煤巷冒顶事故分类

2019-01-15 10:16:22 迈高数字 11

  中国矿业大学(北京)马念杰教授课题组基于近200起煤巷冒顶事故,从围岩体客观存在的力学性质和结构特征角度,系统研究了巷道典型冒顶事故与围岩体环境之间关系,提出了以煤巷冒顶控制为目标的新的冒顶成因分类标准及方法和相应的支护对策。

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  裂隙围岩体巷道顶板局部块体坠落型冒顶事故

  岩体受多种因素影响造成围岩体内裂隙增加,而巷道围岩体被这些裂隙分割成具有不同几何形状和不同尺度的块体,当巷道开挖后,巷道局部块体暴露在邻空面上,使某些块体沿结构面滑移、失稳坠落。

  在调研的巷道冒顶事故中,巷道横向方向上块体坠落时有发生,一般是小块体坠落,块体坠落高度不超过锚杆长度,而巷道纵向上块体坠落偶尔也会发生,一般则是大块体坠落,巷道纵向块体事故危险程度高、冒顶规模大,损毁后果严重。

     弱黏结层状围岩体巷道复合顶板垮落型冒顶

  煤系地层具有明显的层状岩体结构特征,受不同沉积环境和地质运动的影响,巷道开挖后,顶板条件复杂多样,甚至同一条巷道的顶板岩层条件都会发生较大变化。

  在调研的巷道顶板事故中,层状复合顶板巷道冒顶事故占巷道冒顶事故总数的绝大部分,冒顶原因主要是顶板岩层间的组合劣化所致,即软岩变厚、硬岩变薄或出现软弱夹层等组合,造成锚杆(索)长度不能适应顶板岩层组合劣化后的高度,导致巷道个别地段发生冒顶事故。

  蝶形塑性区碎裂围岩体巷道顶板冒落型冒顶

  在水平应力与垂直应力相差较大的构造应力区、高支撑压力集中区和断层等附近,原岩应力场常为双向不等压应力场,侧压系数一般不等于1,尤其是采动条件下,巷道围岩双向应力的比值随着采动影响而发生改变,围岩塑性区不再是圆形和椭圆形塑性区分布,巷道围岩会出现一种像蝴蝶形状的塑性区,简称蝶形塑性区。

  当巷道围岩载荷方向发生变化时,会使巷道围岩塑性区发生旋转,致使巷道围岩产生不对称破坏,顶板破坏深度一侧明显大于另一侧,载荷方向变化会使蝶形塑性区的翼角部分出现在巷道顶板上方,容易产生冒顶,对巷道的维护极为不利。

  松散围岩体巷道顶板漏冒型冒顶

  在调研的巷道冒顶事故中,还有相当一部分发生在断层附近,主要包括:小断层附近松散破碎顶板支护不当引起的冒顶以及隐含小断层支护不当导致松散破碎顶板冒顶事故。

  煤巷冒顶控制技术体系

  针对煤巷顶板关键块体坠落、层状复合顶板垮落、蝶形塑性区碎裂顶板冒落和松散顶板漏冒特点,以煤巷冒顶成因为基础分类,提出了冒顶控制技术体系:

  冒顶控制技术体系

  1.普通锚杆控制局部块体坠落。

  2.常规锚索控制小变形层状复合顶板垮落。

  3.专用锚索控制大变形蝶形塑性区碎裂顶板冒落。

  4.联合支护控制特殊条件顶板漏冒。

  该支护对策可较好地控制煤巷冒顶事故。

  具体支护对策如下:

  使用普通锚杆可以有效控制由节理裂隙等弱面切割产生的局部块体坠落。

  使用普通锚索能够有效防止小变形巷道的弱黏结层状复合顶板的梁式垮落。

  对于大变形蝶形塑性区碎裂顶板巷道,采用普通锚索支护时经常发生破断,需要使用具备变形性能的专用锚杆和锚索。

  在地质破碎带、松散软弱岩层中的巷道,必须采用专门措施,极破碎处巷道可以采用注浆加固措施。


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