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[摘要]本文通过对煤壁片帮机理的分析，列出在掘进巷道产生片帮的条件：矿井类型、巷道的垂深、巷道的性质、巷道的倾角、巷道所在位置的岩性、巷道的布置方式、巷道断面、地质构造等。针对各种具体条件下可能对掘进工作面迎面易造成片帮的因素进行了分析。提出对于易片帮的掘进工作面迎面，在进行完临时支护后，及时对迎面进行封护。通过对工作面迎面片的封护，降低工作面迎面片帮伤人的危险性，给矿井的安全生产提供有力的条件。
[关键词]片帮；掘进工作；迎面封护
1、巷道片帮的机理
片帮是由于岩石不够稳定，当强大的地压传递到顶板或两帮时，使岩石遭受破坏而引起的。随着掘进工作面的向前推进，工作面暴露面积逐渐增大，顶板和周帮矿岩会由于应力的重新分布而发生某种变形，以致在某些部位出现裂隙，同时岩层的节理也在压力作用下逐渐扩大。在此情况下，顶板岩石的完整性就破坏了。由于顶板岩石完整性破坏的结果，便出现了顶板的下沉弯曲，裂隙逐渐扩大，如果生产技术和组织管理不当，就可能形成顶板岩矿的冒落。这种冒落就是常说的冒顶事故，如果冒落的部位在巷道的两帮就叫做片帮。冒顶片帮事故，大多数为局部冒落及浮石引起的，而大片冒落及片帮事故相对较少，因此，对局部冒落及浮石的预防，必须给予足够的重视。
2、原因分析
发生片帮事故的原因有很多，针对于掘进工作面迎面的片帮问题主要从以下几个方面考虑；
2.1、矿井的类型
有突出危险矿井，在突出煤层具有冲击地压危险的掘进工作面，由于煤壁受到除地应力和动压影响外，还会受到较大的高瓦斯压力对工作面的威胁。由于工作面迎面没有进行支护成为全巷道内最薄弱的地点，使得高瓦斯的压力在地应力和采动影响的作用下从工作面迎面释放。对工作面施工的人员造成伤害。
2.2、巷道的深度
随着煤炭资源的大力开采，原有水平的开采已达不到要求。许多矿井都以进入下水平的开采，这样巷道所承受的压力与巷道的垂直深度有着直接的关系。因此随着巷道深度的加大，巷道所承受的压力也不断增加，这就使得掘进工作面片帮的危险性增加。
2.3、巷道性质
在同样的矿井条件下，不同性质巷道承受的采动影响有着很大的不同。开拓巷道主要布置在交稳定的岩层和煤层内，与采空区的距离较远，受到的采动影像也相对较小。准备巷道和回采巷道就与之不同，需要布置在采（带）区内部，与采空区距离较近，受采动影响较大。巷道的掘进和维护都较为困难，因此掘进巷道片帮也是经常事。
2.4、巷道的位置
对于布置岩巷、半煤岩巷、煤巷不同的巷道，巷道内的压力有着很大的区别。由于岩巷周围是较为坚硬的岩石，巷道本身的抗压能力也较强。而半煤岩巷和煤巷就有所不同，周围主要以煤为主，坚硬性较差巷道的抗压能力也明显下降，对于掘进工作面没有进行封护的迎面来说就是压力显现的最好位置。
2.5、巷道的倾角
对于不同的回采方法，巷道的布置也有很大的区别，有上山掘进、下山掘进、平巷掘进。当工作面采用上山掘进时工作面煤壁的重力方向如图1，重力的分力指向工作面內，易造成工作面上方煤壁向工作面内倾倒。当工作面为下山掘进和平巷掘进时，工作面煤壁的重力方向垂直煤壁或指向煤壁内部，不会给工作面迎面煤壁提供一个向工作面内部的分力，此时掘进煤壁对工作面安全影响较小。
2.6、巷道掘进的方向
在进行矿井采区和工作面布置前，首先开展地质力学调查评估和地应力测试，确定地应力的大小和方向，尤其是最大主应力大小和方向，并依据测试结果，选择合理的巷道布置方向，尽量避免巷道掘进方向垂直于最大水平主应力方向。当在最大水平主应力下产生节理裂隙与工作面的掘进方向正交时易造成工作面出现片帮掉块的情况。
2.7、巷道断面
由于提倡煤矿高产高效，采煤机械化水平不断提高，大型的采煤、掘进设备被煤矿应用，这样也就要求煤矿井下巷道的断面要不断加大，才能满足大型设备的运输和大型煤矿通风问题。当断面不断扩大宽度和高度的同时，巷道所承受的压力也不断加大。巷道高度的增加必然导致掘进巷道迎面边邦的危险性。
2.8、地质构造
地质构造破坏了岩层的连续性和完整行，使局部区域和范围内的岩体裂隙发育，结构松散，当掘进工作面施工到地质构造附近时，由于煤体本身的强度下降，节理裂隙发育，使得工作面内的煤壁变得酥软，在迎面处煤壁易出现片帮的现象。
3、迎面封护方法
以晓南矿北二14#回风大巷为例：
1、封护迎面采用∮18×1600mm螺纹钢锚杆，单孔使用CKZ2370树脂锚固剂1支。断面宽度小于5米时安装3根锚杆，断面宽度大于5米时，断面宽度每增加1米增加1根封护迎面锚杆。2、封护迎面锚杆位置距顶板1米，巷道迎面中心安装1根，距中心1.4米两侧各安装1根。3、顶板金属网迎面自然垂下，距底板不得大于0.8米。4、封护迎面时要将钢筋梁压在托盘与迎面金属网之间，钢筋梁长度不小于3.8米。封护迎面锚杆必须拧紧。5、进行封护迎面工作前必须认真找落顶板、帮及迎面浮石，确认安全后方可进行封护迎面工作。6、进行下一循环作业前可拆除封护迎面的支护。拆除支护前要认真找落顶板、帮及迎面浮石，确认安全后方可进行拆除工作。拆除螺母时使用长度不小于1.2米的专用扳手，拆除时发现迎面有压力要立即停止作业，找落迎面浮石后方可继续作业。封护迎面支护拆除完毕后，由跟班干部或班长认真找落工作面浮石，确认安全后方可继续作业。
4、结论
根据理论分析和井下实践经验，掘进工作面迎面的封护对于工作面的安全是不可缺少的。通过对迎面采取封护措施减少了工作面迎面对正在作业人员进行了有效的保护。由于迎面进行了封护使得作业工人不需要考虑工作面片帮掉块伤人的危险，对工人的安全心理也有较大影响，因此对迎面进行封护，大大提高了掘进工作面的施工安全。为矿井的安全生产提供可靠性的条件。
参考文献
[1]李增学.《煤矿地质学》[M].煤炭工业出版社，2009-03-01
[2]毛镇西.《煤矿地质学》[M].山西人民出版社，2010 -12-01
[3]耿献文.《矿山压力测控技术》[M].中国矿业出大学出版社，2002-01
[4]赵军.破碎煤体内的巷道支护与加固技术[J].煤炭技术，2009， （04） ：120-122
作者简介
薛明，男，工程师、现任晓南矿掘进队队长。
[关键词]片帮；掘进工作；迎面封护
1、巷道片帮的机理
片帮是由于岩石不够稳定，当强大的地压传递到顶板或两帮时，使岩石遭受破坏而引起的。随着掘进工作面的向前推进，工作面暴露面积逐渐增大，顶板和周帮矿岩会由于应力的重新分布而发生某种变形，以致在某些部位出现裂隙，同时岩层的节理也在压力作用下逐渐扩大。在此情况下，顶板岩石的完整性就破坏了。由于顶板岩石完整性破坏的结果，便出现了顶板的下沉弯曲，裂隙逐渐扩大，如果生产技术和组织管理不当，就可能形成顶板岩矿的冒落。这种冒落就是常说的冒顶事故，如果冒落的部位在巷道的两帮就叫做片帮。冒顶片帮事故，大多数为局部冒落及浮石引起的，而大片冒落及片帮事故相对较少，因此，对局部冒落及浮石的预防，必须给予足够的重视。
2、原因分析
发生片帮事故的原因有很多，针对于掘进工作面迎面的片帮问题主要从以下几个方面考虑；
2.1、矿井的类型
有突出危险矿井，在突出煤层具有冲击地压危险的掘进工作面，由于煤壁受到除地应力和动压影响外，还会受到较大的高瓦斯压力对工作面的威胁。由于工作面迎面没有进行支护成为全巷道内最薄弱的地点，使得高瓦斯的压力在地应力和采动影响的作用下从工作面迎面释放。对工作面施工的人员造成伤害。
2.2、巷道的深度
随着煤炭资源的大力开采，原有水平的开采已达不到要求。许多矿井都以进入下水平的开采，这样巷道所承受的压力与巷道的垂直深度有着直接的关系。因此随着巷道深度的加大，巷道所承受的压力也不断增加，这就使得掘进工作面片帮的危险性增加。
2.3、巷道性质
在同样的矿井条件下，不同性质巷道承受的采动影响有着很大的不同。开拓巷道主要布置在交稳定的岩层和煤层内，与采空区的距离较远，受到的采动影像也相对较小。准备巷道和回采巷道就与之不同，需要布置在采（带）区内部，与采空区距离较近，受采动影响较大。巷道的掘进和维护都较为困难，因此掘进巷道片帮也是经常事。
2.4、巷道的位置
对于布置岩巷、半煤岩巷、煤巷不同的巷道，巷道内的压力有着很大的区别。由于岩巷周围是较为坚硬的岩石，巷道本身的抗压能力也较强。而半煤岩巷和煤巷就有所不同，周围主要以煤为主，坚硬性较差巷道的抗压能力也明显下降，对于掘进工作面没有进行封护的迎面来说就是压力显现的最好位置。
2.5、巷道的倾角
对于不同的回采方法，巷道的布置也有很大的区别，有上山掘进、下山掘进、平巷掘进。当工作面采用上山掘进时工作面煤壁的重力方向如图1，重力的分力指向工作面內，易造成工作面上方煤壁向工作面内倾倒。当工作面为下山掘进和平巷掘进时，工作面煤壁的重力方向垂直煤壁或指向煤壁内部，不会给工作面迎面煤壁提供一个向工作面内部的分力，此时掘进煤壁对工作面安全影响较小。
2.6、巷道掘进的方向
在进行矿井采区和工作面布置前，首先开展地质力学调查评估和地应力测试，确定地应力的大小和方向，尤其是最大主应力大小和方向，并依据测试结果，选择合理的巷道布置方向，尽量避免巷道掘进方向垂直于最大水平主应力方向。当在最大水平主应力下产生节理裂隙与工作面的掘进方向正交时易造成工作面出现片帮掉块的情况。
2.7、巷道断面
由于提倡煤矿高产高效，采煤机械化水平不断提高，大型的采煤、掘进设备被煤矿应用，这样也就要求煤矿井下巷道的断面要不断加大，才能满足大型设备的运输和大型煤矿通风问题。当断面不断扩大宽度和高度的同时，巷道所承受的压力也不断加大。巷道高度的增加必然导致掘进巷道迎面边邦的危险性。
2.8、地质构造
地质构造破坏了岩层的连续性和完整行，使局部区域和范围内的岩体裂隙发育，结构松散，当掘进工作面施工到地质构造附近时，由于煤体本身的强度下降，节理裂隙发育，使得工作面内的煤壁变得酥软，在迎面处煤壁易出现片帮的现象。
3、迎面封护方法
以晓南矿北二14#回风大巷为例：
1、封护迎面采用∮18×1600mm螺纹钢锚杆，单孔使用CKZ2370树脂锚固剂1支。断面宽度小于5米时安装3根锚杆，断面宽度大于5米时，断面宽度每增加1米增加1根封护迎面锚杆。2、封护迎面锚杆位置距顶板1米，巷道迎面中心安装1根，距中心1.4米两侧各安装1根。3、顶板金属网迎面自然垂下，距底板不得大于0.8米。4、封护迎面时要将钢筋梁压在托盘与迎面金属网之间，钢筋梁长度不小于3.8米。封护迎面锚杆必须拧紧。5、进行封护迎面工作前必须认真找落顶板、帮及迎面浮石，确认安全后方可进行封护迎面工作。6、进行下一循环作业前可拆除封护迎面的支护。拆除支护前要认真找落顶板、帮及迎面浮石，确认安全后方可进行拆除工作。拆除螺母时使用长度不小于1.2米的专用扳手，拆除时发现迎面有压力要立即停止作业，找落迎面浮石后方可继续作业。封护迎面支护拆除完毕后，由跟班干部或班长认真找落工作面浮石，确认安全后方可继续作业。
4、结论
根据理论分析和井下实践经验，掘进工作面迎面的封护对于工作面的安全是不可缺少的。通过对迎面采取封护措施减少了工作面迎面对正在作业人员进行了有效的保护。由于迎面进行了封护使得作业工人不需要考虑工作面片帮掉块伤人的危险，对工人的安全心理也有较大影响，因此对迎面进行封护，大大提高了掘进工作面的施工安全。为矿井的安全生产提供可靠性的条件。
参考文献
[1]李增学.《煤矿地质学》[M].煤炭工业出版社，2009-03-01
[2]毛镇西.《煤矿地质学》[M].山西人民出版社，2010 -12-01
[3]耿献文.《矿山压力测控技术》[M].中国矿业出大学出版社，2002-01
[4]赵军.破碎煤体内的巷道支护与加固技术[J].煤炭技术，2009， （04） ：120-122
作者简介
薛明，男，工程师、现任晓南矿掘进队队长。