頂板冒落后，冒落面比較圓滑、規(guī)整。這類事故一般發(fā)生在泥巖、砂質(zhì)頁巖或含有泥質(zhì)夾層的松軟巖層。(2)頂板不規(guī)則冒落(圖9—9b)。其特點(diǎn)是冒落形狀很不規(guī)則。這類事故多發(fā)生在斷層等地質(zhì)構(gòu)造破碎帶。(3)頂板彎曲下沉(圖9—9c)。這種情況是在上覆巖層重量的作用下，頂板巖層彎曲下沉，巖層底部受拉而出現(xiàn)裂縫或斷裂。這種事故多發(fā)生在近水平或緩斜煤層的層狀頂板巖層結(jié)構(gòu)中以及巷道跨度較小的情況下。(二)巷道底板變形與破壞

(1)底板塑性膨脹(圖9—10a)。這種情況多發(fā)生在巷道底板為強(qiáng)度較低的粘土質(zhì)巖石中。其變形特點(diǎn)是，巷道底板呈塑性臌起。(2)底板臌裂(圖9—10b)。這種情況發(fā)生在層狀結(jié)構(gòu)的中硬粘土質(zhì)巖石中。其變形特點(diǎn)是巷道底板發(fā)生明顯的裂隙及臌起。(三)巷道兩幫變形(1)巷道臌幫(圖9一11a)。這種事故在整體結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的巖層或煤層中均可能發(fā)生。其變形特點(diǎn)是，巷道兩幫出現(xiàn)比較規(guī)則的臌出。(2)巷幫開裂或破壞(圖9一l1b)。這種情況發(fā)生在整體結(jié)構(gòu)的厚巖層或塊狀巖體中。其變形特點(diǎn)是巷道兩幫出現(xiàn)開裂破壞。(3)巷幫小塊危巖滑落或片幫(圖9—11c)。這種事故多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶、巖層中有軟弱夾層的地段等。其變形特點(diǎn)是巷道幫發(fā)生巖石滑落破壞三、采區(qū)巷道冒頂?shù)念A(yù)防與處理(一)頂板事故的預(yù)防措施1．掘進(jìn)巷道時(shí)的日常頂板控制工作(1)堅(jiān)持敲幫間頂。敲幫問頂應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的工人操作，同時(shí)要有專人觀看。(2)檢查支架架設(shè)質(zhì)量。支架的架設(shè)質(zhì)量必須符合作業(yè)規(guī)程的要求，發(fā)現(xiàn)背頂封幫不嚴(yán)及變形損壞的支架必須處理好后再施工。(3)嚴(yán)格控制掘進(jìn)迎頭的空頂面積。當(dāng)空頂面積超出規(guī)定的要求，或頂幫巖層比較破碎時(shí)應(yīng)及時(shí)架設(shè)支架進(jìn)行支護(hù)，切忌空頂作業(yè)。(4)及時(shí)整理放炮崩倒或崩歪的支架。2.過斷層等構(gòu)造變化帶的安全措施

(1)加強(qiáng)構(gòu)造變化帶的地質(zhì)調(diào)查工作，查清地質(zhì)資料，及時(shí)制定具體的施工方法與安全措施。(2)減小空頂距離，縮短圍巖暴露時(shí)間。及時(shí)架設(shè)臨時(shí)支架，盡可能快地架設(shè)永久支架。永久支架滯后距離一般不能大于2—4m，采用砌選支護(hù)時(shí)，每次掘砌寬度不得超過1m。(3)改變巷道支護(hù)方式。巷道穿越地質(zhì)破碎帶時(shí)，可縮小棚距或改用砌碴及U型可縮性金屬支架支護(hù)。(4)減少放炮裝藥量，降低因放炮對(duì)斷層帶附近破碎頂板的震動(dòng)。如果放炮法難以控制與管理頂板，可改用手鎬方法掘進(jìn)。(5)采用超前探梁支護(hù)不穩(wěn)定頂板，絕對(duì)禁止在空頂條件下作業(yè)。(6)施工中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、交接班和安全檢查制度，隨時(shí)注意圍巖穩(wěn)定狀況的變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)處理。(7)巷道接近斷層構(gòu)造帶時(shí)，放炮前還必須檢查掘進(jìn)工作面瓦斯等有害氣體的積存情況，做好斷層水的探查工作，有異常情況要及時(shí)處理。3．在松軟膨脹巖層或破碎煤體中掘進(jìn)的安全措施(1)在施工方法上可采用超前導(dǎo)銅法、短段掘砌法、撞楔法等施工方法。(2)采用錨噴支護(hù)或錨、噴、支混合支護(hù)來減少圍巖暴露時(shí)間，控制不穩(wěn)定頂板。(3)采用注漿法加固破碎巖石。即往正在掘進(jìn)或已掘好的巷道圍巖中加注水泥漿或水泥砂漿，使圍巖膠結(jié)加固。(4)改變巷道斷面形式。在松軟易膨脹巖層中，可采用受力狀態(tài)好的巷道斷面形式，如拱形、圓形、橢圓形等。4．大斷面巷道施工時(shí)頂板控制措施(1)要有專人負(fù)責(zé)檢查和處理頂板，根據(jù)頂板穩(wěn)定情況及時(shí)采取適當(dāng)?shù)呐R時(shí)支護(hù)。(2)及時(shí)支護(hù)暴露出來的頂板(特別是在交岔點(diǎn)施工時(shí))，并注意保護(hù)支費(fèi)質(zhì)量。(3)處理留下的巖柱時(shí)，應(yīng)采用縮小眼距、眼深，減少裝藥量的爆破方法，防止震裂巷道頂板。5．開幫與貫通時(shí)安全措施

(1)開幫和貫通地點(diǎn)要選在圍巖條件比較好、遠(yuǎn)離交岔點(diǎn)與停采線、煤柱等各種受集中應(yīng)力影響的地方。(2)在兩巷貫通前15m開始打超前鉆，進(jìn)行超前探測(cè)，探鉆眼深不得小于3m，并保持1.5m的超前探眼。貫通時(shí)要放小炮。(3)開幫貫通點(diǎn)附近的支架要加固好，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，縮短頂板暴露時(shí)間。(4)處理好開幫貫通點(diǎn)的積水，及時(shí)對(duì)有害氣體進(jìn)行檢測(cè)、處理。

補(bǔ)充：預(yù)防掘進(jìn)工作面冒頂事故的措施

1、合理布置巷道，盡量避開支撐壓力的影響，并要注意少掘交叉巷道和上下重疊巷道。2、選擇合理的巷道斷面形式和斷面尺寸。3、嚴(yán)把進(jìn)場(chǎng)材料報(bào)驗(yàn)關(guān)，監(jiān)理單位要按批次認(rèn)真核實(shí)進(jìn)場(chǎng)支護(hù)材料的質(zhì)量及相關(guān)證件、檢測(cè)報(bào)告，不合格、手續(xù)不全的產(chǎn)品嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)，杜絕進(jìn)入工程實(shí)體。在施工過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行見證取樣制度，督促施工單位按期進(jìn)行各種材料、配件、試塊檢測(cè)報(bào)驗(yàn)。工程管理中心要加強(qiáng)監(jiān)督，不定期進(jìn)行抽查、考核。4、施工單位在編制工程施工組織設(shè)計(jì)、作業(yè)規(guī)程時(shí)，必須把防止重大頂板事故的措施作為重要項(xiàng)目，作出具體的規(guī)定和要求，力求嚴(yán)謹(jǐn)、完整。5、施工人員在進(jìn)入工作面前及施工過程中要隨時(shí)注意敲幫問頂，找掉頂幫浮矸、活石。修復(fù)支架必須堅(jiān)持“先支后回”的原則。6、支護(hù)必須及時(shí)，掘進(jìn)工作面要隨掘隨支，嚴(yán)禁空頂作業(yè)或超控頂作業(yè)。7、巷道掘進(jìn)通過老巷、地質(zhì)破碎帶及淋水地帶時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況采用前探支架、連鎖棚子等專門措施進(jìn)行支護(hù)，必要時(shí)還要打中柱、戧柱防止推倒棚子。錨噴支護(hù)也必須有特殊措施。8、嚴(yán)格按照《礦井安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行巷道掘進(jìn)與驗(yàn)收，禁止隨意加大棚距或錨桿、錨索間排距，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格必須及時(shí)處理。因地質(zhì)構(gòu)造或設(shè)計(jì)、施工等原因造成巷道交叉、超寬，必須加大對(duì)頂板的支護(hù)力度。9、按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，不斷進(jìn)行檢查和修理巷道。10、加強(qiáng)巷道頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為驗(yàn)證和修改支護(hù)設(shè)計(jì)提供詳實(shí)的基礎(chǔ)材料，發(fā)現(xiàn)重大隱患要及時(shí)向工程管理部門匯報(bào)，工程管理部門必須及時(shí)作出反應(yīng)，安排施工單位進(jìn)行處理，確保施工質(zhì)量及人身安全。11、當(dāng)有冒頂預(yù)兆時(shí)，施工單位現(xiàn)場(chǎng)操作人員、班組長(zhǎng)、跟班干部必須按照規(guī)程、措施要求，加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)要撤出冒頂區(qū)內(nèi)所有人員，并設(shè)好警戒，防止其他人員誤進(jìn)入冒頂區(qū)。同時(shí)要向本單位值班室及管理處調(diào)度室匯報(bào)，以便組織處理。(二)巷道冒頂事故的處理方法

1．局部冒頂時(shí)的處理方法(1)先加固整理好冒頂區(qū)前后的完好支架，支架間用拉桿或繩子連好，背頂封幫要嚴(yán)密。(2)及時(shí)封頂、控制冒頂范圍的擴(kuò)大。一般情況下可采用木垛法進(jìn)行處理。處理人員站在安全一側(cè)，處理掉冒頂區(qū)頂部活動(dòng)矸石塊，確認(rèn)無危險(xiǎn)后抓緊安設(shè)支架，砌好護(hù)頂木垛，并逐步加高護(hù)頂木垛使其托住頂板。(3)在具備錨噴支護(hù)條件時(shí)，可考慮使用錨噴支護(hù)法處