煤礦地質構造與頂板事故的關系

周平

摘要：煤礦開采過程中頂板事故的發生與地質構造有著很大的關系，尤其在惡劣的地質條件下頂板事故發生幾率會增加，而且頂板事故造成的人員傷亡和損失很大，是煤礦生產中重要的事故類型之一。為了保證煤礦開采活動的安全進行，需要對頂板事故相關問題進行分析，明確二者之間的關系，找到針對性的解決措施和方法，提高事故預防能力，避免或減少頂板事故造成的影響。

關鍵詞：煤礦;地質構造;頂板事故

煤礦開采活動中頂板事故發生的幾率比較大，傷亡人數也很大，嚴重影響煤礦安全生產，威脅到作業人員生命安全。形成頂板事故的原因比較多，其中最主要最關鍵的就是地質構造問題，而且提前未做好充分的勘查，對地質條件了解不全面，加上開采活動中生產技術管理、作業人員安全意識和防護措施等落實不到位，在頻繁的采動下使構造面“活化”，也會影響煤層頂板的穩定性，引發頂板事故。一些研究顯示，頂板事故造成的死亡人數在40%以上，可見頂板事故的危害性以及預防頂板事故的重要性和迫切性。為了促進和確保煤礦開采的安全進行，保障作業人員的安全，必須對頂板事故相關問題進行研究，找到有效的解決對策。

1頂板事故概述

煤礦開采之前，地下巖體是處于靜止的動態平衡狀態，在開采活動下原來的應力平衡狀態的巖體遭到破壞，一旦應力超過煤、巖的極限強度情況下，巷道和回采工作面周圍的煤、巖層發生不同程度破壞，致使工作面發生頂板下沉、離層和裂隙等情況，如果支護工作未做到位，很容易引起冒頂事故[1]。

煤礦頂板事故發生的頻率和危害都比較大，主要包括三種類型：一，局部冒頂事故，如果煤礦開采過程中遇到薄層結構的復合頂板，加上支護不當的情況會引發冒頂事故或者開采層埋藏深度、采高、開采寬度等比較大，采動應力場高峰深入壁前方，也就是發生內應場的情況下容易引發頂板事故。二，壓垮型頂板事故，主要是頂板壓垮支架大面積發生垮塌，在直接頂及老頂大面積來壓過程中容易發生。 壓垮型頂板事故發生需要具備以下條件，即支架組抗力無法平衡直接頂大面積運動的作用力，當頂板發生沉降的情況下，逐漸失去了支撐能力，或者支架阻抗能力可以平衡直接頂沉降作用力，但壓縮量無法適應老頂沉降至給定變形位置狀態的要求等，容易發生頂板事故[2]。三，推垮型頂板大面積垮塌事故，主要是在頂板來壓過程中發生，具體還包括向老塘推垮、向壁推垮、沿傾斜方向推垮等三種類型，其動力來源可能是直接頂板自身也可能是老頂裂斷來壓的沖擊與推動力。

2煤礦地質構造與頂板事故的關系

2.1褶曲構造與頂板事故

在地質作用力的影響下巖層或煤層發生變形形成的波狀彎曲連續性的構造形態就是褶曲結構，主要受到水平擠壓力或者水平擠壓剪切力的作用，同時煤層出現塑性流動或滑動的改為狀態下，導致褶曲不同部位發生裂隙、節理等，使煤層呈現出厚薄不一、層次不均的特征，影響支護工作，增加煤炭開采活動的安全隱患，也極易造成頂板事故發生。

2.2斷裂構造與頂板事故

受到斷裂構造的影響下會使煤層與巖層之間產生錯位，嚴重情況下破壞煤層的連續性，斷層兩側的巖體也會發生相對位移。斷裂構造中斷層包括正斷層、逆斷層以及改為平移斷層三種類型，在各種地質構造環境中都會存在，而且勘探工作中也會將這些作為判斷構造復雜程度的重要因素。尤其在一些復雜地質環境中，斷層構造比較常見，由于斷層引發的破碎帶以及斷距等大小不一，直接影響巖層的整體穩定性。另外，斷層構造發育的同時也會引起地層變形而產生褶曲、擠壓以及破碎等現象，會增加頂板裂縫的寬度，在頻繁的開采活動下頂板控制難度加大，容易引發頂板事故[3]。

2.3巖漿侵入與頂板事故

煤礦開采過程中巖漿侵入也是引發頂板事故的原因之一，一旦出現巖漿侵入會直接破壞煤層的連續性，也會造成煤層出現特殊的揉皺現象，并伴隨著旋渦狀褶曲等小構造的出現，危害到頂板的穩定性。要想預防巖漿侵入引發的事故，必須了解巖漿侵入體的分布特征及規律，做好支護，減少局部冒頂現象發生，從根本上控制頂板事故。

2.4水侵蝕與頂板事故

幾乎所有含煤地層均為含水層，隨著開采活動的不斷進行和開采范圍的不斷加大，礦井水會沿著裂隙流入到工作面及煤層頂板，并對工作面造成侵蝕。在長時間巖層水侵蝕下，巖體會出現軟化、裂隙活化等問題，巖體的結構也會逐漸失去穩定性。同時，復合頂或者偽厚頂都會造成頂板水抽頂速度加快，增加冒頂事故發生的幾率。

2.5煤巖組合與頂板事故

頂板事故的發生與煤礦生產過程中的煤層頂板、構造、巖石強度、含水性等都有著很大的關系，為減少這些地質因素對煤層頂板的影響必須做好支護工作，選擇合適的支護方式以及做好采空區處理等。另外，地質應力和后期構造發生變異都會對煤層造成影響，使煤層發生形變，周圍的巖體也會破碎，頂板完整性受到影響，形變嚴重情況下會增加頂板事故的幾率。

3頂板事故預防措施

3.1勘查地質構造和頂底板特征，提前進行預測預報

針對煤礦開采過程中的頂板事故，必須做好提前防范工作，尤其是要掌握煤礦地質構造，分析頂底板特征，進行準確預測預報，提前制定應對方案。1）做好工作面作業規程的編制，包括詳細的開采地質說明書以及頂板管理措施等，確保工作面作業流程的規范和安全;2）要根據煤礦開采活動的具體情況靈活的調整相應措施，確保開采活動的安全;3）開采過程中遇到復雜地質條件，比如褶曲、積壓帶、破碎帶等，需要做好支護，并且要根據實際情況選擇相應的支護方式，避免支護不當引發的事故[4]。

3.2保證開拓設計和巷道布置的合理性

煤礦開采之前必須做好地質條件的勘查，掌握地質狀況，在此基礎上進行井巷工程設計，而且要注意避免在地質構造線、斷層、破碎帶等附近布置巷道。圍巖的次生應力主要受到原巖應力、側壓系數等的影響，應該選擇頂板壓力不大、穩定性和完整性比較好的部位進行巷道布置，減少頂板事故造成的影響。

3.3做好施工現場和生產技術管理

頂板事故的危害比較大，除了做好預防措施以外也需要做好頂板的檢查與處理，由技術人員對礦區巖石位移的規律進行觀測，了解頂板具體情況，然后在構造帶附近的關鍵地點，比如采煤面上下出口、掘進面迎頭、切眼口等等做好防范措施，保證支護工作做到位。同時，管理人員要進入到生產一線，加強管理，及時解決頂板問題，消除隱患，保證生產安全。另外，為避免圍巖破碎引發冒頂事故，必須在了解煤巖特征的情況下，合理布置炮眼，保證裝藥量適宜。

3.4落實安全生產主體責任

為減少頂板事故發生的幾率以及保證作業人員安全，煤礦企業必須主動的落實安全生產主體責任，在具體生產活動中要做到以下幾點：采掘工作面施工之前組織好學習，增強安全生產意識，嚴格要求禁止開采保護煤柱;制定“敲幫問頂”制度，對于違章作業行為必須嚴懲，確保生產過程的安全;支護工作必須做到位，保證支護牢固且有效，避免因空頂作業而增加安全隱患;在頂底板松軟、破碎帶、過斷層、冒頂區等開采時必須加強安全管理，嚴格落實安全責任制，嚴禁使用不合格的支護材料，從根本上保證生產安全。

3.5加強頂板隱患排查和安全教育工作

煤礦生產過程中安全隱患極大，為了消除隱患，減少頂板事故造成的影響，必須加強隱患排查，保證安全隱患及時治理，堅持做到不安全不生產。領導發揮監督管理職能，將安全隱患排查工作落到實處，也要加強技術員的檢查工作，并要求作業人員具備識別安全隱患、預防安全隱患以及應急處理能力，在保證自身安全的情況下才能進行生產活動。另外，切實做好安全教育培訓，要求作業人員具備較強的安全意識，學習安全技術，將預防頂板事故的各項措施落實到位，使作業人員具備主動發現頂板冒落的預兆，能夠在突發事件情況下選擇正確安全的逃生方式，在短時間逃離危害現場，或者即便是遇到災害情況下也能自救和互救，切實保障作業人員安全，減少生命和財產損失。

結語

煤礦工程中頂板事故的發生幾率比較大，而且造成的危害也很大，為保證生產過程的安全進行，必須做好頂板事故的預防。同時要明確地質構造是引發頂板事故的重要原因之一，必須提前做好地質條件的勘探，了解煤礦區地質構造特征和規律，編制合適的應對和預防方案，提高頂板事故預防能力。同時，為減少頂板事故發生以及帶來的危害，煤礦企業必須落實安全生產主體責任，加強生產一線的監督管理、技術管理以及作業人員的安全教育等，及時排查和治理安全隱患，營造安全的生產環境和氛圍，確保井下生產人員安全的情況前提下促進煤礦生產活動的順利進行。

參考文獻：

[1]張旭棟. 煤礦地質構造與頂板事故的關系[J]. 石化技術，2020，27（01）：273+275.

[2]陳浩. 煤礦地質構造與頂板事故的關系[J]. 內蒙古煤炭經濟，2018（11）：82+102.

[3]金紫霄，趙四男. 論煤礦地質構造與頂板事故的關系[J]. 內蒙古煤炭經濟，2020（24）：193-194.

[4]張立民. 東榮礦區地質構造與頂板事故的關系探究[J]. 中國新技術新產品，2012（08）：122.