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序論：在您撰寫頂板災(zāi)害防治時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
[關(guān)鍵詞]頂板 事故 防治
中圖分類號：X9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0037-01
頂板事故與水、火、瓦斯、煤塵并列，被稱為煤礦五大災(zāi)害。一直是影響安全生產(chǎn)的主要因素。
據(jù)統(tǒng)計，在上世紀90年代以前，因頂板事故死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的45%以上，目前，雖然隨支護技術(shù)的進步有所降低，但仍占25%左右，給國家財產(chǎn)和人民生命安全帶來極大威脅。所以必須重視頂板災(zāi)害事故，采取措施，杜絕隱患，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
局部冒頂事故的防治
一、鑲嵌型頂板局部冒頂事故的防治：
1. 結(jié)構(gòu)：鍋底石、魚背石，局部煤頂
2. 產(chǎn)生原因：落煤后，無支護，在無支護區(qū)冒險作業(yè)，沒有前兆
3. 措施：
調(diào)查；選及時支護架型；不許在無支護區(qū)工作； 敲幫問頂； 嚴格架設(shè)質(zhì)量、插嚴背實，補換支柱
二、支護突然失效局部冒頂事故的防治：
1. 產(chǎn)生原因： 支架內(nèi)傷
2. 措施（1）支架無損（2）合理設(shè)計結(jié)構(gòu)，使彎距較小
三、空頂冒落沖擊局部冒頂事故的防治：
1. 局部空頂（空洞）的形成：
（1）局部漏頂沒填實――糊頂，不充填空間加大
（2）頂板冒落抽空――α>30°頂碎，網(wǎng)上冒落抽空
（3）上分層大塊矸石參差冒落――最初穩(wěn)定，下層開采翻滾
（4）上分層支架回收不凈――留有空間，下層開采易冒
（5）上分層冒落不充分――采空區(qū)四周形成（初采、上下端頭）
（6）分層頂板離層――下沉量加大，離層空間，再冒，形成沖
2. 防治冒頂措施：
（1）防止漏頂空頂：
超前支護――掏梁窩，提前掛梁，插嚴背實（圖一）
超前錨桿――頂碎時（圖二）
（2）封堵漏頂：打樁楔；泡沫封堵材料（圖三）
（3）處理空洞：
調(diào)查上分層位置、大小、標示
空洞較小時――點柱+木垛接頂（先加固空間周邊支架）
空洞較大時――3m以下打高柱支柱（先加固空間周邊支架），
在其下架設(shè)木垛（最后回收），
空洞再大則繞行開采
3. 空頂處回柱放頂措施：
（1）加大控頂距――上下周邊各5m不回，留安全空間（圖四）
（2）對空洞區(qū)周圍充填――超過邊界1.5～2.0m（圖五）
（3）空頂區(qū)“拉大網(wǎng)”回柱――嚴禁人員進老塘
四、工作面上下端頭局部冒頂：
1. 端頭礦壓顯現(xiàn)特點：
（1）上下順槽已產(chǎn)生較大變形和破壞――時間1-2年，1000mm
（2）上下順槽支護基本無初撐力，促使離層下沉
（3）支承壓力產(chǎn)生疊加，加劇對圍巖破壞作用
（4）面積大，煤巖體承載能力低，支架控頂負擔重
（5）端頭移溜改柱，支架多工作在初撐階段，阻力低，穩(wěn)定性差，頂板下沉量大。
2. 端頭冒頂類型：
（1）推垮型冒頂――掘巷破壞、離層、漏頂、有空間
（2）端頭大面積懸頂壓跨型――頂硬、懸露、突冒
（3）移留時壓垮――回撤機頭機尾支架，支撐力降低、突冒
3. 防止端頭冒頂措施：
（1）十字頂梁支護
（2）端頭回梁八柱支護（倒移）
（3）提高支護強度為正常時的1.6倍（增支柱密度、特殊支架）
（4）局部錨桿一端頭支架混合支護
5）選用端頭支架
五、大型冒頂事故的防治
一、復(fù)合型頂板條件下的冒頂事故
1. 復(fù)合頂板巖性與結(jié)構(gòu)：
下軟上硬層狀巖層
2. 礦壓特點：平時頂板壓力小，支架承載不大；離層后，形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，有橫向移動傾向； 支護失穩(wěn)，推垮。 堅硬頂板放頂后，懸頂，斷裂，沖擊推垮。
3. 防治措施：
（1）合理布置工作面：
嚴禁爬山開采；嚴禁下順槽與工作面銳角相交――階梯形布置
2）減少對頂板破壞：
不得挑頂掘進；
切眼錨桿加固（錨桿+液柱）
3）安全控制：
提高初撐力；
初次放頂時，沿傾斜分段布置錨桿；
降低初步階段采高，充填、炮崩；（調(diào)整采高有一定限度）
復(fù)合頂薄時，挑頂開采；
增大控頂距。
2. 防治措施：
（1）調(diào)研頂分層冒落狀況，危險區(qū)標注；
（2）預(yù)防處理：煤壁深孔爆破（第一分層）；
（3）金屬網(wǎng)假頂控制：
1）盡可能延長分層開采間隔時間；
2）適當降低第二分層工作面初采高度；
3）適當加大控頂距――特殊情況下
[關(guān)鍵詞]煤炭頂板；水砂
中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）42-0111-01
煤礦開采行業(yè)相對其他行業(yè)來說，危險性極高，如瓦斯爆炸、突然涌水、崩棚現(xiàn)象以及冒頂?shù)葹?zāi)害經(jīng)常發(fā)生。頂板事故相對于其他事故，雖然傷亡率比較少，但是頻率相當高，是影響施工開采的一大隱患。本文就頂板事故中常發(fā)生的水砂災(zāi)害進行了探討。
1、引起煤礦頂板水砂災(zāi)害的主要因素
1.1 上覆水體因素
煤礦頂板發(fā)生水害的關(guān)鍵條件是煤礦附件有水源，而上覆水質(zhì)的性質(zhì)會對巖層性質(zhì)有較大的影響，為保證煤礦開采的安全性，有上覆水存在的煤礦必須先進行疏放水，確認安全后才可以開采作業(yè)。上覆水體影響煤礦頂板安全的因素主要包括：水的性質(zhì)、巖層的性質(zhì)、水量的大小以及上覆水體對頂板作用的壓力大小。被污染的水里含有大量的腐蝕性物質(zhì)，會對土壤和巖石都有比較大的腐蝕作用，甚至改變巖石的物理性質(zhì)，使巖石含有孔洞，透水性增加，強度減少，增加頂板事故發(fā)生的可能性。另外，當上覆水體量比較大時，或者上覆水體與頂板的距離比較小的時候，上覆水體就會對頂板產(chǎn)生比較大的壓力，當頂板無法承受上覆水體的水壓時，就對發(fā)生頂板嚴重透水、坍塌等災(zāi)害。當含水層中含有大量輕質(zhì)的細砂、粉砂時，礦井充水就會產(chǎn)生涌砂現(xiàn)象，攜帶來的涌砂往往難以清理， 淤塞巷道，如不及時處理同樣會造成水砂災(zāi)害。
1.2 開采技術(shù)因素
開采技術(shù)對煤礦頂板的影響主要包括兩個方面，支護方式和回采過程。支護方式主要分為梯形和拱形，其類型包括木支架、金屬支架和鋼筋混泥土等，它們的支護能力不同。在對支護參數(shù)進行設(shè)計時，不可以根據(jù)經(jīng)驗而忽略實際情況。此外，不合理的回采工序也會導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生，如在鉆孔的過程中鉆孔的深度和距離沒有按照作業(yè)規(guī)程規(guī)定鉆取，角度出現(xiàn)偏差等可能會導(dǎo)致涌水現(xiàn)象的發(fā)生。
1.3 巖層狀況因素
一方面，對于存在斷層和破碎帶的特殊地質(zhì)的采煤地點，對施工作業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)，由于斷層常常伴隨著斷層泥砂，遇水極易發(fā)生坍塌事故；另外，由于泥砂質(zhì)的存在，該處的巖層的穩(wěn)固性就較差，圍巖容易破碎，在爆破震動的作用下會使巖體發(fā)生改變，容易發(fā)生頂板冒落，在這種環(huán)境下進行作業(yè)，安全性是相對較低的。另一方面，對頂板也有較大的影響，一般來說，巖性越軟，導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育就越低，對開采作業(yè)越有利；開采的深度越大，導(dǎo)水裂隙帶的長度也越大，也就越危險；回采面積越大，導(dǎo)水裂隙帶的高度也會隨之增大，但是隨著回采工作面推進速度的加快，導(dǎo)水裂隙帶的高度卻逐步減小。另外，煤層傾角的影響，煤層傾角越大，矸石滑動的可能性也就越大，上覆巖層也就較容易發(fā)生破壞。不穩(wěn)定巖塊的作用，在斷生三角塊等作用下會導(dǎo)致頂板圍巖承力能力發(fā)生變化，使巷道承重支柱受力不均，易發(fā)生坍塌事故。
2、煤礦頂板水砂災(zāi)害的預(yù)防措施
2.1 全面考察地質(zhì)構(gòu)造，排除危險
在采煤作業(yè)開始之前，非常有必要對地質(zhì)構(gòu)造進行調(diào)研和分析。上覆水體，煤和水是共生的資源，煤礦大都含有上覆水體，而上覆水體是造成煤礦頂板水害的重要原因，為了防止頂板水害的發(fā)生，我們十分有必要了解水體的性質(zhì)，水文地質(zhì)條件，上覆水量的大小。為避免煤礦頂板水砂災(zāi)害的發(fā)生，在加大排水量的同時，十分有必要清理突水攜帶的大量涌砂，避免堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。煤層地質(zhì)條件，評價頂板安全性能，煤層頂板有易冒落的松軟頂板、中等冒落性的頂板、難冒落的堅硬頂板、極難冒落的堅硬頂板和可塑性彎曲的頂板五類，在考察時要對頂板特性進行歸類，并且針對不同的頂板要有不同的防護措施。巖層的性質(zhì)，要著重考察巖層是否受到腐蝕，巖層是否存在裂隙和節(jié)理，是否存在斷層和褶皺，是否有破碎帶和擠壓帶，并且在開采的過程中是否有可能發(fā)生層間滑動現(xiàn)象，對每種可能發(fā)生的危險要進行一一的考察、排除、監(jiān)測，并準備好保護措施，以預(yù)防頂板水砂災(zāi)害造成的安全事故。
2.2 力求優(yōu)化采煤技術(shù)，合理施工
在采煤過程中要使用科學的工藝，要保護好頂板，優(yōu)化采煤技術(shù)方面，最重要的是要保證采煤作業(yè)的安全性，在安全性的基礎(chǔ)上再考慮其效率和經(jīng)濟性。為防止出現(xiàn)頂板安全事故，可適當減少空頂跨度，并采用合理的支護方式，及時支護，盡量減少空頂時間，尤其是存在破碎帶或貫通帶的地段，常常會出現(xiàn)支柱被炮崩倒的現(xiàn)象，此時若不進行及時的補救措施，極易發(fā)生冒頂?shù)臑?zāi)害。提高支護的質(zhì)量，若用木支架進行支護時要事先檢查它們的強度，錨桿插入深度是否能使錨固力達標等方面，因為當頂板來壓時，如果支護質(zhì)量存在問題，無法抵抗突然產(chǎn)生的巨大壓力，就可能出現(xiàn)比較嚴重的頂板事故，如冒頂，坍塌等較嚴重的后果。合理的打炮眼、放炮，嚴格控制裝藥在打炮眼作業(yè)時，鉆眼人員必須按章操作，鉆眼的深度和角度嚴格按照要求，要嚴格檢查鉆孔的涌水情況，遵守“有疑必探，先探后掘”的原則，當涌水量較大時要停止作業(yè)并及時撤退工人，避免透水現(xiàn)象帶來的安全隱患，當出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板來壓、滲水、采掘工作面或其他地點出現(xiàn)掛紅、掛汗等透水預(yù)兆時，一定要及時撤退所有工作人員至安全地帶。在施工的過程中要避免破壞到頂板，爆破的時候破壞到頂板就會導(dǎo)致頂板暴露太大面積，對存在斷裂的頂板就容易發(fā)生頂板水砂災(zāi)害，在布置工程時，可垂直于構(gòu)造方向來布置工程，這樣比沿著構(gòu)造方向布置的頂板暴露面積要小的多，增加頂板的安全性。
2.3 改加強完善管理制度，提高意識
健全管理制度，根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)，并結(jié)合近些年來出現(xiàn)的頂板事故，分析這些頂板事故發(fā)生的原因，探討如何避免頂板事故的發(fā)生，并整理出切合實際的安全生產(chǎn)管理制度，將制度落實到各個部門并嚴格執(zhí)行。對每個崗位要有明確的規(guī)定，實行嚴格的考察制度，可以用現(xiàn)場考察各種實際情況或者閉卷考試的方法了解每位基層員工對基本技能的熟悉情況。實行嚴格的問責制度和監(jiān)管制度，每位基層員工、技術(shù)人員和管理人員要對自己生產(chǎn)范圍或管轄范圍的安全負責，從而進一步提高安全生產(chǎn)的意識。此外，要加強現(xiàn)場管理，比如瓦斯、安全檢查員每班都必須要及時監(jiān)測瓦斯、頂板壓力、涌水量等情況，從而以避免產(chǎn)生爆炸、透水、坍塌等安全事故的發(fā)生；在設(shè)備防爆性能管理方面，一定要嚴禁失爆設(shè)備工作，需要安裝失爆設(shè)備時必須要有安瓦員在現(xiàn)場，并對周圍一定范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗M行嚴格的檢測，只有當瓦斯?jié)舛确弦?guī)定要求時才可以安裝失爆設(shè)備；另外，當班跟班區(qū)隊員要加強對頂板壓力、瓦斯、涌水等變化情況進行跟蹤檢查，確保施工能安全順利的進行。總之，在管理方面一定要嚴抓每一個細節(jié)，通過安全教育提高員工對安全生產(chǎn)的自覺性，通過對員工定期培訓(xùn)如何預(yù)防頂板事故以及頂板事故的危害性，把安全生產(chǎn)的意識深入到每個員工心里，必能將頂板事故扼殺在搖籃里。
3、結(jié)語：
如何有效的防止煤礦頂板水砂災(zāi)害，其關(guān)鍵就是要對頂板的變化情況有明確的認識并對頂板的變化及時的做出正確的反應(yīng)。許多水砂災(zāi)害發(fā)生之前都是有預(yù)兆的，如透水前空氣會變冷，煤壁掛汗、掛紅，頂板淋水加大，有水叫和臭味等，及時的撤退就不會產(chǎn)生人員傷亡，因此，加強對工作人員的應(yīng)急培訓(xùn)也是十分必要的。
關(guān)鍵詞 煤礦；頂板災(zāi)害；防治；監(jiān)測；監(jiān)控技術(shù)
中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）20-0213-01
煤礦頂板災(zāi)害即指井下作業(yè)環(huán)節(jié)，頂板出現(xiàn)意外冒落情況后所造成的作業(yè)終止、人員傷亡以及設(shè)備損毀等嚴重性事故。煤礦頂板災(zāi)害具有發(fā)生總量大、頻率高、控制難度和影響力較大等特征，始終處于各類型煤礦事故當中的首位。因此，控制頂板災(zāi)害已成為提升煤礦安全作業(yè)狀況的關(guān)鍵性措施。頂板災(zāi)害通常會受地質(zhì)構(gòu)造條件、煤層存儲條件、開采工藝以及采掘活動等因素的影響，因此在防治環(huán)節(jié)必須結(jié)合該煤礦的各種條件進行綜合分析，同時對各項誘發(fā)因素進行全方位監(jiān)測監(jiān)控，將災(zāi)害的影響力降到最低。
1 我國煤礦頂板災(zāi)害基本類型與防治策略
1）我國煤礦頂板災(zāi)害基本類型。
我國煤礦頂板災(zāi)害主要包括工作面和巷道的頂板災(zāi)害兩種。其中，工作面的頂板災(zāi)害又可以分成六種類型，具體有：①工作面的煤壁位置出現(xiàn)冒頂；②工作面的出口位置出現(xiàn)冒頂；③地質(zhì)構(gòu)造范圍內(nèi)出現(xiàn)局部冒頂；④復(fù)合頂板的下段出現(xiàn)推垮型的冒頂；⑤出現(xiàn)壓垮型的冒頂；⑥大面積型冒頂。而巷道的頂板災(zāi)害又可以分成三種類型，分別是：①掘進作業(yè)面出現(xiàn)冒頂；②巷道交岔位置出現(xiàn)頂板；③構(gòu)造區(qū)的巷道出現(xiàn)頂板[1]。
2）我國煤礦頂板災(zāi)害防治策略。
①充分研究頂板的控制對象，并對其危險性進行準確評估。在煤礦開采作業(yè)正式進行之前，應(yīng)當對采掘作業(yè)面的地質(zhì)條件進行實地考察與研究，并對頂板的安全性進行有效評估，從而劃定出危險區(qū)域。首先，考察開采條件，研究對象包括煤巖傾角、煤巖厚度、煤巖強度以及水文情況等，同時對煤巖體進行物理力學參數(shù)測試和測量其地應(yīng)力[2]。其次，基于地面三維地震監(jiān)測前提下，精細勘探井下的地質(zhì)狀況，針對出現(xiàn)構(gòu)造異常情況的采掘作業(yè)面，需予以超前探測，以此方式探明采掘區(qū)域的構(gòu)造情況。在條件允許的情況下，還需以地震CT探測方式對其應(yīng)力異常范圍進行探測。最后，采取理論分析、數(shù)值模擬等方式對礦壓的顯現(xiàn)強度進行預(yù)測，再根據(jù)應(yīng)力與結(jié)構(gòu)的異常區(qū)域分布狀況對頂板災(zāi)害出現(xiàn)的可能性、危險性進行評價。
②不斷優(yōu)化設(shè)計方案，最大限度預(yù)防各種頂板災(zāi)害。支護技術(shù)、煤層的賦存條件發(fā)生變化以及隱伏構(gòu)造等都會誘發(fā)煤礦頂板災(zāi)害，而災(zāi)害的發(fā)生區(qū)域一般和支護失效、地質(zhì)條件改變等因素有直接關(guān)系。鑒于此，在了解與研究頂板的安全性能和采掘作業(yè)面具體開采條件的前提下，還需不斷優(yōu)化設(shè)計方案，從源頭上控制煤礦頂板災(zāi)害誘發(fā)因素的出現(xiàn)。為了達到這一目標，需要對采掘接替環(huán)節(jié)、采區(qū)布置環(huán)節(jié)等進行優(yōu)化，以防動壓疊加和應(yīng)力集中情況的發(fā)生。通過明確支護強度和支護方式，結(jié)合各個危險性區(qū)域情況，于設(shè)計環(huán)節(jié)制定出針對性防治預(yù)案及監(jiān)測方案。
③對頂板災(zāi)害各個危險區(qū)域進行定期預(yù)警和監(jiān)測。對于巷道的頂板災(zāi)害，必須監(jiān)測其危險區(qū)域，經(jīng)由修建測試站的方式對其支護體的受力狀態(tài)、圍巖變形情況和頂板離層情況等進行有效監(jiān)測，再結(jié)合其應(yīng)力情況和位移情況，待預(yù)警閾值出現(xiàn)之后，及時執(zhí)行報警操作。而針對作業(yè)面的頂板災(zāi)害，在預(yù)警環(huán)節(jié)，不僅需要對支架的實際工作阻力進行監(jiān)測，同時還應(yīng)當分析來壓步距、初撐力和循環(huán)末工作阻力等基本信息，并統(tǒng)計與計算初撐力的合格率、安全閥的開啟率以及支架的保壓概率等，以此方式考察支架的實際工作狀態(tài)，以防大傾角類工作面倒塌、片幫冒頂與壓架倒架等安全事故的出現(xiàn)[3]。同時，針對巷道的頂板災(zāi)害，在預(yù)警環(huán)節(jié)，通常需要檢測鉆孔應(yīng)力、錨桿錨索的受力情況、兩幫位移以及頂板的離層量等基本信息，再結(jié)合鉆孔應(yīng)力和支護體應(yīng)力的實際增速狀態(tài)，明確巷道內(nèi)監(jiān)測范圍內(nèi)的應(yīng)力集中狀態(tài)，并根據(jù)兩幫變形在允許范圍內(nèi)的極限值、支護體的受力極限值和頂板離層極限值等信息，即可明確預(yù)警閾值和支護體、巷道圍巖的實際狀態(tài)，對于可能會出現(xiàn)的各種頂板事故也能實現(xiàn)有效預(yù)警。
④根據(jù)頂板災(zāi)害預(yù)警結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果，采取針對性應(yīng)對
措施。針對支架的初撐力偏低而引起的各種片幫冒頂，其防治策略為提升支架的初撐力；針對支架的支撐力較差而引起的各種壓架冒頂問題，其防治策略為檢修與調(diào)整支架的液壓系統(tǒng)，以防閥門和管路出現(xiàn)滴漏問題；針對需要長時間開啟的安全閥，必須加大其支架的整體支護強度，同時不斷提升推進速度；針對堅硬頂板，應(yīng)當予以弱化處理，以此方式降低來壓步距；針對破碎的構(gòu)造區(qū)與頂板，應(yīng)當提前對其進行加固處理；針對沖擊地壓式的巷道，除了需要卸壓危險區(qū)域之外，還應(yīng)當加強支護，并對個體進行嚴格防護；針對大傾角或急傾斜類作業(yè)面，應(yīng)當設(shè)置擋矸板或者執(zhí)行掛網(wǎng)操作，以此方式杜絕飛石傷人事件的出現(xiàn)。
2 我國煤礦頂板災(zāi)害相關(guān)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)
在對各種頂板災(zāi)害進行深入研究后發(fā)現(xiàn)，在煤礦開采環(huán)節(jié)，煤的位移場、巖采動應(yīng)力場以及賦存條件等都在不停發(fā)生改變，當各種要素出現(xiàn)變化之后，曾經(jīng)所用的各種安全技術(shù)策略已經(jīng)無法滿足當前各頂板控制基本需求，以至于出現(xiàn)頂板災(zāi)害等嚴重性安全事故。當前，針對煤礦的基本地質(zhì)情況，其勘探技術(shù)已豐富多樣，主要包括巷探、鉆探以及物探等方式，對于部分變化偏大的地質(zhì)狀況已經(jīng)能夠有效查明，而針對部分變化情況偏小的地質(zhì)狀況，其探測技術(shù)還處于缺乏狀態(tài)，采掘作業(yè)面中的各類型隱伏構(gòu)造還未能有效探測。受采掘活動的影響，致使部分支護體的位移和應(yīng)力、圍巖等發(fā)生改變，在對其進行探測時，通常以頂板礦壓在線監(jiān)測作為主要方法。這種監(jiān)測方法在參數(shù)和精度方面都具有明顯優(yōu)勢，同時還能夠進行在線監(jiān)測，因此具有較高實用價值。然而，由于部分監(jiān)控系統(tǒng)主要承擔著通訊技術(shù)方面的任務(wù)，在頂板活動與礦壓規(guī)律等方面的研究知識還處于盲區(qū)，以至于所用的監(jiān)控系統(tǒng)和頂板災(zāi)害之間出現(xiàn)脫節(jié)的問題，且軟件分析基本功能也與礦壓理論相脫節(jié)，部分檢測系統(tǒng)在基本功能方面十分有效，只具有曲線生成、顯示和儲存等，卻無法實現(xiàn)實時分析各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的能力，無法達到預(yù)警效果。
3 結(jié)束語
煤礦頂板災(zāi)害防治與監(jiān)測無疑是一項任務(wù)艱巨、操作繁瑣、技術(shù)要求較高的工作項目，具有明顯的現(xiàn)實意義。為了避免發(fā)生頂板災(zāi)害，需要相關(guān)部門及人員加強對各個操作環(huán)節(jié)的監(jiān)測與檢查，有效把握煤礦開采規(guī)律，并采用各種科學技術(shù)，從源頭上控制頂板災(zāi)害等安全性事故的出現(xiàn)。
參考文獻
[1]李忠奎.CAN多主通訊技術(shù)在煤礦頂板監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2011，19（21）：93-96.
【關(guān)鍵詞】沖擊地壓；災(zāi)害；防治措施
礦區(qū)沖擊地壓是井巷或工作面周圍的煤巖體因其變形能的釋放而出現(xiàn)的以急劇的破壞為特征的動力現(xiàn)象，并伴有巨大的聲響和強烈的震動，會造成慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。煤礦技術(shù)和管理人員必須注意沖擊地壓現(xiàn)象，分析和研究沖擊地壓的產(chǎn)生機理，預(yù)測其產(chǎn)生的位置，根據(jù)沖擊地壓的特征和礦井實際采取科學有效的預(yù)防措施，做好頂板事故的緊急處理措施。
1、沖擊地壓的產(chǎn)生機理
沖擊地壓產(chǎn)生機理非常復(fù)雜。一般認為：一是沖擊地壓是“礦體一圍巖”系統(tǒng)平衡狀態(tài)失穩(wěn)破壞的結(jié)果；二是沖擊地壓多出現(xiàn)在采掘活動形成的應(yīng)力集中區(qū)，在壓力增加超過極限應(yīng)力，并造成變形速度超過一定極限時即產(chǎn)生沖擊地壓。
2、沖擊地壓產(chǎn)生的區(qū)域與位置
產(chǎn)生沖擊地壓的煤層一般是脆性的、硬度較高并干燥的煤層，頂板非常堅硬、完整，大面積不冒落，偽頂與直接頂較薄甚至沒有；在地質(zhì)構(gòu)造的向斜軸部、斷層附近、煤厚或傾角產(chǎn)生突變地點，是沖擊地壓出現(xiàn)頻繁的位置；兩側(cè)或三側(cè)臨空的半島或孤島形煤柱或巖柱附近易產(chǎn)生沖擊地壓；上層煤回采邊界影響帶內(nèi)容易產(chǎn)生沖擊地壓，在承壓區(qū)內(nèi)掘進巷道可能造成沖擊地壓。
3、沖擊地壓的特點
沖擊地壓一般無明顯預(yù)兆，不容易事先確定出現(xiàn)的時間、地點和沖擊強度。沖擊地壓發(fā)生過程短暫，出現(xiàn)前頂板巖層活動加劇，支撐物產(chǎn)生變形，頂板或煤壁伴隨巨大聲響和強烈震動。它發(fā)生形式復(fù)雜多樣，有煤層沖擊，也有頂?shù)装鍥_擊和巖爆，多種條件下都可能發(fā)生沖擊地壓。它的破壞性較大，可能產(chǎn)生煤壁片幫、頂板下沉或底鼓，支架折損、巷道堵塞，出現(xiàn)人員傷亡。
4、沖擊地壓的防治措施
4.1預(yù)測預(yù)報。預(yù)測預(yù)報措施除經(jīng)驗類比法外，還有以下兩類：一是以鉆屑法為主的局部探測法，包括煤巖體變形觀測法、流動地音法、煤巖體應(yīng)力測量法及巖心“餅化”法等。二是系統(tǒng)監(jiān)測法，包括地音系統(tǒng)監(jiān)測法、微震系統(tǒng)監(jiān)測法及其他地球物理方法等。
4.2開采保護層。多煤層開采時，要首先開采無沖擊危險或沖擊危險小的煤層作為保護層的方法，以降低潛在危險層的應(yīng)力。
盡可能少留煤柱和避免孤島開采。優(yōu)化井田和采區(qū)設(shè)計，防止形成應(yīng)力集中的煤柱和孤島。
巷道布置盡可能把主要巷道和硐室布置在底板巖層中，回采巷道采用大斷面掘進，防止巷道多處交岔。
合理的頂板控制方法。煤層有沖擊傾向時，盡可能采用長壁式開采或全部陷落法控制頂板。
優(yōu)化開采程序。在遇有斷層和采空區(qū)時，盡可能采用由斷層或采空區(qū)開始回采的順序。不可相向開采。回采線盡可能呈直線，并按正確的開采速度推進，推進速度不可太大。
煤層預(yù)注水，降低煤體的彈性和強度；頂板預(yù)注水，降低頂板的強度和彈性，消除或降低沖擊危害。
4.3解危措施
卸載鉆孔：通過在煤層鉆大直徑的鉆孔，使煤體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，峰值向煤體深部轉(zhuǎn)移。
卸載爆破：在高應(yīng)力區(qū)進行鉆孔爆破，改變支撐壓力帶的形態(tài)和減小峰值。
誘發(fā)爆破：通過爆破人為地誘發(fā)沖擊地壓的發(fā)生，以避免人員傷害和設(shè)備損失。
煤層高壓注水。在工作面前方用高壓水注入煤體，使煤體結(jié)構(gòu)破壞，從而降低承載能力和壓力。
5、頂板事故的緊急處理措施
對頂板冒落危險的處理要有效處置，可以停止生產(chǎn)，調(diào)集人力、物力進行處理，相關(guān)人員要無條件配合。
（1）采取有效手段全力控制冒頂區(qū)域兩側(cè)巷道，使其冒頂波及長度不再擴大。
（2）在冒頂支護穩(wěn)定的情況下，按不同情況采取如下辦法：一是在冒落頂部穩(wěn)定的情況下，采取打木垛接頂?shù)姆绞?。二是在冒落區(qū)域圍巖破碎、冒落較高的情況下直接向冒落區(qū)打排桿，實施撞楔法，隔斷頂部冒落體。三是在冒落區(qū)域破碎，在比較技術(shù)、經(jīng)濟、安全因素后，可考慮改道。四是組織恢復(fù)通風網(wǎng)路，盡量保持冒頂區(qū)通風和對風流的調(diào)整。在積極處理冒頂?shù)耐瑫r，應(yīng)充分預(yù)見冒頂區(qū)給通風工作帶來的影響，采取應(yīng)急方案。
同時，在出現(xiàn)冒頂征兆時，在難以采取措施避免頂板冒落時，應(yīng)組織人員迅速離開危險區(qū)，撤退至安全地點；人員在遇險時應(yīng)靠煤幫貼身站立或到木垛處避災(zāi)。在出現(xiàn)冒頂來不及撤退至安全地點時，要靠煤幫貼身站立避災(zāi)，注意煤避片幫傷人；如靠近木垛時，可撤至木垛處避災(zāi)。遇險后要馬上發(fā)出呼救信號；遇險人員要積極開展自救和互救，要采取切實可行的措施設(shè)法營救被掩埋人員，并盡可能脫離險區(qū)或轉(zhuǎn)移到安全地點等待救援；被隔堵人員要積極配合外部的營救工作。
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[關(guān)鍵詞] 礦井； 煤層頂板； 煤層底板； 災(zāi)害分類； 防治措施
煤礦安全生產(chǎn)是推動煤炭科學技術(shù)發(fā)展的重要動力，特別是在煤炭開采條件的約束下，對于煤礦現(xiàn)場圍巖-支護關(guān)系的分析與認識，借助于巷道圍巖的變形規(guī)律，加強對巷道支護技術(shù)的論證，從支護方式、支護手段上來提高煤礦安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。針對煤礦頂?shù)装迨鹿拾l(fā)生率的增長，從礦井生產(chǎn)工藝技術(shù)實際來重新分析礦井災(zāi)害的原因，采取必要的采場、巷道圍護技術(shù)與監(jiān)測方法，探討礦井頂?shù)装鍨?zāi)害的主要形式與發(fā)生規(guī)律，從而提出有針對性的防范措施，確保生產(chǎn)安全的有序與有效。
一 文家壩二礦礦井條件
本文所選礦井為水城礦業(yè)（集團）文家壩二礦，礦井地處黔西高原向黔中丘原的過渡地帶，海拔標高大部份在+1400m以上，井田呈北東-南西向分布，北部以F28（AF4）斷層與文家壩一礦相接，南部以SF4斷層與碾子邊井田相鄰?？刹?、和大部可采煤層有6#、7#、16#、23#、27#、30#，局部可采煤層為2#煤層?？刹珊途植靠刹擅簩用侯惥鶠闊o煙煤，其中23#煤為光亮型，7#、30#煤為半亮型，16#、27#煤為光亮型，2#煤為半暗～半亮型，6#煤多為半亮型，以粉狀、鱗片狀為主。
1.1 地質(zhì)構(gòu)造
井田地處阿弓向斜中段，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等類型，含煤地層主要是二迭系龍?zhí)督M（P2l），含煤24～44層，一般30～33層。本井田煤層埋藏較淺，阿弓向斜兩翼煤層傾角差別較大，南東翼煤層賦存絕大部分平緩，一般在3～12°左右，北西翼煤層較陡，傾角在20～40°，大斷層不發(fā)育，落差（或地層斷距）大于20m的僅9條，其中除F2030-2逆斷層位于井田中部外，其余8條都位于井田邊部，或其本身就是井田邊界斷層（如AF4、AF7、SF4、F61等），對井田內(nèi)的煤層破壞不大；小斷層則較發(fā)育。
1.2 頂?shù)装宓刭|(zhì)條件
本礦區(qū)可采和局部可采煤層直接頂板多為泥巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r，底板多為泥巖、“根土巖”，因此抗壓強度低，遇水易軟化。此外，頂、底板巖層中發(fā)育有多組裂隙，巖體結(jié)合力差，巖層穩(wěn)固性差，底板遇水易膨脹。礦井開采煤層瓦斯含量高，均具煤與瓦斯突出危險性，各煤層無煤塵爆炸危險性，煤層具有自然發(fā)火傾向[1]。
1.3 巷道布置層位特征
可采煤層分為上下二組，上煤組包括6#、7#煤層，下煤組為16#、23#、27#和30#煤層。采用分組聯(lián)合布置，主平硐按91°方位、7‰坡度布置至淺部家順和核桃壩小礦井邊界，1310水平大巷沿淺部小井邊界布置，待越過小井邊界后1310水平大巷穿層布置至一分區(qū)井田中部，然后布置一分區(qū)軌道石門及一分區(qū)1310車場，主平硐布置在茅口灰?guī)r中，+1310水平大巷及1310軌道石門及車場均穿層布置，受場地條件限制，一分區(qū)進風排矸斜井和回風斜井布置在一分區(qū)北西翼的大土，井筒按314°方位角、25°傾角掘至一水平通過軌道石門與1310大巷連接。在距7#煤層底板約30m的細砂巖中布置采區(qū)軌道，運輸和回風上山，該層為膠結(jié)細粒硬砂巖，平均厚度14.5m，層位穩(wěn)定，三條上山通過一分區(qū)軌道斜巷與軌道石門連接。為了加快施工進度和減短建井工期，在工業(yè)場地西面直線距離約2.6km處的田壩寨布置措施井。
1.4 支護方式選擇
主平硐基巖段采用錨噴支護；頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定（如灰?guī)r段）采用噴漿支護，穿過煤系地層或斷層帶時，如巖性較差，可采用錨網(wǎng)噴+錨索+注漿或聯(lián)合支護[2]，井頸段采用鋼筋混凝土支護。一分區(qū)排矸進風斜井、一分區(qū)回風斜井基巖段采用錨噴支護，巖性較差段采用錨網(wǎng)噴+錨索+注漿或聯(lián)合支護，井頸段采用鋼筋混凝土支護[3]。+1310水平大巷、井底車場、11采區(qū)運輸上山、11采區(qū)回風上山、11采區(qū)軌道上山及底板瓦斯抽放巷等巖層巷道，一般采用錨噴支護，如巖性較差，可采用錨網(wǎng)噴+錨索+注漿或聯(lián)合支護。井下消防材料庫、爆破材料發(fā)放硐室、等候硐室、采區(qū)變電所及躲避硐采用錨噴支護。煤倉、矸石倉、溜煤眼、溜矸眼、引風道及安全出口采用鋼筋混凝土碹支護；工作面開切眼采用單體液壓支柱支護[4]。
二 文家壩二礦頂?shù)装鍨?zāi)害因素分析
2.1 主采煤層頂、底板巖性及穩(wěn)定性分析
根據(jù)文家壩二礦地質(zhì)報告來看，主要可采煤層6#煤層頂板主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、細砂巖，加之各處受斷層影響程度、節(jié)理發(fā)育程度、層理膠結(jié)強度各異，其穩(wěn)定性具有復(fù)雜多變性[5]。6#煤層直接頂綜合厚度與采高的比值K為0.8～2.67，其值介于周期來壓強烈和無周期來壓之間，在一分區(qū)統(tǒng)計的122個鉆孔中有12個點為石灰?guī)r，占9.8%，一般厚度為0.45～4.14m，平均厚度為1.92m；對7#煤層直接頂、底板巖性分析，煤層K值為0.21～5.78，在一分區(qū)統(tǒng)計的76個鉆孔中有18個點為石灰?guī)r，占23.68%，一般厚度為0.5～2.21m，平均厚度為1.33m，說明6#、7#煤層為周期來壓強烈頂板，需要采取強制放頂措施來增強工作面支護安全。
2.2 對來自礦井地質(zhì)因素的災(zāi)害分析
2.2.1 地質(zhì)斷層條件下對工作面的影響
由于受到地質(zhì)擠壓、拉伸，以及剪切力的影響，對于地質(zhì)斷層的出現(xiàn)所引起的局部采煤工作面的危害是十分復(fù)雜的，當斷層與工作面的夾角越小時，其造成的頂板冒頂?shù)奈ｋU更大，尤其是傾斜斷層[6]。本礦井區(qū)域斷層發(fā)育較高，結(jié)合勘探中的三圍地震法、地質(zhì)雷達、地質(zhì)構(gòu)造超前探測儀等儀器的使用，以最大化的了解地質(zhì)特征，避免誘發(fā)冒頂事故。
2.2.2 地質(zhì)褶曲與擠壓對工作面的影響
從煤礦生產(chǎn)實踐來看，對于大褶曲構(gòu)造，往往影響煤層的傾角，而對于工作面壓力的影響不是太大，相反，對于小褶曲，當褶曲傾向與工作面一致時，對于采空區(qū)出現(xiàn)的垮落巖石的影響，則很容易使得礦井頂板發(fā)生局部冒頂[7]。同時，擠壓作用導(dǎo)致的對頂板巖層形成離層或破斷，極易引起頂板短時急劇下沉現(xiàn)象，從而增加了冒頂?shù)奈ｋU性。
2.2.3 節(jié)理、裂隙對工作面的影響
從對礦井中出現(xiàn)的節(jié)理與裂隙分析可知，人字形與草帽型節(jié)理裂隙較為常見，由于頂板受到來自裂隙長軸推進方向的作用力，如直立裂隙對直接頂?shù)那懈睿瑥亩斐身敯宓南鲁粱蛩揭苿?，很容易誘發(fā)巖層水，使工作面出現(xiàn)掉碴或淋水；同時，直立裂隙還能夠改變直接頂?shù)目迓洳骄?，造成老頂?shù)拇竺娣e垮落。而對于斜裂隙，對于采空區(qū)造成片幫，對于煤層則造成傘檐或探頭煤，給頂板管理增加困難[8]。
2.2.4 層理與破碎帶對工作面的影響
層理是由于地質(zhì)巖層的沉積而形成的巖層分界面，極易對于煤礦采動過程產(chǎn)生離層裂隙，其對工作面支架產(chǎn)生橫向推力，容易引起支架的歪斜和傾倒，導(dǎo)致冒頂。而破碎帶主要因地質(zhì)原因而形成的工作面巖石或煤層破碎的現(xiàn)象，也給頂板管理帶來困難。
2.2.5 采動裂隙對工作面的影響
采動裂隙主要與煤壁的支承壓力有關(guān)，對于與工作面平行的煤壁裂隙，很容易在壓力裂隙與節(jié)理裂隙相互作用下造成楔形巖塊，從而誘發(fā)局部冒頂，而當工作面與節(jié)理方向一致時，容易加大裂隙的寬度，從而誘發(fā)大面積冒頂。
2.2.6 頂、底板巖石的物理性質(zhì)的影響
從頂?shù)装鍑鷰r的物理力學性質(zhì)來看，巖石的厚度、硬度、層理、裂隙等因素是造成頂?shù)装逦：Φ闹匾?，特別是對于老頂巖層堅硬，大面積開采所形成的懸露，一旦達到強度極限，極易造成巖層斷裂而形成周期來壓。
2.3 對來自礦井生產(chǎn)作業(yè)的災(zāi)害分析
2.3.1 開采深度的影響
開采深度直接影響原巖壓力大小，造成巷道或工作面周圍巖層內(nèi)支承壓力發(fā)生變化，從而對礦山壓力影響明顯。本礦井開采標高范圍為+1900～+1100m。開采深度800m。首采工作面回風水平標高+1479.1m，但隨著采深增加，采面或巷道支承壓力必然增加，隨著深度的增加，巷道圍巖的“擠、壓、膨”現(xiàn)象更為嚴重，從而導(dǎo)致煤壁片幫及底板鼓起的機率增加，由此也可能導(dǎo)致支架載荷增加[9]。
2.3.2 采高與控頂距的影響
對于于頂?shù)装逡平康挠嬎闩c采高與控頂距密切相關(guān)，采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致上覆巖層破壞嚴重，就單一煤層開采時的冒落帶與導(dǎo)水裂隙帶的總厚度與采高基本上成正比關(guān)系。如公式所示：SL=η×M×L（其中，SL表示巖層與頂板下沉量；L表示控頂距；M表示采高；η表示下沉系數(shù)，一般取0.025～0.05）。通常來說，對于最大控頂距與放頂寬度來說，放頂距小，頂板放不下來，會增加壓力，放頂寬度太大，采空區(qū)垮落面積太大，容易撞倒支架，引起冒頂[10]。
2.3.3 生產(chǎn)工序和工作面推進速度的影響
推進速度快意味著回采工作面停滯時間短，頂板巖層下沉量小，一般來說，頂板壓力也較小，反之，推進速度慢，工作面頂板下沉量大，頂板壓力也會增大。結(jié)合礦壓實測資料來看，落煤與放頂是工作面頂?shù)装逡平俣扔绊懽畲蟮墓ば颍虼?，縮短循環(huán)時間，加快工作面推進速度是有效改善工作面頂板管理的重點。
2.3.4 上部煤層殘留煤柱及支護方式的影響
對于來自上部煤層的殘留煤柱所形成的壓力集中，很容易對巷道掘進與維護帶來影響，同時，不同初撐力支架對于防范直接頂離層冒落具有不同的效果，如初撐力小的支架容易造成動壓強烈而形成頂板破碎；不同特征、不同特性的支架應(yīng)避免混合使用。
三 文家壩二礦頂?shù)装鍨?zāi)害管理與防治措施
3.1 對頂板冒落災(zāi)害的防治措施
局部冒頂事故雖然范圍較小，但由于隨機因素較為復(fù)雜，往往比大型冒頂事故危害更大，因此需要從采、支等環(huán)節(jié)加大防范措施，以減少局部冒頂?shù)陌l(fā)生率。對于鑲嵌型頂板局部冒頂事故來說，因其與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，多發(fā)生在放炮后，因此需要加大地質(zhì)勘探力度，制定完善的支護方式與支護作業(yè)規(guī)程，嚴格避免無支護區(qū)冒險作業(yè)。對于局部出現(xiàn)的空頂、空洞現(xiàn)象，從支護方法上采取超前支護，先掏梁窩，先掛頂梁，對漏頂問題必須封堵，如打撞楔、泡漠塑料、木材封堵等。對于隱地質(zhì)斷裂而形成的帶層帶冒頂事故，要結(jié)合斷層面與煤層的夾角來判定易冒頂區(qū)，如對于正斜逆斷層形成的“煤溝”與“煤尖”，一種方法是開采“板尖”，丟棄底部煤，另一種是開采“底尖”，拖住“煤溝”；對于正斜正斷層形成的易冒頂區(qū)，以打下盤的煤，挑上盤的頂，加固下盤易冒頂區(qū)為好。在加強斷層帶冒頂事故的預(yù)防措施上，重點加大關(guān)鍵部位的錨固，防止沿斷層面離層滑移的現(xiàn)象產(chǎn)生，增強抗拉、抗彎和抗剪強度，如采用局部用木錨桿錨固并全段使用混凝土錨固劑或樹脂錨固劑，錨桿間距300～400mm。
對端頭冒頂事故的分析，從防治措施上，需要采用單體液壓支柱方式來提高端頭支架的穩(wěn)定性，同時，增加支護密度，引入特殊支架如木垛等，針對頂板離層滑移問題，可以對上出口以下3～8m范圍內(nèi)也用錨桿錨固，減少端頭冒頂?shù)目赡苄?。對于巷道冒頂事故的發(fā)生，從礦山壓力影響的主要因素出發(fā)，就開采深度、巖體初始應(yīng)力狀態(tài)，巷道斷面與支護上，來分析圍巖變形的承載力與內(nèi)粘結(jié)力[11]。在防治措施上，加強對地質(zhì)條件的動態(tài)監(jiān)測，確定巷道圍巖的不穩(wěn)定地段與運動時間，分析與總結(jié)不同類型的事故原因，充分利用巷道斷面，設(shè)計采取橢圓+圓形設(shè)計，煤倉斷面采用噴漿、砼錨網(wǎng)噴支護，底板瓦斯抽放巷、材料斜巷、軌道斜巷、采區(qū)變電所聯(lián)絡(luò)巷采用直墻半圓拱斷面，采用全斷面錨網(wǎng)噴支護。
3.2 對堅硬頂板垮落災(zāi)害的防治措施
對頂板活動規(guī)律進行全面觀測是有效控制頂板垮落災(zāi)害的有效途徑，如搞清初次來壓步距、初次冒落層次和厚度、周期來壓步距等，從而選用科學的支護設(shè)計，確保初撐力要求，對于由堅硬巖石組成的直接頂，當達到人工強制放頂要求時，為減少威脅，必須加強人工強制放頂。
3.3 對開采中沖擊地壓的防治措施
從沖擊地壓的產(chǎn)生原因來看，不僅與地質(zhì)因素有關(guān)，如采深越大，巖體的應(yīng)力越高，所形成的變形和彈性潛能也越大，同時，對于地質(zhì)褶曲、斷裂，以及煤層傾角與厚度的變化，也容易促發(fā)沖擊地壓的產(chǎn)生[12]。因此在防治上，盡量選擇無沖擊地壓或弱沖擊地壓的煤層進行開采，對于未受保護的煤層，必須采取放頂卸壓、煤層注水、打卸壓鉆孔、超前松動煤體等措施；在對巷道進行支護時嚴禁使用混凝土等剛性材料；對于嚴重沖擊地壓煤層的開采，所有巷道應(yīng)布置在應(yīng)力集中圈，對于雙巷掘進時，平行巷道間距不得小于8m，聯(lián)絡(luò)巷道應(yīng)與平行巷道垂直；加強巷道沖擊地壓的預(yù)測預(yù)報工作，制定專門的安全技術(shù)防范措施，確保礦井安全生產(chǎn)。
4 結(jié)語
煤礦災(zāi)害的預(yù)防和防治是一套系統(tǒng)的工程，通過對貴州文家壩二礦影響頂?shù)装灏踩耘c穩(wěn)定性的災(zāi)害因素進行分析，特別是針對“錨網(wǎng)噴注一體化”巷道支護技術(shù)的應(yīng)用，從支護方式與手段上來強化采場、巷道的圍護有效性，并依據(jù)不同頂?shù)装鍡l件，及早發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)征兆與隱患，切實減少因巖體及支護因素而造成的變形、破壞、塌落等頂?shù)装迨鹿省?/p>
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關(guān)鍵詞：中小煤礦；淺埋薄基巖；長壁留煤柱
中圖分類號：TD323
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）22-0130-03
在煤礦的開采中，頂板的危害是最為嚴重的。其中中小煤礦在開采過程中發(fā)生的頂板垮落是因為薄基巖的整體切落而形成的。其在采空區(qū)保留支撐煤柱，由此頂板形成大面積懸露，從而造成頂板的垮落。實踐證明，必須對中小煤礦的留煤柱支撐方法進行研究，預(yù)防災(zāi)變，依據(jù)防災(zāi)技術(shù)，才能防治淺埋薄基巖下開采而形成的災(zāi)害。
1 淺埋薄基巖煤層開采的災(zāi)害類型
1.1 頂板災(zāi)害
由于特殊的埋藏條件，淺埋薄基巖開采與普通埋藏條件的煤層開采相比，有著較大差別的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，其基本特點為：基巖的厚度較薄，工作面上覆巖層只有裂隙帶和跨落帶。開采煤層之后，頂板巖層形成的破斷角非常大，從而引起臺階的下沉，大面積切頂事故也會因此時有發(fā)生；作為工作面頂板，一般為單一關(guān)鍵層，如果頂板出現(xiàn)斷裂，砌體梁結(jié)構(gòu)就會非常不穩(wěn)定，易出現(xiàn)動載現(xiàn)象；頂板的破斷容易對地表造成影響，其松散的上覆層會形成附加荷載，由于支架受到較大的荷載，因而容易被壓垮并造成壓塌事故；來壓步距非常的小，且強度很大，基巖厚度對來壓的影響也較大。
1.2 潰水潰沙災(zāi)害
如果礦區(qū)的基巖上部為厚松散沙層，且富含潛水，開采煤層后，淺水層就會與水裂隙帶相通，破斷后的基巖會形成切落并回轉(zhuǎn)，此時水沙流動通道就會有所形成。若潛水順著通道下流，而松散沙運動正好以此作為自身的動力，就會與覆蓋的沙土混合液共同進入工作面，導(dǎo)致潰水潰沙災(zāi)害的形成。潰水潰沙災(zāi)害的發(fā)生因素有：松散沙層有較大含水量，松散沙層位于潛水層下部；開采煤層造成水裂隙帶的較高高度，從而與潛水層相通；基巖破斷后不易形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，基巖厚度對水裂隙帶的高度也有一定的影響；含水層的高度會對水流的攜沙能力造成影響。
2 長壁留煤柱法的災(zāi)害防治機理
2.1 長壁留煤柱法的防災(zāi)特征
2.1.1 局部冒頂?shù)念A(yù)防。保證生產(chǎn)的安全是煤礦采煤方法的重要實踐意義，而長壁留煤柱法對長壁布置進行采用，且在作業(yè)區(qū)有支架設(shè)置。沒有支護的區(qū)域，工人是不得進入的，這也有效地預(yù)防了頂板局部的冒落。
2.1.2 跨區(qū)域垮落的預(yù)防。在煤礦的開采過程中，最重大的災(zāi)害為大面積頂板垮落，對小區(qū)域隔離進行采用，對大面積頂板垮落進行防治，是目前中小煤礦采煤慣用的方法之一，采出率在小區(qū)域內(nèi)為88.9%，可與長壁的采出率相比。
2.2 長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)
長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)是對兩種性質(zhì)的煤柱進行的區(qū)分，一是區(qū)內(nèi)煤柱，二是區(qū)間的隔離煤柱。其中，區(qū)域煤柱指小區(qū)域開采期間暫時保留的煤柱，對作業(yè)區(qū)的頂板安全進行了保障；隔離煤柱指小區(qū)域內(nèi)保留的煤柱，對工作區(qū)和采空區(qū)進行隔離，這樣，即使采空區(qū)的頂板垮落，也不會對工作區(qū)造成任何影響。當一個小區(qū)在開采完成之后，在隔離煤柱隔離的情況下，在進行下一個小區(qū)的開采時，煤柱在小區(qū)內(nèi)可失穩(wěn)破壞，即無災(zāi)害垮落。整體說來，長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)就是對兩種煤柱的設(shè)計和處理。
3 長壁留煤柱法進行開采時的頂板災(zāi)害的力學分析
3.1 開采時圍巖運動破壞的分析
3.1.1 在隔離區(qū)進行開采時，頂板、煤柱為彈性變形階段，由于工作的不斷推進，頂板的懸露面積會不斷增大，煤柱壓縮，增大了頂板的下沉量。若工作面推進70m左右時，煤柱下縮1/4，即表明煤柱變形，且超過了一般塑性變形，此時開采區(qū)域頂板的裂隙則不斷增大。
3.1.2 當煤柱變形增大時，就會增加頂板的下沉量，兩者在相互作用的情況下，頂板的裂隙轉(zhuǎn)變?yōu)榱芽p的貫通，之后形成一個脫離于原巖體的隔離體，即形成六面體，而六面體的形成則是垮落的發(fā)生條件。
3.1.3 形成六面體后，其全部重量對支撐它的煤柱群進行作用，增大了煤柱的載荷，使煤柱垮塌，頂板表開始整體垮落，之后，在區(qū)域隔離煤柱外進行下一個區(qū)域的開采。
3.2 “頂板-煤柱”相互作用下的災(zāi)害過程
3.2.1 煤柱體的強度在特定的開采區(qū)域內(nèi)較大，由于煤柱并未被破壞，煤柱支撐的頂板就不會形成六面體，形成幾個區(qū)域卻不會發(fā)生垮落，但卻有大面積垮落的危險。
3.2.2 若煤柱體強度較小，隔離區(qū)開采還未結(jié)束時，煤柱支撐的頂板就會形成面積小于隔離區(qū)的六面體，對有限煤柱群進行垮壓，促成大面積垮落，這樣的災(zāi)害帶來的危害非常嚴重，在開采區(qū)域發(fā)生時，還會沿著煤壁切落，對人員的生命安全造成嚴重威脅。
4 大型頂板事故的防止體系
對于長壁留煤柱開采方法在中小煤礦中的應(yīng)用，其技術(shù)目標是對大型頂板事故的預(yù)防，以有效減輕礦區(qū)事故的災(zāi)害，促使隔離小區(qū)域的正常垮落，并有效避免大范圍垮落在跨隔離區(qū)的形成，來保證采區(qū)的正常作業(yè)。而礦區(qū)災(zāi)害防治的關(guān)鍵技術(shù)是對不同性質(zhì)煤柱的合理設(shè)計的區(qū)分進行識別，只有掌握兩種煤柱的設(shè)計方案，才能掌控防災(zāi)體系的設(shè)計核心。通過對長壁留煤柱開采方法在中小型煤礦應(yīng)用的有效研究，我們可以提出一種有效防治大型頂板事故的防災(zāi)體系，即設(shè)計、確定、監(jiān)測、識別、措施。就中小煤礦開采方式的合理選擇，可有三種較為適宜的開采方式，其中包括：長壁布置、小區(qū)域隔離、在區(qū)內(nèi)實施留煤柱支撐法進行采煤；長壁布置、小區(qū)域隔離、實施條帶煤柱進行采煤；長壁布置、小區(qū)域隔離、實施條帶煤柱放頂進行采煤。而這三種方法的有效應(yīng)用需要關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)與評價指標作為實施依據(jù)，其中包括：區(qū)內(nèi)支撐煤柱參數(shù)、破壞適時性評價；開采區(qū)域尺寸、生產(chǎn)指標；隔離煤柱的寬度、穩(wěn)定性；采取“煤柱-頂板”的相互作用；頂板災(zāi)害的防治評價。通過各項指標和參數(shù)的綜合性分析，可促成頂板災(zāi)害預(yù)計的評價體系。在評價體系當中，最為主要的三方面組成了體系的整體結(jié)構(gòu)，對采取的大面積垮落、冒頂、局部冒頂進行整體評價。另外，要對礦區(qū)隔離區(qū)內(nèi)“煤柱-頂板”的變形破壞、頂板破壞隔離體的形成一級頂板垮落的信息必須有所了解，這一信息的重要反饋也是促使礦區(qū)對災(zāi)害識別的有效手段。從整體而言，中小煤礦的防災(zāi)措施一般分為兩個內(nèi)容：一是針對危險性的災(zāi)變，實施可行的措施，以有效消除災(zāi)變對礦區(qū)開采的危害指數(shù)；二是難以消除災(zāi)變的危害時，應(yīng)對發(fā)生的災(zāi)害進行相應(yīng)措施的處理。但所有步驟的實施還要依據(jù)煤層及圍巖地質(zhì)和工程地質(zhì)的具體調(diào)查情況，才能根據(jù)相應(yīng)條件進行合理控制，進而有效促使災(zāi)害防治的良好設(shè)計，使得災(zāi)害得到最大限度的防治。
5 結(jié)語
總而言之，對于中小煤礦在淺埋薄基巖下的開采，長壁留煤柱法的開采是比較適用的。其中不同性質(zhì)煤柱的區(qū)分是長壁留煤柱采煤法的關(guān)鍵技術(shù)，這當中包括區(qū)內(nèi)和區(qū)域間的隔離煤柱。而針對淺埋薄基巖下進行開采而形成的災(zāi)害防治，則需有效技術(shù)措施的設(shè)計、選擇、處理、運用，構(gòu)建防止大型頂板事故的有效體系，才能促進煤礦開采災(zāi)害的有效預(yù)防。
參考文獻
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【關(guān)鍵字】檸司煤礦；地質(zhì)災(zāi)害；防治策略
引言
隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活需求不斷提高，現(xiàn)代人類活動也已經(jīng)成為強大的地質(zhì)營力作用到自然地質(zhì)環(huán)境中。自然地質(zhì)災(zāi)害和人為造成的地質(zhì)災(zāi)害的危害越來越突出，給人們的生活帶來嚴重影響。下面重點介紹檸司煤礦的主要地質(zhì)災(zāi)害類型及其相應(yīng)的防治措施。
檸司煤礦開采對礦區(qū)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在由地下開采所造成的地面開裂及塌陷，溝緣崩塌、滑坡，泉水枯竭，河水斷流以及區(qū)域地下水位的下降；周邊礦山剝離堆土和礦渣堆積而占用土地以及淤塞河道而造成山洪或礦山泥石流發(fā)生的危險在水文地質(zhì)條條件不明進行采掘活動時還可發(fā)生突水災(zāi)害；當臨近老窯采空區(qū)周圍區(qū)域進行采掘活動時還可發(fā)生透水、有害氣體中毒等災(zāi)害
一、檸司煤礦開采可能引起的地質(zhì)災(zāi)害類型
（一）地面塌陷與地裂縫
檸司煤礦為采用地下開采的煤礦，由于煤層開采后采空區(qū)上覆巖土體冒落、彎曲變形并產(chǎn)生裂縫等而在地表發(fā)生大面積變形破壞，形成礦區(qū)地面變形地質(zhì)災(zāi)害。表現(xiàn)面狀下沉的地面塌陷和線狀分布的地裂縫。
地面塌陷與地裂縫不僅破壞土地資源，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在溝谷邊緣處還易造成崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，影響正常的生產(chǎn)和生活。據(jù)初步統(tǒng)計，目前檸司煤礦因采動造成的地表塌陷面積已達1000公頃。
（二）地壓災(zāi)害
地下采煤的過程中，同時要維護頂板和圍巖穩(wěn)定。如果對地下硐室不及時進行支撐和維護或維護質(zhì)量不過關(guān)，則硐室圍巖就會在地應(yīng)力的作用下發(fā)生變形或遭到破壞。當工作面過斷層、沖刷等地質(zhì)變化時，在初采初放、末采過程中，尤其是當煤層頂板兼為軟巖或復(fù)合頂板時，礦山壓力表現(xiàn)明顯，在地應(yīng)力作用下，常造成頂板離層、切頂、下沉和垮塌，甚至造成采場大面積冒頂?shù)鹊刭|(zhì)災(zāi)害。
（三） 礦井突水
礦井突水是煤礦開采中發(fā)生的嚴重并常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。煤礦建設(shè)及生產(chǎn)過程中，因?qū)Φ刭|(zhì)及水文地質(zhì)條件不明或資料掌握的不確切，也會發(fā)生突水災(zāi)害。檸司煤礦在建井期間曾在施工主副斜井時因?qū)λ┰降拿簩踊馃齾^(qū)資料掌握不細，對災(zāi)害估計不足，雖預(yù)先對圍巖進行了加固處理，仍然發(fā)生過小到中等突水； 由于對礦井南翼水文地質(zhì)條件認識不夠，在南翼首采面投入生產(chǎn)時也曾經(jīng)發(fā)生過較大的突水災(zāi)害，嚴重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。
（四）老窯采空區(qū)威脅
在檸司礦井中部河道兩側(cè)原分布有多達15個有采礦權(quán)證的地方小煤礦， 2009年，政府將這15個小煤礦進行了整合。目前檸司礦井北翼東臨兩個整合后的地方煤礦，井田南翼東部河道以南保留兩個地方煤礦。
當采掘活動接近這些煤礦開采形成的老空區(qū)時，會受到與老窯貫通而發(fā)生透水、有害氣體溢出等危險。
同時本礦采空區(qū)積水也成為采掘生產(chǎn)的潛在威脅。
（五） 煤層自燃
檸司煤礦所采煤層屬侏羅紀中等變質(zhì)的易自燃煤層，當氧氣、溫度等條件允許時，可發(fā)生自燃。由于礦井埋藏淺，采動裂縫往往與地表貫通，當采空區(qū)通道封閉不及時等因素同時作用時，可發(fā)生采空區(qū)散落的煤炭發(fā)生自燃的危險。
二、檸司煤礦地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
（一）查明礦區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)特征，提前做好減災(zāi)防災(zāi)工作
查明礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)及水文地質(zhì)特征，尋找出隱蔽至災(zāi)因素，認識地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因，及時分析出地質(zhì)災(zāi)害可能的分布規(guī)律，合理規(guī)劃煤礦開采活動，提前做好礦區(qū)井下地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報，及時做好防災(zāi)減災(zāi)工作。
（二）建立良好的通風系統(tǒng)，以降低瓦斯、煤塵及煤層自燃災(zāi)害
確保礦井通風，搞好“一通三防”工作，加強防滅火，是防治井下瓦斯、煤塵事故和煤層自燃的有效預(yù)防措施。礦井應(yīng)配足風量，實行機械通風、分區(qū)通風、上行通風；禁止攜帶煙火等易燃物品入井，必須選用煤安、防爆型的電器設(shè)備；放炮前后必須檢測瓦斯；注意防滅火；建立瓦斯檢查制度及時處理積存的瓦斯。及時封閉與采空區(qū)溝通的巷道，對采完的工作面及時封堵，注意防止漏風等。
（三）加強采場頂板支護
在礦井建立礦壓監(jiān)測系統(tǒng)，對工作面頂板壓力進行實時在線監(jiān)測，根據(jù)周期來壓、過變化帶等時的壓力顯示及時移動支架縮短控頂距離，加強頂板支護，減小壓力作用。當工作面在初采初放階段初次垮落步距較大，在老頂尚未垮落時，礦山壓力顯現(xiàn)明顯，支柱行程常會縮短，支架被“壓死”，必須保證泵站額定壓力，加強支護；工作面在末采階段，因煤柱縮小，礦山壓力集中且反復(fù)作用，使得工作面支撐壓力增大且頂板異常破碎，常造成煤壁片幫，采場冒頂現(xiàn)象，因此在保證泵站核定壓力的同時，還要采取工作面頂板錨固、掛網(wǎng)等特殊支護方式，保證回撤安全。
（四）對地表沉陷進行調(diào)查、治理
在工作面日常生產(chǎn)中，及時對地表塌陷范圍進行調(diào)查，并設(shè)立標志牌，圈出塌陷區(qū)范圍，禁止閑散人員進入。對塌陷區(qū)及時投入，安排治理。目前公司已經(jīng)對北翼一條溝谷及其部分支溝進行了溝底填實和隔水處理；對北翼東區(qū)多個工作面采空區(qū)地表沉陷、裂縫，采用人工為主配合機械對裂縫進行開挖、填土、夯實處理，恢復(fù)生態(tài)平衡。已累計投入資金近千萬元。
通過地表裂縫填埋，沉陷治理，既防止了大氣降水和地表水進入井下的威脅，也減小了采空區(qū)浮煤通過采動裂縫與地表大氣溝通發(fā)生自燃的風險。
（五）超前探查老窯采空區(qū)
當采掘臨近原地方煤礦采空區(qū)時，提前采取超前探查采空區(qū)工作，嚴格執(zhí)行《煤礦防治水規(guī)定》“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘‘先治后采”防治水原則，通過物探先行，鉆探驗證的方法，目前已多次探到老窯采空區(qū)，確保了采掘生產(chǎn)安全。
（六）工作面頂板疏放水
通過南翼補勘及礦井水文類型劃分工作，我礦南翼水文地質(zhì)類型屬復(fù)雜型，充水水源主要為風化基巖含水層水。在南翼水文條件不明朗區(qū)域，一直堅持開展工作面煤層頂板含水層鉆探探查兼疏放水工作，確保了工作面開采安全。
（七）相關(guān)政府部門應(yīng)加強在地質(zhì)工作中的領(lǐng)導(dǎo)作用
在煤礦地質(zhì)災(zāi)害治理過程中，政府部門應(yīng)發(fā)揮好組織領(lǐng)導(dǎo)作用。首先，相關(guān)部門應(yīng)清楚本地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害狀況，掌握地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律，從而推測本地區(qū)易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的薄弱區(qū)域以及這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能帶來的的嚴重破壞性，據(jù)此制定出初步的防治計劃和措施。其次，應(yīng)堅持每年組織專家組進行災(zāi)前、災(zāi)中和災(zāi)后的檢查與研究，遵循“以防為主，綜合治理”的原則。最后，應(yīng)完善政府部門執(zhí)行法律法規(guī)的機構(gòu)和體系；建立健全相關(guān)法律制度，并加強執(zhí)法力度；建立并完善本地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測機構(gòu)體系，及時掌握地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)；加強對各相關(guān)部門的協(xié)調(diào)監(jiān)督管理，對存在問題的及時進行糾正，杜絕對災(zāi)害防治工作中的疏忽大意。
（八）煤礦企業(yè)應(yīng)全面加強地質(zhì)災(zāi)害宣傳教育工作，形成全員防災(zāi)意識
做好煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治工作，必須首先要加強對員工進行防災(zāi)知識的培訓(xùn)、宣傳教育。煤礦企業(yè)應(yīng)做到廣泛宣傳各種防災(zāi)抗災(zāi)知識，通過各種形式的教育宣傳，提高員工的災(zāi)害意識，要讓員工對煤礦地質(zhì)災(zāi)害有足夠的認識和重視。有效幫助員工做好災(zāi)前預(yù)防，災(zāi)害發(fā)生時不慌亂、及時進行自救，提高生存能力，減少災(zāi)害損失。
