天湖山煤礦區局部冒頂片幫事故多發的地質特性原因分析及防范對策

黃長昌

天湖山煤礦區局部冒頂片幫事故多發的地質特性原因分析及防范對策

黃長昌

永春縣煤炭工業公司

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

煤礦 地質構造 安全生產事故 頂板管理

天湖山煤礦區位于福建省中部戴云山脈南段，大部分在永春縣境內，由4個礦區20個井田組成，礦區面積58km2，是福建省東南沿海唯一的產煤區，號稱“閩南煤都”。礦區從1956年開始建礦，改革開放后逐漸達到開采高峰，現在年產原煤約250萬噸，主要銷往泉州、莆田和廈門等沿海經濟發達地區，是永春縣的經濟支柱之一。煤礦開采為當地經濟發展做出了重大貢獻，但是頻繁發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計數據入手，分析局部冒頂片幫事故多發與天湖山礦區地質構造特性之間的關系，及我們應采取的對策。

1 天湖山煤礦區主要事故類型

1.1 煤礦事故類型以局部冒頂片幫事故為主

天湖山礦區內縣礦、鄉鎮煤礦2001~2005年共發生70起事故，死亡74人，其中冒頂片幫事故56起，死亡59人，分別占事故起數和死亡人數的80％和79.7％；中毒窒息事故4起，死亡5人，分別占事故起數和死亡人數的5.71％和6.76％；放炮事故4起，死亡4人，均占事故起數和死亡人數的5.71％；觸電事故2起，死亡2人，均占事故起數和死亡人數的2.85％；運輸事故4起，死亡4人，均占事故起數和死亡人數的5.71％。70起事故中，1次死亡2人的僅有4起，占起數的5.71％，其余94.29％的事故都是1次死亡1人的事故。這期間的統計數據與1983~2005年的長期統計數據基本一致。因此，可以認為因冒頂片幫而導致的頂板事故是天湖山礦區煤礦事故的最主要類型。

1.2 局部冒頂片幫事故發生地點分析

現對56起局部冒頂片幫事故發生的地點及事故性質做進一步分析：

發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和死亡人數的46.4％和47.5％；

發生在掘進工作面及其附近的有15起，死亡16人，分別占該類事故起數和死亡人數的26.8％和27.1％；

發生在維修巷道作業場所的有12起，死亡12人，分別占該類事故起數和人數的21.4％和20.3％；

其它場所發生頂板事故的有3起，死亡3人，分別占該類事故起數和死亡人數的5.4％和5.1％，主要是誤進采空區、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生的。

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

在采掘及維修作業過程中，有3起發生在無監護、單人作業的環境之下。

在維修作業過程中，有4起（占維修作業頂板事故的33.3％）發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生地依次為采煤工作面及其附近、掘進工作面及其附近和維修作業場所，分別占該類事故起數和死亡人數的94.6％和94.9％。

2 局部冒頂片幫事故多發的地質特性原因分析

2.1 煤田地質構造特點

天湖山煤田地質構造復雜，褶曲、斷裂發育，在漫長的成煤歷史時期，經受了多次地質構造運動，使其地質構造景觀千姿百態，煤層形變尤為劇烈，各種褶曲一應俱全，褶曲規模及幅度大小不一。該煤田由于受到后期地質構造運動的改造，廣泛發育緩傾角斷裂，F31斷層為其代表，控制面積29.5km2，水平推覆距離＞5km。該斷層上下盤的構造形態具有不同的特點：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，穩定性差；在走向上穩定性相對較好，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生成煤物質的塑性流動，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利用價值，從而提高了整個礦區資源利用率。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，局部褶曲發育，北西向和北東向斷層多，煤層產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育，造成德化曾坂礦區和安溪劍斗礦區僅剩龍巖組第三段地層，含煤性降低；地質構造景觀以單斜構造為主，但在走向和傾向上的變化都比較大，斜交斷層十分發育。

2.2 煤層頂底板特性

由于天湖山煤田為福建最靠東側“東南古陸”（古老的花崗巖古陸）的一個煤田，因而地層中SiO2總含量超過省內其它煤田，導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各煤礦均以剛性地層為主，巖層一般比較堅硬，巖石力學強度比較大，軟弱地層比例小。即礦區內地層以粉砂巖、細砂巖等剛性巖層為主，而泥巖、炭質泥巖等軟性低強度巖層比列不大，且褶皺構造發育，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 天湖山礦區巷道圍巖穩定性分類表

礦區由以砂巖、粗粉砂巖、細粉砂巖、砂質泥巖和泥巖及煤層組成的多個沉積旋迥形成二迭系下統童子巖組煤系地層（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粉砂巖，老頂為粗粉砂巖或細砂巖，其偽頂一般為薄層狀泥巖或炭質泥巖。而煤層直接底板一般為薄層狀炭質泥巖過渡到細粉砂巖，老底一般為粗粉砂巖或細砂巖（見表2）。

表2 天湖山礦區29號煤層頂底板示意圖表

2.3 局部冒頂片幫事故多發與地質構造特性的因果關系

本礦區以褶皺構造為主要地質構造特征，煤系地層以堅硬和次堅硬巖層為主，加之煤層的不穩定性造成采區中廣泛存在的壓薄不可采點（包括不可采帶），以及斷層的發育等所有這些因素，都對地質應力起著分散和消解作用，因此，本礦區礦壓顯現歷來不明顯，也沒有發生過大的礦壓危害。礦區褶皺和斷裂構造發育的地質構造特點，使煤層頂底板的完整性受到破壞，頂底板產狀變化劇烈，節理裂隙發育，透鏡狀偽頂廣泛分布，井下斷層破碎帶隨處可見，礦井內難以形成正規的采煤工作面，多數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巷道的頂板管理造成很大困難。由于巖性堅硬，頂板較好，導致該區基本上為裸體巷道，工作面空頂作業較為普遍，這是導致局部冒頂片幫事故成為本區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制

3.1.1落實各項制度

要轉變本區圍巖好、不易發生頂板事故的錯誤看法，主要措施是落實責任制。完善安全生產管理機構，健全安全生產責任制，將具體責任逐級分解、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“四級確認制”，要轉變管理方式，做到以制度管人、管事，用制度來控制頂板事故的發生。

3.1.2強化現場控制

建立頂板管理“四級確認”制，即作業者本人、班組長、安全員、安全生產管理人員共同對作業場所的頂板管理進行把關確認。頂板處理和支護由有經驗的工人負責，班組長負責現場指揮和檢查，安全員負責跟班作業并對班組長的工作進行檢查，安全生產管理人員對安全員的工作進行檢查，形成一級對一級確認，一級對一級負責的現場控制機制。具體作法是在現場配備一本頂板管理記錄薄，四級人員按各自職責填寫工作情況，并簽字確認，記錄薄每月一本，保存建檔，并做為獎懲的主要依據。

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。煤礦安全生產管理機構應定期組織安全生產檢查，在查找隱患的同時，對個人在頂板管理方面的工作職責進行評估，不盡責的，可以當場提出批評，表現突出的，也可以現場給予表揚，定期或是在重要的節日兌現獎懲辦法。

3.2 支護對策及注意事項

3.2.1采煤工作面支護對策及注意事項

采煤工作面一般可采用點柱支護，局部頂板破碎帶或厚煤帶采用木垛支護，若采用點柱支護，則要“穿鞋戴帽”，點柱支護的密度視頂板完整程度、偽頂發育情況而定，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。

該礦區偽頂一般為薄層狀泥巖或炭質泥巖，容易冒落，應嚴格執行敲幫問頂制度，嚴禁空頂作業，堅決制止“三違”現象的發生。

3.2.2巷道支護對策及注意事項

本礦區一般為全巖石門，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。遇到穿越煤層或破碎帶時，以噴漿支護或以水泥砌碹永久支護。對裸體自然拱巷道,平時應加強檢查，及時清除危石或浮石。

半煤巖巷道一般應采用木棚架支護，若煤層比較薄，頂底板比較完整，可以斜撐或以水平點柱代替木棚架支護（本礦區煤層變質程度高，都為硬質塊煤），有條件的，用金屬支架進行支護更為理想。若煤層較厚且頂底板較破碎時，應以前探梁臨時支護。

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

礦區內從未發生過沖擊地壓災害，以上巷道支護方法一般可以滿足巷道支護要求，問題的關鍵是根據巷道所處圍巖選擇正確的支護形式。

3.2.3巷道維修安全對策

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

3.3 強化培訓，提高工人素質

3.3.1轉變安全觀念，提高安全意識

轉變安全觀念不應是一句空話，要用責任制去保障，用獎懲制度去落實。頂板事故是本區最主要事故類型，應將頂板管理作為本區安全生產工作的首要任務。本區圍巖穩定，容易使人產生麻痹思想和僥幸心理，應努力克服。

3.3.2建立適合實際的安全培訓機制

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

3.3.3加強防護技能的培訓

井下作業盡管科技含量不高，但危險性大，工人需要注重掌握綜合防護技能，比如打眼工光會打眼不行，還要學會頂板的確認、機電安全知識和自救互救知識。有必要對工人進行級別評定，級別跟工資待遇掛鉤，讓級別高的工人幫帶級別低的工人。加強現場培訓，平時注重一事一訓，讓受訓者直接參與，讓受訓者及時受到指正。工人級別的評定，也有助于提高工人學習業務知識的積極性，有助于建設穩定的職工隊伍。

[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:煤炭工業出版社,2004.

[3] 曹允偉,等.煤礦開采方法[M].北京:煤炭工業出版社，2004.