郭二莊煤礦頂板隱患分析及防治措施

韓子朝　韓寧

摘要：本文分別從斷層、褶曲介紹郭二莊煤礦的井田地質(zhì)構(gòu)造條件，并分析煤礦頂板隱患及其影響因素，從而根據(jù)郭二莊煤礦的實(shí)際情況采取相應(yīng)的頂板治措施及事故發(fā)生后制定合理的應(yīng)急預(yù)案。

關(guān)鍵詞：郭二莊煤礦 頂板隱患 防治措施 處理預(yù)案

1 礦井概況

位于河北省邯鄲武安市北部的郭二莊煤礦，以高村為中心，南距武安市5km。礦區(qū)東緣為邢臺-都黨公路，南端為邯鄲-長治公路。煤礦運(yùn)煤專線在上泉車站與褡午環(huán)形鐵路接軌，交通四通八達(dá)。井田范圍：位于東徑113°47′09″～113°48′32″，北緯36°40′10″～36°43′47″，大致為東西走向，南北長3.5km，東西長7km。西部以井田F4斷層與地方煤礦為界；東部以F22斷層及-550m水平切割各煤層為邊界，南以第13地質(zhì)剖面與上泉勘探區(qū)為界；北以第1地質(zhì)剖面與郭二莊礦為界。

2 井田地質(zhì)構(gòu)造特征

郭二莊井田是以斷裂結(jié)構(gòu)為主的有巖漿巖侵入的單斜構(gòu)造，褶曲次之，且褶曲寬緩。斷裂方向以北北東-及北東向最為發(fā)育，高角度正斷層，將礦區(qū)細(xì)分成多個小型地壘、地塹及斷塊。礦區(qū)為中等型地質(zhì)構(gòu)造。地層在第10地質(zhì)剖面線以北近南北走向，傾向東。第10地質(zhì)剖面線以南走向轉(zhuǎn)為北東，傾向南東。地層傾角12°～30°，一般12～20°。

3 頂板事故成因

3.1地質(zhì)因素

3.1.1 煤層頂板巖性及巖層組合。持續(xù)變化的沉積環(huán)境破壞了煤層頂板巖性的穩(wěn)定性，使得頂板中出現(xiàn)煤線及炭質(zhì)泥巖，構(gòu)成了復(fù)合頂板。在這類煤層上作業(yè)常伴有推垮型冒頂事故。

3.1.2 斷層和褶曲。斷層改變了初次放頂、初次來壓和周期來壓的步距，這樣的煤礦構(gòu)造打破了頂板的完整性，成為局部漏冒型冒頂事故多發(fā)的主要原因。在某一階段，煤層應(yīng)力分布狀態(tài)會因?yàn)轳耷鷺?gòu)造而發(fā)生變動，而且綜采面頂板受力條件也隨之變動。一般來講，大褶曲不會過度擾動作業(yè)面頂板，而小褶曲則是頂板局部破碎的主要原因，嚴(yán)重時引發(fā)冒頂事故。

3.2 非地質(zhì)因素

3.2.1 支護(hù)不及時。作業(yè)面支護(hù)不及時或空頂作業(yè)，尤其是在過破碎帶，貫通等施工安全防護(hù)不到位。爆破后支柱倒下，相應(yīng)的支護(hù)未及時跟進(jìn)，引發(fā)了冒頂。

3.2.2 支護(hù)質(zhì)量差。錨噴巷道厚度、錨桿深度均未達(dá)到設(shè)計要求，致使錨固力與作業(yè)需求不符。采面如支柱迎山不夠，支護(hù)穩(wěn)定性差，頂板有頂煤，有的直接在浮煤浮矸上支護(hù)。支柱在頂板來壓時被摧倒或穿頂插底，支護(hù)效果差，這是冒頂事故多發(fā)的主要原因。修復(fù)巷道所用材料不達(dá)標(biāo)，支護(hù)強(qiáng)度達(dá)不到預(yù)期，加之操作不當(dāng)，極易引發(fā)冒頂事故。

3.2.3 未掌握周期來壓規(guī)律。老頂周期來壓，作業(yè)面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，對支架的作用力相較于往常而言更加猛烈。如果不熟悉周期來壓規(guī)律，來壓前未及時加固頂板，就可能造成頂煤冒落。

4 礦井頂板事故的預(yù)防措施

對于頂板管理工作，要從管理入手，以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化為重點(diǎn)，做好各種規(guī)程、規(guī)范的落實(shí)工作，嚴(yán)格執(zhí)行各種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，利用各種安全設(shè)施和觀測手段，以嚴(yán)格、科學(xué)、細(xì)致的管理工作和有效的支護(hù)措施保證生產(chǎn)安全，杜絕各種惡性頂板事故的發(fā)生。

4.1 采煤工作面頂板事故的預(yù)防 ①工作面的初采、初放以及安裝、回收必須制定專項(xiàng)安全技術(shù)措施。初放期間，礦成立“初放領(lǐng)導(dǎo)小組”，組織有關(guān)人員現(xiàn)場跟班支護(hù)。安裝、回收期間，安排調(diào)度、安監(jiān)、技術(shù)人員跟班指揮。②采面兩巷超前支護(hù)，上下端頭及采面的各種特殊支護(hù)，對其技術(shù)要求，均要在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定，現(xiàn)場落實(shí)，保證質(zhì)量。③加強(qiáng)采面泵站和液壓系統(tǒng)管理，泵站壓力、乳化液濃度，采面支柱與超前替換支柱的初撐力均要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。綜采支架升柱要保證足夠的初撐力。

4.2 掘進(jìn)、巷修頂板事故的預(yù)防

4.2.1 掘進(jìn)及支護(hù)。①對于錨網(wǎng)支護(hù)的巷道要及時錨固頂板。錨桿間距、錨梁間距以及錨幫滯后距離要符合作業(yè)規(guī)程要求，嚴(yán)格按作業(yè)規(guī)程的要求施工。②應(yīng)用錨網(wǎng)梁支護(hù)時，臨時支護(hù)措施完備，錨網(wǎng)梁及時跟頭，錨桿預(yù)緊力達(dá)到要求，按規(guī)定進(jìn)行網(wǎng)的鋪設(shè)和連接。要按要求設(shè)置頂板離層指示儀。加強(qiáng)錨網(wǎng)梁巷道后路的檢查、維修、加固工作。③錨桿支護(hù)巷道按規(guī)定做拉力試驗(yàn)。煤巷必須進(jìn)行頂板離層監(jiān)測，并用記錄牌顯示。離層儀得安裝必須符合規(guī)定，頂板離層儀指示位置位于紅區(qū)時，必須對頂板進(jìn)行加固處理。

4.2.2 巷修及特殊地區(qū) 。①過松軟破碎帶時，應(yīng)該優(yōu)先采用預(yù)注漿加固的方法。即先停止掘進(jìn)，然后對掘進(jìn)方向巷道頂部進(jìn)行注漿加固，增強(qiáng)破碎頂板的穩(wěn)定性于承載能力，待漿液凝固具有一定強(qiáng)度后，即可向前正常掘進(jìn)。②巷道維修時必須堅持先修后回的原則，翻修或更換支架時，必須用長工具捅掉活矸，用抬棚、點(diǎn)柱加固相鄰2m范圍的失修支架，支架回收時，先維修、清理后路，凈高大于1.8m，人工回收有危險時，采用回柱絞車回收。

5 頂板事故的處理

5.1 巷道冒頂事故處理 ①作業(yè)面頂煤冒落后立即停工，現(xiàn)場人員全部撤離，班組長統(tǒng)計人數(shù)，同時上報事故情況，在現(xiàn)場負(fù)責(zé)任的指揮下全力搶修。調(diào)度室立即通知救災(zāi)應(yīng)急指揮部人員，并根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)確定冒頂?shù)貐^(qū)人員分布情況。②綜合分析冒頂事故的原因。基于頂板巖性特點(diǎn)對冒頂?shù)姆秶M(jìn)行估測，結(jié)合作業(yè)面具體情況及分析結(jié)果制定安全技術(shù)措施。③搶救人員根據(jù)救災(zāi)指揮部制訂的方案和安全措施，采取各種可能的方法，盡快搶救遇險人員。要用呼喊、敲擊等方法確定遇難人員位置、人數(shù)。大塊矸石可用千斤頂、撬棍等工具掀開。被堵人員應(yīng)盡快與外界取得聯(lián)系，盡力節(jié)約水和食物，并保留一盞礦燈照明，做好長時間避災(zāi)準(zhǔn)備。頂板如有冒落危險時，必須采取臨時支護(hù)，防止二次冒落。

5.2 回采工作面冒頂事故處理 ①回采工作面發(fā)生冒頂事故，區(qū)隊長、班組長立即清點(diǎn)人數(shù)，組織搶救，并向礦調(diào)度匯報冒頂位置、范圍、高度等情況。調(diào)度室立即通知救災(zāi)應(yīng)急指揮部人員，并根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)確定冒頂?shù)貐^(qū)人員分布情況。②搶救人員根據(jù)指揮部門的方案措施，盡快搶救遇險人員，具體處理冒頂?shù)姆椒ǎ鶕?jù)現(xiàn)場情況可采取以下相應(yīng)措施：發(fā)生冒頂時，采取掏梁窩、架單腿棚或懸臂梁、小木垛的方法；工作面架前冒頂，根據(jù)現(xiàn)場情況，采用打貼幫柱、木架棚頂?shù)却胧缮舷蛳碌奶幚矸椒?。③處理冒頂在人員搶救出前，如用溜子出矸，必須在冒頂下方斷開溜子，重接機(jī)尾，如機(jī)組在冒頂下方，必須將機(jī)組吊起。

6 結(jié)論

通過對郭二莊煤礦井田地質(zhì)構(gòu)造特征的分析，認(rèn)為該區(qū)域斷層構(gòu)造、褶曲構(gòu)造較為發(fā)育，并且伴有巖漿巖侵入，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜。該區(qū)域大中型斷層19條，落差均大于20m，這使得礦井開采過程中頂板脆弱，容易發(fā)生頂板事故。因此，在充分認(rèn)識郭二莊煤礦礦井頂板事故機(jī)理和影響因素的基礎(chǔ)上，可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測預(yù)報工作面頂?shù)酌绊斘：?，提出有效的防治措施，對下一步煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳炎光，錢鳴高.中國煤礦采場圍巖控制[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[2]國家安全監(jiān)察局人事司.煤礦安全監(jiān)察[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993.

[3]柴登榜.礦井地質(zhì)工作手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1981.

作者簡介：韓子朝（1962-），男，河北邯鄲人，中共黨員，本科，采礦工程師，從事煤礦掘進(jìn)開采工作30余年，現(xiàn)在冀中能源股份有限公司陽邑煤礦任副總工程師，從事煤礦生產(chǎn)管理工作。endprint