賀河榮

【摘要】近年來時有頂板事故的報道傳出來，事故原因主要還是在于煤層中或者是頂板上的不均勻地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致。多于操作者在掘進(jìn)以及采煤的過程之中，忽略小型的地質(zhì)構(gòu)造，使小構(gòu)造誘發(fā)頂板事故。基于此，本文筆者結(jié)合多年從事煤礦工作的經(jīng)驗，在闡述幾種地質(zhì)小構(gòu)造類型的同時，探討小構(gòu)造對煤礦掘進(jìn)和采煤的影響以及防范的措施。

【關(guān)鍵詞】煤礦；小構(gòu)造；類型；影響；措施

【中圖分類號】TD132 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0250-01

1.前言

近年來，煤礦頂板安全事故時有發(fā)生，該事故主要是因在井下采煤時，由于煤層頂板冒落導(dǎo)致人員傷亡以及設(shè)備損壞。而大部分頂板事故是因煤層中或者是或頂板上的小地質(zhì)構(gòu)造而導(dǎo)致的。為了有效預(yù)防此類煤礦安全事故的發(fā)生，有必要了解小構(gòu)造地質(zhì)的類型。

2.地質(zhì)小構(gòu)造的常見類型

煤礦地質(zhì)小構(gòu)造通常伴存于大型的地質(zhì)構(gòu)造中，受大型地質(zhì)構(gòu)造的控制。主要有：（1）小斷層。一般掘進(jìn)中的小斷層主要包括有正斷層、逆斷層、小裂隙等”。小斷層通常落差在5m以下。小型正斷層主要以反傾正斷層最為常見，通常而言，上盤下降，下盤上升，而斷層面與煤層面的傾向正好相反。通常斷層面比較平整，煤層及煤層上下兩盤的頂?shù)装寰^完整，圍巖的穩(wěn)定性較之于逆斷層較好。小型逆斷層多以同傾逆斷層為主，通常而言和正斷層相反，上盤上升，下盤下降，斷層面及煤層面的傾向一樣，斷層面不平整，地層的傾角大。逆斷層上下兩盤的煤層伴有小褶皺，往往會導(dǎo)致巷道的支護(hù)條件惡化，增加巷道過構(gòu)造的難度。小裂隙一般是受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，導(dǎo)致煤巖層的局部應(yīng)力過于集中，進(jìn)而造成煤巖層破裂。通常小裂縫會導(dǎo)致巖石的強(qiáng)度變?nèi)?，從而增加巷道的支護(hù)難度。（2）小褶皺。通常小褶皺主要包括小型向斜及背斜、煤層頂板撓曲構(gòu)造等，多以煤層頂板撓曲構(gòu)造最為常見。頂板撓曲的構(gòu)造一般規(guī)模比較小，影響的范圍在1-25m左右，主要表現(xiàn)是有一些不規(guī)則的小褶皺。小褶皺會導(dǎo)致附近的煤巖層生產(chǎn)塑性變形，致使巷道的支護(hù)環(huán)境受到破壞，更甚的會導(dǎo)致冒頂事故。（3）復(fù)合頂板。煤層頂板通常是由偽頂、老頂以及直接頂構(gòu)成。部分煤層頂板在直接頂及偽頂間有1層或多層薄煤線，這增加了巷道的支護(hù)難度。

3.小構(gòu)造對煤礦掘進(jìn)和采煤的影響

掘進(jìn)及采煤的過程實(shí)際上是打破原巖應(yīng)力平衡的一個過程，其會引起巖體內(nèi)部的應(yīng)力再次分布，造成煤層及頂板出現(xiàn)程度不一的變形，又或者是導(dǎo)致巷道及回采工作面四周的煤、巖受破壞。一般有小地質(zhì)構(gòu)造時，其的相應(yīng)應(yīng)力變化會在掘進(jìn)和采煤的過程中明顯表現(xiàn)出來。若在此時，管理頂板不善、壓力持續(xù)增大、支護(hù)的質(zhì)量又低以及巖石變形超過彈性變形的極限的話，就會導(dǎo)致斷裂、垮落以及局部冒頂?shù)痊F(xiàn)象發(fā)生，對煤礦掘進(jìn)及采煤的影響十分重大。首先是在回采的過程中，遭遇小構(gòu)造時，頂板及煤層受到圍巖壓力的影響，出現(xiàn)程度不一的破碎及變形，極易產(chǎn)生局部冒頂。尤其是在放頂煤的回采工作面，頂板及煤層破碎之后，會順著架前煤壁掉落，形成一個空間，這就容易導(dǎo)致頂板發(fā)生大面積的垮落，或者是支架的上方懸空，更嚴(yán)重的還會發(fā)生倒架危險，極大影響到了煤礦的安全生產(chǎn)。其次是在掘進(jìn)的過程中，遭遇小構(gòu)造時，通常會出現(xiàn)局部冒頂，產(chǎn)生巷道的高冒區(qū)，這樣極易導(dǎo)致瓦斯積聚，進(jìn)而給煤礦的安全生產(chǎn)帶來隱患。第三是在掘進(jìn)的過程中，頂板及煤層有時沒有發(fā)現(xiàn)異常，部分地方頂板仍很平整，沒有尚看出小構(gòu)造的相關(guān)預(yù)兆；可是在上頂板錨桿及錨索時，由于鉆機(jī)鉆進(jìn)的速度比往常的速度明顯快，這就說明煤層的頂部有小構(gòu)造，這種隱蔽的小構(gòu)造往往比那種容易發(fā)現(xiàn)的小構(gòu)造要令人害怕，更容易導(dǎo)致冒頂事故。因此更應(yīng)該重視此類隱蔽式的小構(gòu)造。

4.預(yù)防小構(gòu)造的相關(guān)措施

4.1 采煤工作面關(guān)于局部冒頂?shù)念A(yù)防措施

采煤工作面局部冒頂事故發(fā)生之前，一般有如下的預(yù)兆：頂板有裂縫，而且裂隙張大增多，裂隙內(nèi)又活矸，有掉矸、掉碴甚至掉塊矸石等現(xiàn)象出現(xiàn)，煤層和頂板的接觸面上有矸石片脫落，淋頭加大等現(xiàn)象。具體的預(yù)防措施如下：應(yīng)用淺截深割煤，一次截深的深度不宜超過0.5m；在結(jié)束采煤機(jī)割煤之后，應(yīng)該及時移架，又或者是采用超前柱金屬頂梁補(bǔ)打臨時支護(hù)，這樣可以有效減小控頂?shù)木嚯x。在必要的情況下可僅割底煤，移溜后用風(fēng)鎬破頂煤，破一架移一架。在移置輸送機(jī)的過程中應(yīng)采用相應(yīng)的安全措施。輸送機(jī)在進(jìn)行整體移位時，易使頂板破碎，有可能導(dǎo)致冒頂。因此，必須采取與之相應(yīng)的措施：應(yīng)按照常規(guī)移動；應(yīng)一邊移機(jī)、一邊搭建臨時支柱以及支基本的支柱，將空頂時間盡可能縮至最小的限度內(nèi)，并在頂板破碎處先打上托板后再移機(jī)。工作面的上、下出口要有特種支架。工作面的上、下出口控頂面積較大，裸露時間較長，在超前支承壓力作用下，頂板下沉量大，設(shè)備移動時反復(fù)支撤。因此，這些地段頂板容易破碎，一般采取上、下順槽中超前工作面架抬棚，有時還要加打密集支柱或木垛支護(hù)。

4.2 掘進(jìn)過程中關(guān)于局部冒頂?shù)念A(yù)防措施

掘進(jìn)過程中局部冒頂事故發(fā)生之前，常有以下預(yù)兆：頂板裂隙張開，裂隙增多，敲幫問頂時發(fā)出不正常的聲音；頂板裂隙內(nèi)卡有活矸，并有掉碴、掉矸現(xiàn)象，先小后大；煤層與頂板接觸面上，有很薄的矸石片不斷地脫落；滴淋水從頂板劈裂面滴落。預(yù)防措施：頂板、巷幫支護(hù)必須緊跟迎頭，不允許有任何滯后，必須堅持“掘一排、支護(hù)一排”原則。嚴(yán)禁使用不合格的支護(hù)材料及配套設(shè)施。嚴(yán)禁空頂作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，要把專人觀山落實(shí)到迎頭每一道工序中，防止頂板事故發(fā)生。配備必要的礦壓觀測手段，觀壓觀測每隔50m安設(shè)一頂板離層儀，要安排專人按要求安設(shè)、觀測，并做好記錄。巷道地質(zhì)條件發(fā)生變化時，應(yīng)按變化程度，調(diào)整支護(hù)參數(shù)或采取應(yīng)急措施及時處理。掘進(jìn)時，片幫或冒頂會使巷道超寬或超高，當(dāng)超過400 mm時，應(yīng)及時處理，必須根據(jù)具體條件補(bǔ)打臨時支護(hù)。工作面必須配備臨時支護(hù)材料，以備待用。

4.3 關(guān)于隱蔽式小地質(zhì)構(gòu)造的預(yù)防措施

遇到隱藏的小地質(zhì)構(gòu)造時的預(yù)兆：打頂板錨桿和錨索時，感覺出錨桿的鉆進(jìn)速度明顯要比平時的速度要快；打好錨桿和錨索后，出現(xiàn)淋水，有時淋水會很大。預(yù)防措施：掘進(jìn)工作面要制定相應(yīng)的制度，對出現(xiàn)類似的情況，必須進(jìn)行匯報和登記，并進(jìn)行掛牌管理。打好錨桿和錨索后，立即補(bǔ)打其他類型的支護(hù)。安設(shè)頂板離層儀，安排專人按要求安設(shè)、觀測，并做好記錄。工作面必須配備其他類型的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)材料。

5.結(jié)束語

總而言之，在煤礦的開采活動中，必須重度重視煤礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況，應(yīng)該及時了解及掌握地質(zhì)構(gòu)造的類型以及規(guī)模，這是保障安全生產(chǎn)的重要一步。時刻注意地質(zhì)構(gòu)造的變化，預(yù)防煤礦重大事故的發(fā)生。關(guān)于地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全生產(chǎn)的研究，今后將主要集中在以下幾個方面：地質(zhì)構(gòu)造對煤與瓦斯突出影響的定量化分析；地質(zhì)構(gòu)造對煤層自燃的定量化分析；地質(zhì)構(gòu)造對礦區(qū)采動損害的定量化分析。

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