片幫冒頂(spalling and roof falling)
采場巷道、礦柱等礦山結構的兩幫或頂板巖體局部塌落的現象。塌落巖石量不等,有的不足1kg,有的則達若干噸,一般不至破壞整個采場結構,而主要是造成人員傷亡和設備損壞。
影響因素可分為地質因素和工程因素兩大類。(1)地質因素。包括巖石物理力學性質、地質構造和地下水等。堅硬巖石的自我支撐能力較強,冒落的可能性較小。軟弱巖石則容易冒落。塊狀結構巖體穩定性較好,破裂結構巖體則容易冒落。斷層、節理、裂隙、層面、破碎帶等構造弱面的存在,嚴重削弱巖體的完整性,是產生片幫冒頂的主要原因(見大面積地壓活動),有地下水存在時,尤其如此。地下水會使軟弱夾層中或結構面上的泥質物質軟化和泥化,從而降低巖體強度,同時,軟弱夾層在水的作用下會膨脹,產生膨脹力。切割巖體的各種結構面往往是相互溝通的,故地下水能沿結構面流動,沖刷結構面的充填物。從而降低結構面的抗剪強度,促使巖體冒落。(2)工程因素。包括采場、巷道等的布置方式、斷面形狀和大小、支護方式、存在時間以及爆破振動影響等。在巖體中掘進巷道或采掘礦石后,會改變巖體原有應力平衡狀態,產生應力重新分布和應力集中現象,采場或巷道附近巖體內的應力可比原巖體(開挖前)應力高出若干倍,并產生對巖體穩定極為不利的拉應力(巖石的抗拉強度遠低于抗壓強度)。巷道交叉處和斷層附近都是應力集中較顯著的部位。采場和巷道的尺寸愈大,巖體暴露面積也愈大,在應力場的作用下,頂板中部和兩幫腰線附近的巖石表面愈容易出現拉應力。因此,這些部位容易發生片幫冒頂。巖石隨著暴露時間的延長,由于風化、侵蝕等作用,強度逐漸降低。在應力場的長期作用下,巖體還會產生蠕變。因此,老采空區或長期存留的巷道、峒室也較易發生巖體冒落。開采過程中,開掘巷道和采掘礦石時,爆破作業產生的沖擊波會使附近巖體破裂,形成松動圈,其深度隨巖石性質而異,一般約為1.5m。松動圈的巖體受到擾動(如爆破振動)時,也容易冒落。另外,有些即使是經過松石檢查的工作面,仍留存有尚未完全松離的巖塊,當它們受到爆破振動或發生應力變化時,會脫離基巖而掉落。
防止措施(1)合理選擇采礦方法。盡可能采用人員可以在巷道或峒室中進行采礦作業的采礦方法,如垂直深孔,球形藥包落礦,階段礦房采礦法(VCR采礦法)、分段崩落采礦法等。采用這類采礦方法,人員在巷道中作業,巖體暴露面積小,較容易支護,減小了巖體冒落的可能性。當必須采用房柱法、留礦法等需要在暴露的采場頂板下作業的采礦方法時,應當合理選擇采場構成要素,保證采場頂板穩定。(2)采用合理的支護方式。礦山常用的支護方法有木棚子、金屬支架、錨桿、錨索、鋼筋混凝土、噴射混凝土以及錨桿加鋼筋網噴射混凝土聯合支護等。位于不穩定巖體中的巷道和采場,必須支護。易于風化的巖石,應及時用噴射混凝土封閉,以防止巖石風化,再適時進行二次支護。(3)加強松石檢查和處理。在采場工作面爆破作業后,必須先由專職人員敲幫問頂,檢查、清除松石后才允許繼續作業。在作業過程中,應隨時注意作業點及其附近頂板的情況,若發現有巖體開裂、發響、掉碴等異常現象時,應及時躲避或采取支護措施。作業人員在進入老采空區或長期無人作業的其他場所之前,也應由專職人員敲幫問頂,檢查和處理松石。(4)采用光面爆破,減輕對周圍巖體的破壞程度。
©2008-2023 福建明海鑫企業股份有限公司 閩ICP備07035527號-1
閩公網安備 35040302610038號