郭二庄煤矿顶板隐患分析及防治措施

韩子朝　韩宁

摘要：本文分别从断层、褶曲介绍郭二庄煤矿的井田地质构造条件，并分析煤矿顶板隐患及其影响因素，从而根据郭二庄煤矿的实际情况采取相应的顶板治措施及事故发生后制定合理的应急预案。

关键词：郭二庄煤矿 顶板隐患 防治措施 处理预案

1 矿井概况

位于河北省邯郸武安市北部的郭二庄煤矿，以高村为中心，南距武安市5km。矿区东缘为邢台-都党公路，南端为邯郸-长治公路。煤矿运煤专线在上泉车站与褡午环形铁路接轨，交通四通八达。井田范围：位于东径113°47′09″～113°48′32″，北纬36°40′10″～36°43′47″，大致为东西走向，南北长3.5km，东西长7km。西部以井田F4断层与地方煤矿为界；东部以F22断层及-550m水平切割各煤层为边界，南以第13地质剖面与上泉勘探区为界；北以第1地质剖面与郭二庄矿为界。

2 井田地质构造特征

郭二庄井田是以断裂结构为主的有岩浆岩侵入的单斜构造，褶曲次之，且褶曲宽缓。断裂方向以北北东-及北东向最为发育，高角度正断层，将矿区细分成多个小型地垒、地堑及断块。矿区为中等型地质构造。地层在第10地质剖面线以北近南北走向，倾向东。第10地质剖面线以南走向转为北东，倾向南东。地层倾角12°～30°，一般12～20°。

3 顶板事故成因

3.1地质因素

3.1.1 煤层顶板岩性及岩层组合。持续变化的沉积环境破坏了煤层顶板岩性的稳定性，使得顶板中出现煤线及炭质泥岩，构成了复合顶板。在这类煤层上作业常伴有推垮型冒顶事故。

3.1.2 断层和褶曲。断层改变了初次放顶、初次来压和周期来压的步距，这样的煤矿构造打破了顶板的完整性，成为局部漏冒型冒顶事故多发的主要原因。在某一阶段，煤层应力分布状态会因为褶曲构造而发生变动，而且综采面顶板受力条件也随之变动。一般来讲，大褶曲不会过度扰动作业面顶板，而小褶曲则是顶板局部破碎的主要原因，严重时引发冒顶事故。

3.2 非地质因素

3.2.1 支护不及时。作业面支护不及时或空顶作业，尤其是在过破碎带，贯通等施工安全防护不到位。爆破后支柱倒下，相应的支护未及时跟进，引发了冒顶。

3.2.2 支护质量差。锚喷巷道厚度、锚杆深度均未达到设计要求，致使锚固力与作业需求不符。采面如支柱迎山不够，支护稳定性差，顶板有顶煤，有的直接在浮煤浮矸上支护。支柱在顶板来压时被摧倒或穿顶插底，支护效果差，这是冒顶事故多发的主要原因。修复巷道所用材料不达标，支护强度达不到预期，加之操作不当，极易引发冒顶事故。

3.2.3 未掌握周期来压规律。老顶周期来压，作业面矿压显现强烈，对支架的作用力相较于往常而言更加猛烈。如果不熟悉周期来压规律，来压前未及时加固顶板，就可能造成顶煤冒落。

4 矿井顶板事故的预防措施

对于顶板管理工作，要从管理入手，以质量标准化为重点，做好各种规程、规范的落实工作，严格执行各种质量标准，利用各种安全设施和观测手段，以严格、科学、细致的管理工作和有效的支护措施保证生产安全，杜绝各种恶性顶板事故的发生。

4.1 采煤工作面顶板事故的预防 ①工作面的初采、初放以及安装、回收必须制定专项安全技术措施。初放期间，矿成立“初放领导小组”，组织有关人员现场跟班支护。安装、回收期间，安排调度、安监、技术人员跟班指挥。②采面两巷超前支护，上下端头及采面的各种特殊支护，对其技术要求，均要在作业规程中明确规定，现场落实，保证质量。③加强采面泵站和液压系统管理，泵站压力、乳化液浓度，采面支柱与超前替换支柱的初撑力均要达到标准要求。综采支架升柱要保证足够的初撑力。

4.2 掘进、巷修顶板事故的预防

4.2.1 掘进及支护。①对于锚网支护的巷道要及时锚固顶板。锚杆间距、锚梁间距以及锚帮滞后距离要符合作业规程要求，严格按作业规程的要求施工。②应用锚网梁支护时，临时支护措施完备，锚网梁及时跟头，锚杆预紧力达到要求，按规定进行网的铺设和连接。要按要求设置顶板离层指示仪。加强锚网梁巷道后路的检查、维修、加固工作。③锚杆支护巷道按规定做拉力试验。煤巷必须进行顶板离层监测，并用记录牌显示。离层仪得安装必须符合规定，顶板离层仪指示位置位于红区时，必须对顶板进行加固处理。

4.2.2 巷修及特殊地区 。①过松软破碎带时，应该优先采用预注浆加固的方法。即先停止掘进，然后对掘进方向巷道顶部进行注浆加固，增强破碎顶板的稳定性于承载能力，待浆液凝固具有一定强度后，即可向前正常掘进。②巷道维修时必须坚持先修后回的原则，翻修或更换支架时，必须用长工具捅掉活矸，用抬棚、点柱加固相邻2m范围的失修支架，支架回收时，先维修、清理后路，净高大于1.8m，人工回收有危险时，采用回柱绞车回收。

5 顶板事故的处理

5.1 巷道冒顶事故处理 ①作业面顶煤冒落后立即停工，现场人员全部撤离，班组长统计人数，同时上报事故情况，在现场负责任的指挥下全力抢修。调度室立即通知救灾应急指挥部人员，并根据井下人员定位系统确定冒顶地区人员分布情况。②综合分析冒顶事故的原因。基于顶板岩性特点对冒顶的范围进行估测，结合作业面具体情况及分析结果制定安全技术措施。③抢救人员根据救灾指挥部制订的方案和安全措施，采取各种可能的方法，尽快抢救遇险人员。要用呼喊、敲击等方法确定遇难人员位置、人数。大块矸石可用千斤顶、撬棍等工具掀开。被堵人员应尽快与外界取得联系，尽力节约水和食物，并保留一盏矿灯照明，做好长时间避灾准备。顶板如有冒落危险时，必须采取临时支护，防止二次冒落。

5.2 回采工作面冒顶事故处理 ①回采工作面发生冒顶事故，区队长、班组长立即清点人数，组织抢救，并向矿调度汇报冒顶位置、范围、高度等情况。调度室立即通知救灾应急指挥部人员，并根据井下人员定位系统确定冒顶地区人员分布情况。②抢救人员根据指挥部门的方案措施，尽快抢救遇险人员，具体处理冒顶的方法，根据现场情况可采取以下相应措施：发生冒顶时，采取掏梁窝、架单腿棚或悬臂梁、小木垛的方法；工作面架前冒顶，根据现场情况，采用打贴帮柱、木架棚顶等措施，由上向下的处理方法。③处理冒顶在人员抢救出前，如用溜子出矸，必须在冒顶下方断开溜子，重接机尾，如机组在冒顶下方，必须将机组吊起。

6 结论

通过对郭二庄煤矿井田地质构造特征的分析，认为该区域断层构造、褶曲构造较为发育，并且伴有岩浆岩侵入，地质构造比较复杂。该区域大中型断层19条，落差均大于20m，这使得矿井开采过程中顶板脆弱，容易发生顶板事故。因此，在充分认识郭二庄煤矿矿井顶板事故机理和影响因素的基础上，可以更加准确地预测预报工作面顶底冒顶危害，提出有效的防治措施，对下一步煤矿安全生产具有重要意义。

参考文献：

[1]陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].北京：中国矿业大学出版社，1994.

[2]国家安全监察局人事司.煤矿安全监察[M].北京：中国矿业大学出版社，1993.

[3]柴登榜.矿井地质工作手册[M].北京：煤炭工业出版社，1981.

作者简介：韩子朝（1962-），男，河北邯郸人，中共党员，本科，采矿工程师，从事煤矿掘进开采工作30余年，现在冀中能源股份有限公司阳邑煤矿任副总工程师，从事煤矿生产管理工作。endprint