山西和顺天池能源有限责任公司 山西省晋中市 032700
摘要：煤矿掘进巷道顶板事故属于常见安全事故，对煤矿生产产生严重的不利影响。基于煤矿安全事故调查得知，顶板事故在安全事故中占比高达40%之多，顶板死亡事故中，掘进工作面冒顶事故较为常见。因此，务必做好顶板事故的预防措施，为煤矿安全生产提供可靠保障。
关键词：煤矿；巷道掘进；顶板事故；预防措施
前言：煤矿巷道顶板事故，即顶板突然崩塌引起的安全事故。煤矿生产期间，巷道掘进施工会遭遇断层，较易产生顶板松动或是破碎等情况，对煤矿掘进巷道产生严重影响。因此，务必重视对断面形状做出深入仔细研究，制定科学合理的支护方式，通过对受力情况的合理改变，使顶板变形得到有效控制，预防煤矿顶板事物的频发出现，确保煤矿生产安全稳定。
一、科学合理优化断面，预防顶板事故发生
（一）运用合理措施，优化巷道断面
煤矿巷道断面以拱形顶板和直墙、弧形底角的形状为主，不但有利于方便施工，同样可以对巷道围岩受力状态做出有效改变，使巷道围岩承载能力得到明显的增加。基于数字模拟软件和图像处理技术，对弧形底角与常规直角形式的巷道断面做出科学对比，并对受力与变形情况做出准确计算。基于检测得知，弧形底角同常规直角断面记性对比，剪应力出现明显的降低，最大主应力以及最小主应力同样得到明显减少，巷道顶板下沉量以及底鼓量得到有效控制，有效预防顶板事故发生[1]。
（二）科学优化结构，防止巷道冒顶
关于煤矿掘进巷道，通常以锚杆与锚索结合的组合拱为主要支护方式，组合拱所具备的关键作用在于，悬吊与加固拱。组合拱能够承受冒落岩层与软弱演示重量，同样可使岩体硬度得到相应的提高，避免巷道围岩出现松动变形，起到加固拱的关键作用。
巷道走向同岩层倾向所形成的夹角相对较小的情况下，可在岩层中锚入长度达到1.8m的锚杆。若巷道顶板并未出现破碎，锚杆方向可同巷道拱形边缘保持垂直，此时，锚杆悬吊作用相对较小。若巷道顶板出现破碎的情况下，锚杆方向需随岩层倾向发生相应的变化。
巷道走向同岩层倾向所形成的夹角相对较大的情况下，无法将锚杆另一层锚入岩层，这时，组合拱则无法发挥悬吊与加固拱的关键作用。若另一侧岩层存在不稳定，则会加速岩层出现破裂以及分离的情况，锚杆无法起到加固作用。
设计锚杆支护方式期间，不但需对岩层厚度做出重点考虑，同样需对岩层同巷道所形成的夹角做出充分考虑，基于巷道具体情况，选择合理的锚杆长度或是使用锚索替代锚杆，起到有效加固的作用，避免巷道冒顶情况的出现，预防顶板事故发生[2]。
二、改变支护施工形式，预防顶板事故发生
（一）巷道支护设计原则
巷道支护施工阶段，应雅阁遵守支护标准原则，支护设计以护为基础，以带压与让压支护形式，通过高强度锚杆与锚索进行支护，对巷道围岩受力与受压情况做出合理有效控制。以加强支护为重点，避免巷道岩层出现破碎或是脱落的情况，避免锚杆与锚索出现失效的情况，避免巷道因为局部变形发生损害的情况。
（二）掘进巷道的支护形式
第一，预留煤柱支护。预留煤柱属于传统巷道支护方式的一种。因为巷道上区段属于运输平巷，下去段属于回风平巷，位于上区段和下去段之间区域，预留相应宽度煤柱，使回风平巷可以有效规避支撑压力峰值区。预留煤柱支护技术相对简单，且利于通风以及排水。不过，预留煤柱支护同样具有相应的缺点，预留煤柱支护成本相对较大，煤柱损失情况同样较为严重，巷道维护具有较大的难度。煤柱支撑压力传递至底部位置，可能对附近巷道稳定和煤层开采产生相应的影响，同样会产生冲击地压的安全隐患。
第二，矿用支护型钢。矿用支护型钢包括U型钢与工字钢，矿用支护型钢具有良好的韧性，同样也具备较高的抗拉、抗剪和抗压强度。以为使用环境条件相对较为恶劣且复杂，所以，对矿用支护型钢所具备的性能有着严格的标准。巷道支架需承受横向荷载与纵向推理，因此，巷道支架纵、横向方向均需具备足够的承载负荷能力，矿用支护型钢断面所具有的几何参数同抗弯截面模量之间存在紧密联系，抗弯截面模量需同巷道支架承载负荷能力数值保持较为接近。除此之外，矿用支护型钢几何形状同支架可缩性同样具有紧密联系，特别是针对U型钢。因此，矿用支护型钢几何形状锁紧以及滑移期间，需达到矿用支护型钢接触面面积较大、滑移稳定、受力均匀的标准[3]。
第三，可缩性支架。金属支架承载负荷能力涵盖实际承载能力和极限承载能力。可缩性支架位于收缩阶段，所具备的承载能力即实际承载能力，实际承载能力同连接件以及支架工作状况存在紧密联系。可缩性直角位于刚性阶段，碎觉逼的承载能力即极限承载能力，极限承载能力所具备的标准及不发生塑性变形。通常而言，极限承载能力超过实际承载能力，可缩性支架最为理想的状态即实际承载能力无限接近于极限承载能力。
第四，锚杆支护。锚杆属于巷道岩层内部锚固的杆状物，锚杆能够使巷道围岩保持良好的稳定性，并形成锚杆支护系统。煤矿巷道存在各不相同地质环境，锚杆功能同样也各不相同。现阶段，锚杆支架通常包括摩擦式、机械式与粘结式锚杆。锚杆支护通常用力巷道围岩加固，使巷道围岩稳定性得以有效提高。锚杆支护能够使巷道围岩从载荷体转变为围岩承载体。基于有关研究表明，地质条件各不相同时，对锚杆支护同金属支护所发挥的作用进行对比，得知巷道围岩移动量出现明显的减少。具体支护阶段，单体锚杆不能够对巷道围岩做出有效控制的情况下，可通过组合锚杆的方式进行有效支护。组合锚杆存在两种形式，第一，竖直锚杆支护形式，竖直锚杆所具有的掩护网可使用金属菱形网或是金属经纬网等。效果显著的树脂锚杆包括W型与M型钢带等。第二，桁架锚杆支护形式，桁架锚杆主要是通过锚杆、垫块和拉紧器等构成。
结论：综上所述，煤矿掘进期间，应基于地质条件和岩层性质，选择适宜的巷道断面形状和支护方式，对断面设计做出合理优化，避免巷道冒顶，并对巷道围岩进行有效加固，使巷道质量得到明显提高，预防顶板事故，确保煤矿生产安全稳定开展。
参考文献：
[1]李瀚瑞.煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].中国石油和化工标准与质量,2019,216(20):123-125.
[2]霍雷雷.煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].煤炭科技,2017,000(002):192-194.
[3]刘晓斌.煤矿掘进巷道顶板事故预防措施研究[J].能源与节能,2016,000(009):48-49.
作者简介：
一作：王绍威(1984-01.06)，男，本科，汉族，山西大同人，工程师，山西和顺天池能源有限责任公司，生产技术科科长，主要从事采煤、掘进专业相关研究，032700
二作：樊金龙(1988-)，男，本科，汉族，内蒙古乌兰察布人，助理工程师，山西和顺天池能源有限责任公司，生产技术科采煤业务主管，主要从事综采技术研究，032700