天湖山煤礦區(qū)局部冒頂片幫事故多發(fā)的地質(zhì)特性原因分析及防范對策

黃長昌

天湖山煤礦區(qū)局部冒頂片幫事故多發(fā)的地質(zhì)特性原因分析及防范對策

黃長昌

永春縣煤炭工業(yè)公司

近幾年的事故統(tǒng)計分析表明，局部冒頂片幫事故是天湖山煤礦區(qū)的的主要事故類型，比例高于省內(nèi)其它礦區(qū)，該文嘗試從天湖山地質(zhì)構(gòu)造特性分析入手，探討局部冒頂片幫事故多發(fā)的原因，從而找出有針對性的解決辦法。

煤礦 地質(zhì)構(gòu)造 安全生產(chǎn)事故 頂板管理

天湖山煤礦區(qū)位于福建省中部戴云山脈南段，大部分在永春縣境內(nèi)，由4個礦區(qū)20個井田組成，礦區(qū)面積58km2，是福建省東南沿海唯一的產(chǎn)煤區(qū)，號稱“閩南煤都”。礦區(qū)從1956年開始建礦，改革開放后逐漸達(dá)到開采高峰，現(xiàn)在年產(chǎn)原煤約250萬噸，主要銷往泉州、莆田和廈門等沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，是永春縣的經(jīng)濟(jì)支柱之一。煤礦開采為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但是頻繁發(fā)生的礦難卻讓煤礦工人付出鮮血甚至生命的代價。天湖山礦區(qū)的主要事故類型有自身的特點，本文從近幾年的煤礦事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)入手，分析局部冒頂片幫事故多發(fā)與天湖山礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特性之間的關(guān)系，及我們應(yīng)采取的對策。

1 天湖山煤礦區(qū)主要事故類型

1.1 煤礦事故類型以局部冒頂片幫事故為主

天湖山礦區(qū)內(nèi)縣礦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦2001~2005年共發(fā)生70起事故，死亡74人，其中冒頂片幫事故56起，死亡59人，分別占事故起數(shù)和死亡人數(shù)的80％和79.7％；中毒窒息事故4起，死亡5人，分別占事故起數(shù)和死亡人數(shù)的5.71％和6.76％；放炮事故4起，死亡4人，均占事故起數(shù)和死亡人數(shù)的5.71％；觸電事故2起，死亡2人，均占事故起數(shù)和死亡人數(shù)的2.85％；運輸事故4起，死亡4人，均占事故起數(shù)和死亡人數(shù)的5.71％。70起事故中，1次死亡2人的僅有4起，占起數(shù)的5.71％，其余94.29％的事故都是1次死亡1人的事故。這期間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)與1983~2005年的長期統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本一致。因此，可以認(rèn)為因冒頂片幫而導(dǎo)致的頂板事故是天湖山礦區(qū)煤礦事故的最主要類型。

1.2 局部冒頂片幫事故發(fā)生地點分析

現(xiàn)對56起局部冒頂片幫事故發(fā)生的地點及事故性質(zhì)做進(jìn)一步分析：

發(fā)生在采煤工作面及其附近的有26起，死亡28人，分別占該類事故起數(shù)和死亡人數(shù)的46.4％和47.5％；

發(fā)生在掘進(jìn)工作面及其附近的有15起，死亡16人，分別占該類事故起數(shù)和死亡人數(shù)的26.8％和27.1％；

發(fā)生在維修巷道作業(yè)場所的有12起，死亡12人，分別占該類事故起數(shù)和人數(shù)的21.4％和20.3％；

其它場所發(fā)生頂板事故的有3起，死亡3人，分別占該類事故起數(shù)和死亡人數(shù)的5.4％和5.1％，主要是誤進(jìn)采空區(qū)、坐在巷道邊吸煙等意外頂板事故。

在采煤頂板事故中，有2起是違章偷采保安煤柱而發(fā)生的。

在采掘及維修作業(yè)過程中，有9起（占16.1％）發(fā)生在作業(yè)地點周圍有采空區(qū)的地方，一定程度上受到采動影響。

在采掘及維修作業(yè)過程中，有3起發(fā)生在無監(jiān)護(hù)、單人作業(yè)的環(huán)境之下。

在維修作業(yè)過程中，有4起（占維修作業(yè)頂板事故的33.3％）發(fā)生在小井口和運巷口。

從以上分析可知，局部冒頂片幫的主要發(fā)生地依次為采煤工作面及其附近、掘進(jìn)工作面及其附近和維修作業(yè)場所，分別占該類事故起數(shù)和死亡人數(shù)的94.6％和94.9％。

2 局部冒頂片幫事故多發(fā)的地質(zhì)特性原因分析

2.1 煤田地質(zhì)構(gòu)造特點

天湖山煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶曲、斷裂發(fā)育，在漫長的成煤歷史時期，經(jīng)受了多次地質(zhì)構(gòu)造運動，使其地質(zhì)構(gòu)造景觀千姿百態(tài)，煤層形變尤為劇烈，各種褶曲一應(yīng)俱全，褶曲規(guī)模及幅度大小不一。該煤田由于受到后期地質(zhì)構(gòu)造運動的改造，廣泛發(fā)育緩傾角斷裂，F(xiàn)31斷層為其代表，控制面積29.5km2，水平推覆距離＞5km。該斷層上下盤的構(gòu)造形態(tài)具有不同的特點：下盤以軸向北東、向南亦向北傾伏的線狀緊密褶皺為主，煤層在傾向上厚薄變化頻繁，穩(wěn)定性差；在走向上穩(wěn)定性相對較好，斷層較少，主要有北北東向斜切正斷層和北西向張性階梯狀正斷層。由于強烈褶皺的影響，不少臨界厚度的極薄煤層發(fā)生成煤物質(zhì)的塑性流動，在空間走向上形成一系列厚煤帶，使得一些原先為不可采的極薄煤層具備一定的工業(yè)利用價值，從而提高了整個礦區(qū)資源利用率。F31斷層上盤屬于同一時代的含煤層組，總體傾向北西，傾角變化劇烈，局部褶曲發(fā)育，北西向和北東向斷層多，煤層產(chǎn)狀在走向和傾向上的變化都很大。

緩傾角斷裂在天湖山煤田的南北兩翼廣泛發(fā)育，造成德化曾坂礦區(qū)和安溪劍斗礦區(qū)僅剩龍巖組第三段地層，含煤性降低；地質(zhì)構(gòu)造景觀以單斜構(gòu)造為主，但在走向和傾向上的變化都比較大，斜交斷層十分發(fā)育。

2.2 煤層頂?shù)装逄匦?/h3>

由于天湖山煤田為福建最靠東側(cè)“東南古陸”（古老的花崗巖古陸）的一個煤田，因而地層中SiO2總含量超過省內(nèi)其它煤田，導(dǎo)致地層中砂巖比例明顯高于其它煤田。這也就是天湖山礦區(qū)各煤礦均以剛性地層為主，巖層一般比較堅硬，巖石力學(xué)強度比較大，軟弱地層比例小。即礦區(qū)內(nèi)地層以粉砂巖、細(xì)砂巖等剛性巖層為主，而泥巖、炭質(zhì)泥巖等軟性低強度巖層比列不大，且褶皺構(gòu)造發(fā)育，又廣泛存在煤層壓薄帶，最大限度地降低了沖擊地壓的威脅，有利于頂板管理（見表1）。

表1 天湖山礦區(qū)巷道圍巖穩(wěn)定性分類表

礦區(qū)由以砂巖、粗粉砂巖、細(xì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖及煤層組成的多個沉積旋迥形成二迭系下統(tǒng)童子巖組煤系地層（P1ｔ1），主要含煤段為第一段和第三段，總計含煤70多層，其中可采煤層有64、63、62、60、59、54、53、41、37、29、22、16、13、10號等十多層煤層；另還有61、52、51、47、43、36、30、9號等局部可采煤層。除了個別煤層以外，其它絕大部分煤層的頂、底板巖性差別不大。煤層直接頂一般為細(xì)粉砂巖，老頂為粗粉砂巖或細(xì)砂巖，其偽頂一般為薄層狀泥巖或炭質(zhì)泥巖。而煤層直接底板一般為薄層狀炭質(zhì)泥巖過渡到細(xì)粉砂巖，老底一般為粗粉砂巖或細(xì)砂巖（見表2）。

表2 天湖山礦區(qū)29號煤層頂?shù)装迨疽鈭D表

2.3 局部冒頂片幫事故多發(fā)與地質(zhì)構(gòu)造特性的因果關(guān)系

本礦區(qū)以褶皺構(gòu)造為主要地質(zhì)構(gòu)造特征，煤系地層以堅硬和次堅硬巖層為主，加之煤層的不穩(wěn)定性造成采區(qū)中廣泛存在的壓薄不可采點（包括不可采帶），以及斷層的發(fā)育等所有這些因素，都對地質(zhì)應(yīng)力起著分散和消解作用，因此，本礦區(qū)礦壓顯現(xiàn)歷來不明顯，也沒有發(fā)生過大的礦壓危害。礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造特點，使煤層頂?shù)装宓耐暾允艿狡茐?，頂?shù)装瀹a(chǎn)狀變化劇烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，透鏡狀偽頂廣泛分布，井下斷層破碎帶隨處可見，礦井內(nèi)難以形成正規(guī)的采煤工作面，多數(shù)采煤工作面只能采用殘采法采煤，給采煤工作面的頂板管理和掘進(jìn)巷道的頂板管理造成很大困難。由于巖性堅硬，頂板較好，導(dǎo)致該區(qū)基本上為裸體巷道，工作面空頂作業(yè)較為普遍，這是導(dǎo)致局部冒頂片幫事故成為本區(qū)最主要事故類型的主要原因。

3 局部冒頂片幫事故防范對策

3.1 完善頂板管理保障機(jī)制

3.1.1落實各項制度

要轉(zhuǎn)變本區(qū)圍巖好、不易發(fā)生頂板事故的錯誤看法，主要措施是落實責(zé)任制。完善安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)，健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，將具體責(zé)任逐級分解、明確到個人。在頂板管理方面，主要要落實敲幫問頂制，安全員下井跟班制和“四級確認(rèn)制”，要轉(zhuǎn)變管理方式，做到以制度管人、管事，用制度來控制頂板事故的發(fā)生。

3.1.2強化現(xiàn)場控制

建立頂板管理“四級確認(rèn)”制，即作業(yè)者本人、班組長、安全員、安全生產(chǎn)管理人員共同對作業(yè)場所的頂板管理進(jìn)行把關(guān)確認(rèn)。頂板處理和支護(hù)由有經(jīng)驗的工人負(fù)責(zé)，班組長負(fù)責(zé)現(xiàn)場指揮和檢查，安全員負(fù)責(zé)跟班作業(yè)并對班組長的工作進(jìn)行檢查，安全生產(chǎn)管理人員對安全員的工作進(jìn)行檢查，形成一級對一級確認(rèn)，一級對一級負(fù)責(zé)的現(xiàn)場控制機(jī)制。具體作法是在現(xiàn)場配備一本頂板管理記錄薄，四級人員按各自職責(zé)填寫工作情況，并簽字確認(rèn)，記錄薄每月一本，保存建檔，并做為獎懲的主要依據(jù)。

3.1.3落實獎懲措施

制度的落實有賴于獎懲措施的真正實施，否則只能成為一紙空文。煤礦安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)應(yīng)定期組織安全生產(chǎn)檢查，在查找隱患的同時，對個人在頂板管理方面的工作職責(zé)進(jìn)行評估，不盡責(zé)的，可以當(dāng)場提出批評，表現(xiàn)突出的，也可以現(xiàn)場給予表揚，定期或是在重要的節(jié)日兌現(xiàn)獎懲辦法。

3.2 支護(hù)對策及注意事項

3.2.1采煤工作面支護(hù)對策及注意事項

采煤工作面一般可采用點柱支護(hù)，局部頂板破碎帶或厚煤帶采用木垛支護(hù)，若采用點柱支護(hù)，則要“穿鞋戴帽”，點柱支護(hù)的密度視頂板完整程度、偽頂發(fā)育情況而定，一般柱距1m。壓薄帶常留作為“密集支柱”使用。

良渚反山遺址12號墓玉鉞一套3件，其中鉞通長70厘米，上端寬14.4厘米，刃部寬16.8厘米，最厚0.9厘米，孔徑0.53厘米。此鉞南瓜黃色，有透明感。上部有孔，但很小，顯然，不是用來懸掛和捆扎用的，那么，它到底作何用？是裝飾，還是別的？不得而知。

該礦區(qū)偽頂一般為薄層狀泥巖或炭質(zhì)泥巖，容易冒落，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，嚴(yán)禁空頂作業(yè)，堅決制止“三違”現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2.2巷道支護(hù)對策及注意事項

本礦區(qū)一般為全巖石門，因巖層完整，巖性堅硬，多采用裸體自然拱，不須另外加以支護(hù)。遇到穿越煤層或破碎帶時，以噴漿支護(hù)或以水泥砌碹永久支護(hù)。對裸體自然拱巷道,平時應(yīng)加強檢查，及時清除危石或浮石。

半煤巖巷道一般應(yīng)采用木棚架支護(hù)，若煤層比較薄，頂?shù)装灞容^完整，可以斜撐或以水平點柱代替木棚架支護(hù)（本礦區(qū)煤層變質(zhì)程度高，都為硬質(zhì)塊煤），有條件的，用金屬支架進(jìn)行支護(hù)更為理想。若煤層較厚且頂?shù)装遢^破碎時，應(yīng)以前探梁臨時支護(hù)。

三岔口處因巷道暴露面積大，一般應(yīng)采用水泥砌碹支護(hù)；上山小井開口處同樣是頂板管理的重點部位，一般應(yīng)采用木棚架支護(hù)。

礦區(qū)內(nèi)從未發(fā)生過沖擊地壓災(zāi)害，以上巷道支護(hù)方法一般可以滿足巷道支護(hù)要求，問題的關(guān)鍵是根據(jù)巷道所處圍巖選擇正確的支護(hù)形式。

3.2.3巷道維修安全對策

巷道維修必須堅持由外向內(nèi)、逐架進(jìn)行的原則，將巷道內(nèi)的積水、淤泥、浮煤、矸、木材等雜物清理干凈，保持巷道暢通，必要時應(yīng)先采取臨時支護(hù)措施，防止冒頂傷人或堵人，在作業(yè)全過程中應(yīng)有專人觀察頂板，處理巷道大冒頂時，必須由有作業(yè)經(jīng)驗的工人進(jìn)行。

3.3 強化培訓(xùn)，提高工人素質(zhì)

3.3.1轉(zhuǎn)變安全觀念，提高安全意識

轉(zhuǎn)變安全觀念不應(yīng)是一句空話，要用責(zé)任制去保障，用獎懲制度去落實。頂板事故是本區(qū)最主要事故類型，應(yīng)將頂板管理作為本區(qū)安全生產(chǎn)工作的首要任務(wù)。本區(qū)圍巖穩(wěn)定，容易使人產(chǎn)生麻痹思想和僥幸心理，應(yīng)努力克服。

3.3.2建立適合實際的安全培訓(xùn)機(jī)制

本區(qū)從業(yè)人員流動性大，安全培訓(xùn)容易產(chǎn)生短期行為。對企業(yè)來說，有些工人剛培訓(xùn)完，第二天可能就走人了；對工人來說，培訓(xùn)沒有效益，要么上課不聽，要么干脆曠課。因此有必要在礦區(qū)建立一個培訓(xùn)中心，常年組織各類培訓(xùn)，新工人只有在培訓(xùn)中心培訓(xùn)合格并取證后，才能到煤礦就業(yè)。這樣就能解決未培訓(xùn)先下井、重復(fù)培訓(xùn)、不培訓(xùn)等問題，培訓(xùn)質(zhì)量比較有保證。

3.3.3加強防護(hù)技能的培訓(xùn)

井下作業(yè)盡管科技含量不高，但危險性大，工人需要注重掌握綜合防護(hù)技能，比如打眼工光會打眼不行，還要學(xué)會頂板的確認(rèn)、機(jī)電安全知識和自救互救知識。有必要對工人進(jìn)行級別評定，級別跟工資待遇掛鉤，讓級別高的工人幫帶級別低的工人。加強現(xiàn)場培訓(xùn)，平時注重一事一訓(xùn)，讓受訓(xùn)者直接參與，讓受訓(xùn)者及時受到指正。工人級別的評定，也有助于提高工人學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識的積極性，有助于建設(shè)穩(wěn)定的職工隊伍。

[1] 胡仲超,周亦斌.泉州市煤炭志.1994.

[2] 吳再生,劉祿生.井巷工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2004.

[3] 曹允偉,等.煤礦開采方法[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2004.