我國煤礦頂板災(zāi)害的特點(diǎn)及防控技術(shù)

周 寧，于 凱

（山東省微山湖礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)寧 277600）

引言

由于煤礦開采工作具有極為特殊的作業(yè)環(huán)境，因此在實(shí)際的施工過程當(dāng)中受到地質(zhì)因素以及生產(chǎn)管理等方面的因素影響非常大，對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)的把控，一旦發(fā)生了任何形式的失誤，都會(huì)有可能直接引發(fā)煤礦安全事故，對(duì)相關(guān)人員的設(shè)施財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害和損失。因此，加強(qiáng)對(duì)事故引發(fā)原因的研究，并制定對(duì)應(yīng)的防控措施，可實(shí)現(xiàn)減少安全事故發(fā)生，維護(hù)煤礦作業(yè)活動(dòng)穩(wěn)定進(jìn)行的目標(biāo)。

1 煤礦頂板災(zāi)害的影響因素

1.1 自然因素

在開展煤礦作業(yè)活動(dòng)當(dāng)中，如果周邊環(huán)境中巖石的質(zhì)地較為堅(jiān)硬，即使在外力的作用下也不會(huì)輕易發(fā)生形變或者破碎，在實(shí)際的挖掘工作當(dāng)中也就不會(huì)容易出現(xiàn)冒頂?shù)膯栴}。同時(shí)，如果采掘工作的深度不斷增加，巷道上的覆巖層所承受的負(fù)荷也在不斷提升，進(jìn)而形成了較高的支護(hù)應(yīng)力，就會(huì)提高發(fā)生巷道損壞的幾率。一些地區(qū)由于地溫較高，圍巖的基本性質(zhì)也會(huì)發(fā)生一定的改變。此外，每層的傾斜角度也會(huì)對(duì)頂板災(zāi)害的發(fā)生構(gòu)成一定的影響，傾角方面的差異不同，巷道中產(chǎn)生的損害程度也不同。地質(zhì)結(jié)構(gòu)的條件也會(huì)造成一定的硬性，如果地區(qū)中積存較多的松散石塊，在采掘的工作期間也會(huì)容易引發(fā)冒頂問題。

1.2 地質(zhì)因素

煤礦開采的工作通常都具有較為困難的特點(diǎn)，同時(shí)伴隨著采掘工作量的不斷增加，采掘的面積也會(huì)不斷擴(kuò)大，在此期間，煤礦開采工作會(huì)對(duì)原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成或多或少的影響和干擾。如果開采的面積過大，上覆層就會(huì)遭受一定的破壞，在工作面以及巷道中就容易出現(xiàn)形變的情況，甚至在一些嚴(yán)重情況下還容易出斷裂的問題。此外，由于煤層傾斜角度的不同，一旦發(fā)生了煤礦頂板事故，所造成的危害也是存在一定差異的。

1.3 開采技術(shù)因素

首先，煤礦采掘的工作與巷道之間的聯(lián)系會(huì)對(duì)頂板事故產(chǎn)生一定的影響，在實(shí)際的工作當(dāng)中，巷道會(huì)受到來自于單側(cè)或者是雙側(cè)采動(dòng)的干擾，與此同時(shí)，在受到最初的采動(dòng)干擾和受到多次采動(dòng)干擾下，在頂板應(yīng)力聚集的問題方面是有一定差異的。其次，巷道旁采用的支護(hù)技術(shù)，包括在保護(hù)巷道選用的預(yù)留煤柱和巷旁澆筑巷道的方式都會(huì)對(duì)頂板事故的發(fā)生產(chǎn)生一定的影響。此外，在對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)的過程中，所選用支護(hù)的材料以及支護(hù)方式的類型和支護(hù)模式，都會(huì)對(duì)事故發(fā)生造成不同的影響。最后，開采煤礦選用的掘進(jìn)方式不同，也會(huì)體現(xiàn)在不同的煤礦地質(zhì)情況當(dāng)中[1]。

2 煤礦頂板災(zāi)害的防控技術(shù)

2.1 加強(qiáng)前期對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的調(diào)研和分析

在開展正式的煤礦開采工作之前，對(duì)于礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的考察和探測(cè)，驗(yàn)證煤層頂板以及底板當(dāng)中是否存在巖層性質(zhì)變化的情況具有重要意義。對(duì)于煤層構(gòu)造問題的探析，需要對(duì)實(shí)際可能造成煤礦頂板事故的干擾因素進(jìn)行分析，同時(shí)要在施工采掘工作的圖紙當(dāng)中將巖層性質(zhì)發(fā)生改變的范圍進(jìn)行具體的標(biāo)注，此外也要在實(shí)際的煤礦采掘工作進(jìn)行當(dāng)中，結(jié)合具體的工作情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并制定相應(yīng)的對(duì)策方案來對(duì)采掘工作中遇到的難題進(jìn)行解決處理，保證煤礦開采作業(yè)的科學(xué)進(jìn)行。

2.2 科學(xué)評(píng)價(jià)頂板危險(xiǎn)性

為了有效提升煤礦開采工作的整體效益，在實(shí)際的工作開展之前，需要對(duì)施工場(chǎng)地的具體情況進(jìn)行充分的了解和收集，對(duì)于工作面中巖層的地址情況要進(jìn)行深入的剖析和研究，結(jié)合各項(xiàng)能夠引發(fā)煤礦頂板安全事故的影響因素進(jìn)行分析，對(duì)開采區(qū)域內(nèi)的安全系數(shù)進(jìn)行科學(xué)的測(cè)定，對(duì)其中存在較高風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行劃分，并制定對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體開采工作的效益提升。此外，對(duì)于采掘工作的具體了解，要從煤巖的傾斜角以及煤巖的厚度和煤巖的強(qiáng)度等方面進(jìn)行綜合考究，同時(shí)也要參考實(shí)際的水文情況。依據(jù)巖體的物理學(xué)性質(zhì)，對(duì)其開展專業(yè)化的測(cè)驗(yàn)工作，對(duì)煤巖受到?jīng)_擊時(shí)發(fā)生傾斜的方位特征進(jìn)行研究，并依據(jù)相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)防治措施的構(gòu)建。與此同時(shí)，借助于地面三維地震探測(cè)的結(jié)果，以此為基礎(chǔ)開展細(xì)致的地址考察，結(jié)合工作面的巖層結(jié)構(gòu)特征來分析是否存在潛寸著不正常的問題，并結(jié)合實(shí)施開采工作的區(qū)域具體情況來對(duì)采掘工作的方案進(jìn)行完善。相關(guān)人員還可以借助于數(shù)值模擬技術(shù)以及理論分析的方式來對(duì)煤礦山體可承受壓力的程度進(jìn)行預(yù)估，并對(duì)存在應(yīng)聚力不正常的區(qū)域進(jìn)行研究，分析其結(jié)構(gòu)特征，并得出發(fā)生安全事故的幾率，結(jié)合幾率大小來采取不同的應(yīng)對(duì)方案，從整體上提升煤礦開采工作的安全程度[2]。

2.3 裁決區(qū)域圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試與評(píng)估

在既定的煤礦開采范圍當(dāng)中，進(jìn)行圍巖地質(zhì)力學(xué)的測(cè)定以及評(píng)析，這不僅體現(xiàn)了煤炭采掘布控以及巷道布控等支護(hù)方案規(guī)劃的基礎(chǔ)必要性，也說明了該方面的工作對(duì)于測(cè)定煤礦頂板事故風(fēng)險(xiǎn)幾率方面的重要程度。在對(duì)巷道進(jìn)行挖掘、維護(hù)以及修理和工作面布控等方面的工作當(dāng)中，開展有關(guān)于地質(zhì)力學(xué)的測(cè)定以及評(píng)估分析工作，必須要借助動(dòng)態(tài)化的評(píng)析方式，將其應(yīng)用在巷道以及工作面中的使用全過程。此外，在對(duì)需要進(jìn)行開采工作區(qū)域內(nèi)的煤層以及巖層的實(shí)際情況進(jìn)行充分細(xì)致的了解，包括其頂板以及底板的巖石性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地應(yīng)力和挖掘空間中周邊環(huán)境的實(shí)際狀態(tài)，同時(shí)要對(duì)瓦斯、水、火等對(duì)巖層可以造成沖擊壓力等因素進(jìn)行合理的了解和把控。這種測(cè)定方式一般情況下會(huì)在礦下進(jìn)行實(shí)施。主要內(nèi)容包括對(duì)礦下原委地應(yīng)力的測(cè)定、圍巖構(gòu)造的測(cè)定以及圍巖堅(jiān)實(shí)度的測(cè)定等。

2.4 危險(xiǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)預(yù)警

對(duì)于測(cè)試分析結(jié)果中風(fēng)險(xiǎn)程度較高的部分，對(duì)于該部分區(qū)域中圍堰是否發(fā)生形變問題的監(jiān)測(cè)，可以通過布置專門的對(duì)應(yīng)檢測(cè)站點(diǎn)的方式來進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，同時(shí)對(duì)該區(qū)域內(nèi)支護(hù)的受力情況以及頂板的狀態(tài)進(jìn)行分析，如果其中存在一定的應(yīng)力改變和位移情況，要進(jìn)行綜合性的分析和評(píng)估，進(jìn)而得出該區(qū)域內(nèi)發(fā)生煤礦頂板事故的可能性，設(shè)定出合理的安全數(shù)值范圍，并在達(dá)到危險(xiǎn)數(shù)值時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，給予相關(guān)人員快速反應(yīng)的時(shí)間，做好應(yīng)對(duì)事故發(fā)生的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。報(bào)警信號(hào)一經(jīng)發(fā)出，就需要借助檢測(cè)支架的工作助理來對(duì)初撐力以及循環(huán)末阻力和來壓步距進(jìn)行科學(xué)的測(cè)定。通過系統(tǒng)的核算，得出支架維護(hù)壓力的具體幾率、安全閥啟動(dòng)的幾率等。對(duì)于支護(hù)工作的實(shí)際情況進(jìn)行分析判定，有助于對(duì)事故防治措施方案進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，以此來實(shí)現(xiàn)降低安全事故發(fā)生可能性的目的[3]。

3 結(jié)語

對(duì)于煤礦頂板危害事故的深入研究，掌握了解其事故原因類型，對(duì)頂板巖性情況的深入研究以及分析頂板的變化，對(duì)于預(yù)防消除煤礦頂板危害事故都具有積極的作用和意義。在實(shí)際的煤礦開展活動(dòng)當(dāng)中，根據(jù)不同的巖性以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成，采取不同的防控措施，嚴(yán)格要求施工作業(yè)材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)作業(yè)人員安全意識(shí)的培養(yǎng)和塑造，并不斷增強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)環(huán)節(jié)的管理力度，才能夠有效降低煤礦安全事故發(fā)生的可能性。