锚杆支护巷道冒顶事故原因分析及防范措施

锚杆支护是一种相对于传统支护的方式来讲是比较安全和经济的一种支护方式种类，锚杆支护对巷道围岩的主动控制，对提高围岩的稳定性有明显效果。

施工过程中即简便有快捷，而且支护还非常好，结构简单、成本低，因而成为煤矿企业矿井巷道一种主要支护形式。

但由于锚杆支护属于隐形支护，对支护质量要求较高，由于种种原因，巷道会出现无明显先兆的冒顶事故。

根据近年来国内多起冒顶事故案例分析，总结了锚杆失效，巷道冒顶的原因，并提出了一些相关预防措施。

1 锚杆支护巷道失效冒顶的原因主要有以下几方面
1.1 地质因素的影响
在掘进过程中巷道通常会碰到各种地质构造问题比如断层、褶区、裂隙、节理、陷落柱、冲刷带等其中最常见的断层是对掘进工作影响最大的。

煤层顶底板的完整性损坏是因为断层的破坏导致的，顶板破碎以后，增加了顶板的管理难度，尤其是平行或与工作面交角小的断层。

（2）非稳定岩层厚度变大也可造成锚杆失效。

常见不稳定的岩层有泥岩、砂质泥岩、泥质铰接的粉砂岩和煤层。

当设计的锚固岩层厚度变大时锚杆将不能锚固在稳定岩层中，从而造成锚杆失效，巷道冒顶。

（3）在向斜轴部或逆断层的应力集中区布置巷道，采空区附近的应力集中区、孤岛工作面等，由于高地应力作用使岩层受挤压、位移、错动，锚杆处于破碎的岩体中，造成锚杆脱落、剪断现象，会造成冒顶。

（4）围岩的镶嵌型结构也会引起锚杆失效冒顶。

镶嵌型结构围岩一般为锅底型、升斗型、人字形、长条形、鱼背型及草帽型等不规则形状，大小不等。

等锚杆为镶嵌型结构围岩起支托作用的煤被采出后，围岩结构遭到破坏，此处锚杆失去稳定性，而发生冒顶事故。

1.2 顶板裂隙水对锚索的影响
随着煤矿开采深度加大，许多巷道顶板赋存含水层，若含水层距离巷道较近时，巷道围岩往往受到裂隙水影响包括岩石软化、泥化和加速风化，另外裂隙水会造成锚索孔淋水，使得锚固剂的锚固力下降，造成冒顶。

1.3 支护设计不合理
（1）在设计过程中没有针对顶板地质情况进行仔细探查。

（2）支护设计过度重视顶板支护而忽略巷帮支护造成巷帮支护强度不够。

1.4 施工质量不达标
（1）包括：锚杆间排距过大，锚杆施工角度不符合要求，锚杆长度不足，预紧力不足，钢梯强度不够，锚索张紧力不达要求，树脂锚固剂不合格，搅拌时间短，托盘未贴紧岩面，钢筋网片强度差，联网质量差等。

（2）锚杆、锚固剂、锚杆孔三径不匹配，没有形成较强的粘接力。

1.5 违章作业引起冒顶
支护不及时，空顶面积大，超循环进度割煤，临时支护质量差，没有严格执行敲帮问顶制度。

2 锚杆支护巷道冒顶事故的预防措施
2.1 合理确定巷道位置
设计巷道位置时应尽量避开地质构造带和应力集中区。

2.2 合理确定锚杆支护参数
根据现场地质资料、矿压资料，利用锚杆支护理论和预应力锚杆（索），控制围岩技术，对锚杆长度，直径及锚杆布置方式进行确定，并在巷道前期对顶板进行观察，及时变更设计。

锚杆支护设计应采用动态设计方法，设计应在巷道围岩地质力学评估基础上，按“初始设计-井下监测-信息反馈-正式设计”的程序进行。

2.3 重点加强巷道锚杆支护质量
（1）加强锚杆、锚索、锚固剂、托盘、铁丝网等支护材料的质量验收。

由供应部门牵头组织生产、安全和质量等部门严格把关，必须对其生产厂家的安全证书，合格证及质量检验报告等进行检查，同时按照标准进行抽检，确保支护材料质量合格。

（2）强化打眼质量和锚杆、锚索快速安装工艺要求。

严格按照《煤矿巷道锚杆支护技术规范》（GB/ T35056—2018）施工，打锚杆孔时，必须确保打孔质量和孔深符合要求；按规定依次把树脂锚固剂装入孔内；使用锚杆机先慢后快搅拌，搅拌时间必须达到规定。

托盘必须贴紧岩面，螺母预紧力必须达到要求。

锚杆间排距，外露长度，符合规定。

（3）螺纹钢树脂锚杆的钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径匹配要合理。

钻孔直径和锚杆杆体直径之差应为6~10mm，钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为4~8mm。

（4）加强支护质量检测。

锚杆、锚索预紧力必须
锚杆支护巷道冒顶事故原因分析及防范措施
张辉
阳煤化工股份有限公司销售分公司 山西 太原 030006
摘要：总结分析了锚杆支护巷道发生冒顶事故的几方面原因，提出了相关的预防冒顶措施，为锚杆支护巷道的安全施工提出了宝贵的经验。

关键词：锚杆 冒顶 原因 防范
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（1）与排气筒连接的接管摆动过，连接处出现受到拉、压、弯、扭的综合作用，易出现泄露，对易燃、易爆及有毒的介质是十分危险的。

（2）排气筒顶部挠度过大，即意味着筒体在摆动过程中最大位移处离中心轴线的绝对距离较大，由此会产生较大的附加偏心弯矩，会严重影响本设备的使用寿命。

所以，为确保本设备的正常使用和安全运行必须对排气筒的挠度进行控制，一般规定挠度的许用值为：H/200=15000/200=75mm。

通过PV软件进行计算，在排气筒壁厚取10mm时，其顶部挠度为25.4mm，满足要求。

4 结束语
本文对排气筒在风载作用下，除考虑顺风向振动外，还考虑诱导振动引起的共振，并根据计算结果采取了相应的防振措施，本设备在筒体上端采用了破风圈，以及排气筒在风载作用下对挠度进行了控制。

我们在设计时不仅要满足工艺上的要求，必要时通过一些防控措施使得该设备安全可靠运行。

参考文献 
[1]参照GB50051-2013 .烟囱设计规范[S].
[2]参照NB47041-2014 .塔式容器[S].
[3]朱有庭，曲文海，于浦义.化工设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，2005.
作者简介
顾柳燕（1976-），女，南京人，本科生，主要研究方向石油化工设备设计。

达到要求，每班安排专人检测，实行“小班自检、区队日检、公司抽检”的锚杆质量保证体系。

发现锚固力不达要求，必须及时补打。

2.4 加强技术管理
（1）在巷道施工中，一定要及时准确地掌握施工现场的顶板变化情况，并根据实际不断改进支护设计。

合理选择巷道断面形状和尺寸，巷道的结构和形状尽量符合围岩应力分布，应尽量采用拱形。

（2）为准确掌握巷道顶板的地质情况，可以每隔一定距离在巷道顶板施工一个岩芯探查孔，根据岩芯报告，及时改变支护参数，确保锚固端锚固在稳定的岩层中。

如复合顶板厚度较大，则可以把巷道断面改为拱形，采用U型钢支护巷道。

（3）加强顶板离层监测。

巷道每隔50米安设一个顶板离层仪，（特殊地段加密观测，如巷道交叉口，地质构造、破碎带），按规定时间及时观测顶板离层数据，分析判断围岩离层情况，确定锚杆支护的合理性，若发现问题及时修改支护参数，确保支护可靠性。

（4）建立锚杆、锚索施工台账。

提高职工的标准意识，明确施工人员责任，对巷道支护实行档案管理，并做好施工记录，锚杆、锚索施工情况，锚固情况，及责任人都要记录在案，增强责任意识，确保锚杆、锚索支护质量达到设计要求。

（5）顶板有裂隙水时，必须加强支护。

如缩小锚杆、锚索间排距，使用W型钢带，直径较粗的锚杆和锚索，托顶面积和强度大的托盘和槽钢，杆体全长锚固等。

巷道复杂地段应进行联合支护，联合支护的范围应延伸到正常地段5米以上，破碎围岩巷道应超前采用锚注支护。

（6）出现顶板事故预兆必须及时处理。

安监部门和各级生产技术管理人员在日常安全检查过程中，发现顶板离层，出现网兜，锚杆托盘变形，杆体断裂失效，帮鼓严重，等顶帮压力显现时，必须及时通知相关部门采取措施，加强顶帮支护。

（7）杜绝违章作业。

严格执行《煤矿安全规程》和《技术操作规程》，掘进过程中必须及时支护顶板，严格执行“敲帮问顶”制度，强化前探梁临时支护，顶板压力大的地段或遇地质构造，破碎带，老空、旧巷，淋水地段，必须加强支护，必须制定特殊地段的顶板管理安全措施，严禁无措施，冒险施工。

3 结束语
锚杆支护减轻了工人的劳动强度，加快了巷道的掘进速度，操作便捷，利用了岩体的自承作用，和锚网、锚索联合使用扩大了使用范围，但在现场操作中要注意观察顶板条件变化，及时调整支护参数，加强施工质量和巷道围岩变形的检测，确保支护质量，只有这样才能避免锚杆失效，导致巷道冒顶事故发生。

参考文献
[1]郭志强.浅谈锚杆支护巷道冒顶事故原因分析及预防措施[J].西北煤炭，2006（9）.
[2]王志清，万世文.顶板裂隙水对锚杆支护巷道稳定性的影响研究[J].湖南科技大学学报，2005（12）.
[3]王毅.浅谈锚杆支护巷道发生冒顶事故原因及对策[J].工程管理 
[4]高银翔.锚杆支护巷道冒顶原因与对策[J].煤炭科技，2010（3）.
作者简介
张辉，男，山西省寿阳县，1983.04，2012年毕业于重庆大学采矿工程专业，本科，助理工程师，采矿工程，从事煤炭工业矿区规划。

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