急傾斜煤層頂板事故原因及防治措施研究

梁玉春

摘 要：本文介紹急傾斜煤層頂板事故的主要類型：漏垮型事故、壓垮型事故、推垮型事故和沖垮型事故，并分析引起頂板事故的原因，以此為依據針對性的提出頂板事故的防治措施，如加強施工管理、定期維護檢測等，以減少頂板事故的發生，給我國煤礦開采過程中的頂板支護提供參考。

關鍵詞：急傾斜煤層；頂板事故；防治措施

引言：我國是產煤大國，急傾斜煤層儲量十分豐富，分布在全國各大煤炭基地中。急傾斜煤層在形成過程中由于較多的地質變動，導致煤層條件十分復雜，大角度的煤層傾斜也給煤炭開采、頂板支護等方面帶來了難題。急傾斜煤層的事故發生概率較大，給煤礦安全帶來了很大的威脅。對急傾斜煤層可能出現的頂板事故進行研究并探討合理的防治措施，有助于減小這一事故帶來的危害。

一、急傾斜煤層頂板事故類型

一般來說，急傾斜煤層容易出現的頂板事故主要有以下幾種：（1）漏垮型事故。這一事故的主要原因在于煤層的傾斜角多過大，頂板如果不能得到及時的支護處理，當頂板中的某個局部位置出現抽空后，就會逐漸由局部擴散到整體，進而引起整個頂板失穩。（2）壓垮型事故。當頂板支護強度不足，或者由于頂板工作面上荷載施加頻率較高，長期荷載作用下，頂板支護承載力不足，加上自然環境的影響，導致頂板壓垮，這一事故的危害較為嚴重，但如果在支護過程中注意這些問題，事故則能得到有效的避免。（3）推垮型事故。當傾斜煤層采用復合頂板進行支護時，經常會出現推垮型事故，煤層開采過程中對頂板差生較大的推力，加上頂板內部存在的地質應力，很容易引起頂板逐漸傾斜，最終出現推垮型事故。（4）沖垮型事故。這一事故一般發生在頂板厚度較大的情況中，而且頂板的暴露面積也遠遠超過正常水平。采空區大面積的暴露使得放頂難度加大，頂板容易由于局部的傾斜逐漸向下運動，給周圍的巖體帶來較大的沖擊，當沖擊力超過巖體承載力和支護承載力時，就會引起沖垮型事故。

二、頂板事故的原因分析

對急傾斜煤層各種類型的頂板事故進行分析，得到以下幾方面的事故原因：（1）頂板支柱初始支撐力過低。對歷次頂板事故進行分析，發現支柱初始支撐力不足是主要原因之一，盡管支柱支撐力設計時能夠滿足施工條件要求和頂板承載力要求，但在實際施工過程中由于操作誤差或者各種現場條件影響，導致支柱支撐力與設計值存在較大的偏差，導致頂板事故發生概率加大。（2）支柱工作阻力小于設計值。對現場的頂板支柱工作阻力進行測量，發現大部分支柱的工作阻力都不能滿足設計值，而且工作阻力的變化曲線與設計曲線存在偏差，各個支柱不能均勻分擔工作阻力，容易引起局部支護破壞導致頂板事故。（3）頂板支護不及時。這一點主要是施工工序的問題。煤層開采過程中隨著工作面逐漸推進，頂板暴露的面積也在加大，如果頂板懸空面積過大而未得到及時的支護，就有可能導致頂板變形過大引起頂板事故。

三、頂板事故的防治措施

（1）漏垮型頂板事故。針對漏垮型頂板事故，應該選擇合理的施工工序，確定最佳的開掘巷道，嚴格按照設計要求進行頂板支護和施工，減少工作面壓力，在確保工程質量的前提下，盡量縮短頂板暴露的時間，支柱之間要保持一定的整體性，防止由于局部支柱承載力不足引起的頂板破壞，對于出現明顯變形特征的支柱要及時進行加固或者更換，保證整個開采工作面承載力分布均勻。（2）壓垮型事故。當工作而發現有大冒頂明顯預兆時，必須采取措施，如加強支護、停產觀察等；有條件的礦井應建立礦壓觀測和頂板動態監測系統，為工作而支護提供依據；當煤層上部為堅硬巖層且不易垮落時，要采用強制放頂或向頂板高壓注水，使其強度降低而自然垮落；在基木頂初次來壓期間，加大工作而控頂距；工作而來壓明顯、出現下沉臺階時，要采用特種支護形式加強支護；保證采場有足夠的支護剛度，盡力提高切頂支護阻力。（3）推垮型事故防。對于復合頂板，要堅持“支、護”并重的方法，提高支柱的初撐力和增加支架的穩定性，保證支柱有足夠的工作阻力，對機道進行加強支護，防}卜工作而沿煤壁切頂，頂板下沉、離層，避免離層而造成的推垮型冒頂事故。（4）沖垮型事故。工作而要沿煤層傾斜方向布置，即呈止傾斜推采，避免呈仰采或俯采推進；對于穩定性好較堅硬頂板，保證支柱有足夠的初撐力與工作阻力，通過加大對工作而和巷道的支護密度來提高整個支護體系的強度；提高切頂效果，及時對采空區進行處理，并對懸頂采取必要的強制放頂措施。

結語：頂板事故是急傾斜煤層開采過程中最常見的事故種類之一，由于頂板事故發生較為突然，對煤礦開采的安全性危害極大，因此應該引起足夠的重視。探究頂板事故常見種類，掌握頂板事故的特點和事故發生的主要原因，針對性的提出防治措施，有助于減少急傾斜煤層頂板事故發生的概率，確保煤礦開采的安全性，對于提高煤礦開采效率降低企業成本也有著積極影響。

參考文獻：

[1] 石宇. 急傾斜煤層頂板事故原因及防治措施研究[J]. 科技創新與應用，2015，15：136-137.

[2] 馬海東. 急傾斜煤層偽斜柔性掩護支架工作面頂板事故的防治措施[J]. 科技風，2013，08：149.