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構造條件，并分析煤礦頂板隱患及其影響因素，從而根據郭二莊煤礦的實際情況采取相應的頂板治措施及事故發生后制定合理的應急預案。

關鍵詞：郭二莊煤礦 頂板隱患 防治措施 處理預案

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。礦區東緣為邢臺-都黨公路，南端為邯鄲-長治公路。煤礦運煤專線在上泉車站與褡午環形鐵路接軌，交通四通八達。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地質剖面與上泉勘探區為界；北以第1地質剖面與郭二莊礦為界。

2 井田地質構造特征

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

3 頂板事故成因

3.1地質因素

3.1.1 煤層頂板巖性及巖層組合。持續變化的沉積環境破壞了煤層頂板巖性的穩定性，使得頂板中出現煤線及炭質泥巖，構成了復合頂板。在這類煤層上作業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，這樣的煤礦構造打破了頂板的完整性，成為局部漏冒型冒頂事故多發的主要原因。在某一階段，煤層應力分布狀態會因為褶曲構造而發生變動，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面頂板，而小褶曲則是頂板局部破碎的主要原因，嚴重時引發冒頂事故。

3.2 非地質因素

3.2.1 支護不及時。作業面支護不及時或空頂作業，尤其是在過破碎帶，貫通等施工安全防護不到位。爆破后支柱倒下，相應的支護未及時跟進，引發了冒頂。

3.2.2 支護質量差。錨噴巷道厚度、錨桿深度均未達到設計要求，致使錨固力與作業需求不符。采面如支柱迎山不夠，支護穩定性差，頂板有頂煤，有的直接在浮煤浮矸上支護。支柱在頂板來壓時被摧倒或穿頂插底，支護效果差，這是冒頂事故多發的主要原因。修復巷道所用材料不達標，支護強度達不到預期，加之操作不當，極易引發冒頂事故。

3.2.3 未掌握周期來壓規律。老頂周期來壓，作業面礦壓顯現強烈，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 礦井頂板事故的預防措施

對于頂板管理工作，要從管理入手，以質量標準化為重點，做好各種規程、規范的落實工作，嚴格執行各種質量標準，利用各種安全設施和觀測手段，以嚴格、科學、細致的管理工作和有效的支護措施保證生產安全，杜絕各種惡性頂板事故的發生。

4.1 采煤工作面頂板事故的預防 ①工作面的初采、初放以及安裝、回收必須制定專項安全技術措施。初放期間，礦成立“初放領導小組”，組織有關人員現場跟班支護。安裝、回收期間，安排調度、安監、技術人員跟班指揮。②采面兩巷超前支護，上下端頭及采面的各種特殊支護，對其技術要求，均要在作業規程中明確規定，現場落實，保證質量。③加強采面泵站和液壓系統管理，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到標準要求。綜采支架升柱要保證足夠的初撐力。

4.2 掘進、巷修頂板事故的預防

4.2.1 掘進及支護。①對于錨網支護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規程要求，嚴格按作業規程的要求施工。②應用錨網梁支護時，臨時支護措施完備，錨網梁及時跟頭，錨桿預緊力達到要求，按規定進行網的鋪設和連接。要按要求設置頂板離層指示儀。加強錨網梁巷道后路的檢查、維修、加固工作。③錨桿支護巷道按規定做拉力試驗。煤巷必須進行頂板離層監測，并用記錄牌顯示。離層儀得安裝必須符合規定，頂板離層儀指示位置位于紅區時，必須對頂板進行加固處理。

4.2.2 巷修及特殊地區 。①過松軟破碎帶時，應該優先采用預注漿加固的方法。即先停止掘進，然后對掘進方向巷道頂部進行注漿加固，增強破碎頂板的穩定性于承載能力，待漿液凝固具有一定強度后，即可向前正常掘進。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作業面頂煤冒落后立即停工，現場人員全部撤離，班組長統計人數，同時上報事故情況，在現場負責任的指揮下全力搶修。調度室立即通知救災應急指揮部人員，并根據井下人員定位系統確定冒頂地區人員分布情況。②綜合分析冒頂事故的原因。基于頂板巖性特點對冒頂的范圍進行估測，結合作業面具體情況及分析結果制定安全技術措施。③搶救人員根據救災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。大塊矸石可用千斤頂、撬棍等工具掀開。被堵人員應盡快與外界取得聯系，盡力節約水和食物，并保留一盞礦燈照明，做好長時間避災準備。頂板如有冒落危險時，必須采取臨時支護，防止二次冒落。

5.2 回采工作面冒頂事故處理 ①回采工作面發生冒頂事故，區隊長、班組長立即清點人數，組織搶救，并向礦調度匯報冒頂位置、范圍、高度等情況。調度室立即通知救災應急指揮部人員，并根據井下人員定位系統確定冒頂地區人員分布情況。②搶救人員根據指揮部門的方案措施，盡快搶救遇險人員，具體處理冒頂的方法，根據現場情況可采取以下相應措施：發生冒頂時，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，根據現場情況，采用打貼幫柱、木架棚頂等措施，由上向下的處理方法。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，重接機尾，如機組在冒頂下方，必須將機組吊起。

6 結論

通過對郭二莊煤礦井田地質構造特征的分析，認為該區域斷層構造、褶曲構造較為發育，并且伴有巖漿巖侵入，地質構造比較復雜。該區域大中型斷層19條，落差均大于20m，這使得礦井開采過程中頂板脆弱，容易發生頂板事故。因此，在充分認識郭二莊煤礦礦井頂板事故機理和影響因素的基礎上，可以更加準確地預測預報工作面頂底冒頂危害，提出有效的防治措施，對下一步煤礦安全生產具有重要意義。

參考文獻：

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[3]柴登榜.礦井地質工作手冊[M].北京：煤炭工業出版社，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，從事煤礦掘進開采工作30余年，現在冀中能源股份有限公司陽邑煤礦任副總工程師，從事煤礦生產管理工作。endprint