(来学网)某煤矿为斜井开拓,开采4号煤层,煤层厚度为7.28~9.45m,地质构造中等,煤尘具有爆炸危险性,自燃倾向性为自燃,4203运输巷掘进工作面施工工艺采用综掘机沿底掘进,皮带运输机运输。支护方式为锚杆、金属网配合锚索和T型钢带,锚杆间排距为920mm×1000mm,每间隔一排布置两根锚索,锚索距巷道上、下帮各1m处布置,锚索长度为9.2m。
2021年6月10日9时30分,当班班长发现,4203运输巷掘进工作面迎头后方60m处设置的顶板离层监测仪读数变化超过10cm,锚索测力计数据急剧增加,顶板淋水加大、下沉明显、出现多处裂缝,遂安排3人补打锚杆加强顶板支护,其他人员正常开展掘进作业。11时30分,班长在巡视过程中听到一声巨响,发现4203运输巷皮带运输机停止运转,立即赶往4203运输巷掘进工作面迎头查看情况,行至距掘进工作面迎头约65m处,发现巷道大面积冒顶,立即向矿调度室电话汇报。该矿随即启动应急预案,组织开展救援工作,同时向当地应急管理部门进行了事故报告。
经事故调查,冒顶发生在4203运输巷掘进工作面迎头后方50m处,冒顶段长度约15m。事故发生的原因包括:4203运输巷布置在上部煤层区段煤柱下,冒顶及周边区域顶板发育有富水性较强的含水层,地质条件变化较大,掘进队未能及时调整支护方式。事故造成2人遇难,直接经济损失300万元。
根据以上场景,回答下列问题:
1.列出4203运输巷发生事故前可能出现的征兆。
2.列出锚杆支护的三种作用机理。
3.列出煤矿应向当地应急管理部门报告的事故内容。
4.简述防止此类冒顶事故发生应采取的技术措施。
正确答案:
1.4203运输巷发生事故前可能出现的征兆:顶板下沉速度急剧增加、支柱载荷急剧增大、片帮、顶板断裂、掉碴、煤炮密集、淋水加大、支护锚杆锚索变形增大。
2.锚杆支护的作用机理如下:
(1)悬吊作用:锚杆将顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上,增强软弱岩层的稳定性。
(2)组合梁作用:如果顶板岩层中存在若干分层时,锚杆可将各岩层组合到一起,形成较厚的岩层,从而增加岩层的强度和抗破坏能力,避免岩层间水平滑动和出现离层现象。
(3)组合拱作用:在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆,从杆体两端起形成圆锥形分布的压应力区,各锚杆形成的压应力区相交,在岩体中形成一个压缩带,即压缩拱,压缩拱内的围岩受力状态得到改善,强度提高。
(4)围岩强度强化作用:锚杆与锚固的围岩形成统一承载体,锚杆的作用是改变围岩的应力状态,增加围压,从而提高围岩的承载能力。
(5)最大水平应力理论:锚杆可以沿轴向限制岩层的膨胀,并限制岩层的剪切错动。
(6)松动圈支护理论:锚杆支护的作用是限制围岩松动圈形成过程中碎胀力所造成的有害变形。
3.煤矿应向当地应急管理部门报告的事故内容包括:单位概况,事故时间、地点,现场情况,简要经过,伤亡情况,直接经济损失,已经采取的措施,其他情况。
4.防止此类冒顶事故发生应采取的技术措施:加强顶板疏放水;加强顶板监测;合理设计煤柱宽度;优化巷道布置;避开(煤柱)应力集中区;优化支护设计;巷道轴线方向尽可能与构造应力方向平行。