煤礦采礦工程中地質(zhì)條件引發(fā)的頂板事故及其措施

李霄武

摘 要：在煤礦采礦工程中會(huì)出現(xiàn)頂板事故，造成事故的主要因素有很多，對(duì)于由于自然地質(zhì)條件因素導(dǎo)致的頂板事故，可以通過(guò)對(duì)煤礦工程工作面進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，找出其原因并提出有效的防治措施。本文針對(duì)煤礦采礦工程中由于地質(zhì)條件所引發(fā)的頂板事故的原因進(jìn)行了分析，并提出了防治的意見(jiàn)和措施。

關(guān)鍵詞：煤礦采礦工程;頂板事故;地質(zhì)條件;防治措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.078

頂板事故是我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中一項(xiàng)非常嚴(yán)重的事故，對(duì)我國(guó)煤礦開(kāi)采員工的生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，同時(shí)對(duì)于我國(guó)煤礦采礦工程的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利的影響，因此，在煤礦采礦工程實(shí)施之前要對(duì)工作面的自然條件因素進(jìn)行調(diào)查和分析，并根據(jù)地質(zhì)條件提出有效的預(yù)防措施。

1 煤礦采礦工程中頂板事故的主要類(lèi)型分析

煤礦采礦工程中頂板事故的發(fā)生會(huì)對(duì)開(kāi)采工作和礦工的生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，因此，在采礦工程施工之前應(yīng)對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查和分析，提前做好防治措施，總結(jié)煤礦采礦工程中頂板事故發(fā)生的類(lèi)型主要有以下幾種：一種是局部冒頂事故;煤礦采礦應(yīng)具備的開(kāi)采條件包括薄層結(jié)構(gòu)的復(fù)合頂板以及煤礦開(kāi)采層埋藏的深度和采高以及開(kāi)采寬度都較適合，采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)高峰深入壁前方，也就是說(shuō)存在內(nèi)應(yīng)時(shí)。在滿(mǎn)足這兩種開(kāi)采條件后，如果出現(xiàn)冒頂事故，那么其發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)則取決于老頂來(lái)壓運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。局部冒頂事故一般都發(fā)生在老頂來(lái)壓的過(guò)程當(dāng)中，尤其是老頂來(lái)壓和復(fù)合頂板開(kāi)裂的地方。第二種類(lèi)型是壓垮型頂板事故。在開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的頂板壓垮支架從而引發(fā)較為嚴(yán)重的垮塌事故，其主要發(fā)生在直接頂和老頂大面積來(lái)壓的過(guò)程當(dāng)中。第三種類(lèi)型是推垮型頂板面積垮塌事故。此類(lèi)型事故也是發(fā)生在頂板來(lái)壓的過(guò)程當(dāng)中，其垮塌的情況可以有三種，向老塘推垮和向壁推垮以及向傾斜一側(cè)推垮。導(dǎo)致推垮的動(dòng)力來(lái)自頂板自身，也不排除老頂斷裂時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力作用。

2 煤礦采礦工程中由于地質(zhì)條件引發(fā)的頂板事故原因分析

（1）地質(zhì)構(gòu)造因素分析。地質(zhì)構(gòu)造因素導(dǎo)致的頂板事故主要包括三種形式，一種是褶皺構(gòu)造導(dǎo)致的頂板事故。巖層的褶皺構(gòu)造主要是由于地質(zhì)作用力的影響，使巖層產(chǎn)生變形從而形成波狀彎曲，同時(shí)又沒(méi)有失去連續(xù)性的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。從專(zhuān)業(yè)的角度分析，褶曲是在水平擠壓力和剪刀力共同作用下而形成的，煤層在滑動(dòng)的過(guò)程中巖層會(huì)受到構(gòu)造力的影響而導(dǎo)致在煤層的不同地方出現(xiàn)裂痕和斷層等影響內(nèi)部構(gòu)造，從而發(fā)生頂板事故。第二種是巖漿侵入導(dǎo)致的頂板事故。巖漿的侵入導(dǎo)致煤層的連續(xù)性遭到破壞，并且?guī)r漿侵入煤層后形成的巖體邊緣不規(guī)則，導(dǎo)致煤層出現(xiàn)特殊的揉皺和煤理紊亂等情況。如果在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)巖漿入侵的規(guī)律和特征沒(méi)有進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握，并且支護(hù)不當(dāng)?shù)那闆r下就會(huì)導(dǎo)致局部冒頂事故的發(fā)生。第三種是巖層斷裂構(gòu)造導(dǎo)致的冒頂事故。斷層會(huì)使巖層和煤層斷開(kāi)，從而出現(xiàn)位移導(dǎo)致巖層的完整性遭到破壞，斷層會(huì)存在不同的構(gòu)造環(huán)境當(dāng)中，其類(lèi)型也多種多樣，而頂板事故多發(fā)生于斷層的破碎地帶。

（2）地質(zhì)條件因素分析。在煤礦開(kāi)采工程在施工過(guò)程中，導(dǎo)致巖層靜止平衡的狀態(tài)被打破，當(dāng)開(kāi)采過(guò)程中對(duì)巷道的發(fā)掘和回采活動(dòng)都會(huì)對(duì)使巖層的靜止?fàn)顟B(tài)受到影響，導(dǎo)致巖層內(nèi)部的作用力發(fā)生改變，當(dāng)作用力重新分布后的應(yīng)力作用超過(guò)了煤層和巖層的可承受強(qiáng)度時(shí)，巷道和回采工作面附近的煤層和巖層就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。這時(shí)工作面的頂板出就會(huì)出現(xiàn)下沉和離層以及裂縫的情況，并且如果開(kāi)采中的支護(hù)措施不合理，就會(huì)導(dǎo)致采礦工程施工出現(xiàn)冒頂事故。而頂板下沉的主要原因是由于頂板與其上部巖層所產(chǎn)生的重力所引起的，頂板一旦出現(xiàn)下沉的趨勢(shì)，無(wú)論使用何種支撐方式都無(wú)法阻止下沉的發(fā)生。但是在不同的條件下，采礦工程的工作面頂板下沉與支架之間的支撐力是呈反比關(guān)系的，頂板下沉的量和上部巖層中巖石的性質(zhì)有著直接的關(guān)系，巖層厚度較為堅(jiān)硬的頂板的下沉量多數(shù)情況下都很小。頂板一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂痕，那么就可以判斷出頂板上部巖層在其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度上發(fā)生了改變，導(dǎo)致其連續(xù)性受到影響，從而出現(xiàn)斷裂的情況。

3 煤礦采礦工程中頂板事故的防治措施分析

對(duì)于煤礦采礦工程中存在頂板事故應(yīng)對(duì)其發(fā)生的原因進(jìn)行分析，并在開(kāi)采之前做好充分調(diào)查，做好有效的防治措施。首先，要對(duì)煤礦采礦工程所在區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造及對(duì)頂?shù)装宓奶卣鬟M(jìn)行詳細(xì)的分析，同時(shí)要做好施工過(guò)程中的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)工作。施工前要對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行調(diào)查和分析，并掌握地質(zhì)構(gòu)造和頂?shù)装迨鹿手g存在的內(nèi)部聯(lián)系，這樣有助于在采礦過(guò)程中做好準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和制定有效的防治方案。對(duì)采礦工作面的作業(yè)制度進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃和安排，并針對(duì)工作區(qū)域的地質(zhì)條件制定出詳細(xì)的說(shuō)明，同時(shí)應(yīng)制定出詳細(xì)的頂板的管理方案，做好應(yīng)急準(zhǔn)備。另外，還要根據(jù)采礦工程施工的進(jìn)度和巖層的變化情況，對(duì)頂板的管理措施進(jìn)行及時(shí)的修改和補(bǔ)充。如在地質(zhì)條件較為特殊的工作環(huán)境，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，應(yīng)采取特殊及安全的支護(hù)方式。其次，要對(duì)采礦工程的巷道進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和布局。在采礦工程施工之前應(yīng)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行準(zhǔn)確的考察外，還應(yīng)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)巷道，應(yīng)避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造線，同時(shí)也要避免在斷層和節(jié)理破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造較為特殊的地帶附近布置巷道。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，企業(yè)和居民對(duì)煤炭的需求量在不斷的增長(zhǎng)，這對(duì)煤礦開(kāi)采工業(yè)來(lái)說(shuō)對(duì)其開(kāi)采量也提出了更高的要求。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中存在很多不安全因素，其中頂板事故就是其中較為嚴(yán)重的事故，對(duì)采礦工人的人身安全及煤礦采礦工程的健康發(fā)展都產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，在煤礦采礦工程施工之前應(yīng)對(duì)地質(zhì)條件和地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行考察，并對(duì)其內(nèi)部存在的不安全因素等進(jìn)行分析，提前做好預(yù)測(cè)和防治措施。

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