煤矿地质构造与顶板事故的关系

周平

摘要：煤矿开采过程中顶板事故的发生与地质构造有着很大的关系，尤其在恶劣的地质条件下顶板事故发生几率会增加，而且顶板事故造成的人员伤亡和损失很大，是煤矿生产中重要的事故类型之一。为了保证煤矿开采活动的安全进行，需要对顶板事故相关问题进行分析，明确二者之间的关系，找到针对性的解决措施和方法，提高事故预防能力，避免或减少顶板事故造成的影响。

关键词：煤矿;地质构造;顶板事故

煤矿开采活动中顶板事故发生的几率比较大，伤亡人数也很大，严重影响煤矿安全生产，威胁到作业人员生命安全。形成顶板事故的原因比较多，其中最主要最关键的就是地质构造问题，而且提前未做好充分的勘查，对地质条件了解不全面，加上开采活动中生产技术管理、作业人员安全意识和防护措施等落实不到位，在频繁的采动下使构造面“活化”，也会影响煤层顶板的稳定性，引发顶板事故。一些研究显示，顶板事故造成的死亡人数在40%以上，可见顶板事故的危害性以及预防顶板事故的重要性和迫切性。为了促进和确保煤矿开采的安全进行，保障作业人员的安全，必须对顶板事故相关问题进行研究，找到有效的解决对策。

1顶板事故概述

煤矿开采之前，地下岩体是处于静止的动态平衡状态，在开采活动下原来的应力平衡状态的岩体遭到破坏，一旦应力超过煤、岩的极限强度情况下，巷道和回采工作面周围的煤、岩层发生不同程度破坏，致使工作面发生顶板下沉、离层和裂隙等情况，如果支护工作未做到位，很容易引起冒顶事故[1]。

煤矿顶板事故发生的频率和危害都比较大，主要包括三种类型：一，局部冒顶事故，如果煤矿开采过程中遇到薄层结构的复合顶板，加上支护不当的情况会引发冒顶事故或者开采层埋藏深度、采高、开采宽度等比较大，采动应力场高峰深入壁前方，也就是发生内应场的情况下容易引发顶板事故。二，压垮型顶板事故，主要是顶板压垮支架大面积发生垮塌，在直接顶及老顶大面积来压过程中容易发生。 压垮型顶板事故发生需要具备以下条件，即支架组抗力无法平衡直接顶大面积运动的作用力，当顶板发生沉降的情况下，逐渐失去了支撑能力，或者支架阻抗能力可以平衡直接顶沉降作用力，但压缩量无法适应老顶沉降至给定变形位置状态的要求等，容易发生顶板事故[2]。三，推垮型顶板大面积垮塌事故，主要是在顶板来压过程中发生，具体还包括向老塘推垮、向壁推垮、沿倾斜方向推垮等三种类型，其动力来源可能是直接顶板自身也可能是老顶裂断来压的冲击与推动力。

2煤矿地质构造与顶板事故的关系

2.1褶曲构造与顶板事故

在地质作用力的影响下岩层或煤层发生变形形成的波状弯曲连续性的构造形态就是褶曲结构，主要受到水平挤压力或者水平挤压剪切力的作用，同时煤层出现塑性流动或滑动的改为状态下，导致褶曲不同部位发生裂隙、节理等，使煤层呈现出厚薄不一、层次不均的特征，影响支护工作，增加煤炭开采活动的安全隐患，也极易造成顶板事故发生。

2.2断裂构造与顶板事故

受到断裂构造的影响下会使煤层与岩层之间产生错位，严重情况下破坏煤层的连续性，断层两侧的岩体也会发生相对位移。断裂构造中断层包括正断层、逆断层以及改为平移断层三种类型，在各种地质构造环境中都会存在，而且勘探工作中也会将这些作为判断构造复杂程度的重要因素。尤其在一些复杂地质环境中，断层构造比较常见，由于断层引发的破碎带以及断距等大小不一，直接影响岩层的整体稳定性。另外，断层构造发育的同时也会引起地层变形而产生褶曲、挤压以及破碎等现象，会增加顶板裂缝的宽度，在频繁的开采活动下顶板控制难度加大，容易引发顶板事故[3]。

2.3岩浆侵入与顶板事故

煤矿开采过程中岩浆侵入也是引发顶板事故的原因之一，一旦出现岩浆侵入会直接破坏煤层的连续性，也会造成煤层出现特殊的揉皱现象，并伴随着旋涡状褶曲等小构造的出现，危害到顶板的稳定性。要想预防岩浆侵入引发的事故，必须了解岩浆侵入体的分布特征及规律，做好支护，减少局部冒顶现象发生，从根本上控制顶板事故。

2.4水侵蚀与顶板事故

几乎所有含煤地层均为含水层，随着开采活动的不断进行和开采范围的不断加大，矿井水会沿着裂隙流入到工作面及煤层顶板，并对工作面造成侵蚀。在长时间岩层水侵蚀下，岩体会出现软化、裂隙活化等问题，岩体的结构也会逐渐失去稳定性。同时，复合顶或者伪厚顶都会造成顶板水抽顶速度加快，增加冒顶事故发生的幾率。

2.5煤岩组合与顶板事故

顶板事故的发生与煤矿生产过程中的煤层顶板、构造、岩石强度、含水性等都有着很大的关系，为减少这些地质因素对煤层顶板的影响必须做好支护工作，选择合适的支护方式以及做好采空区处理等。另外，地质应力和后期构造发生变异都会对煤层造成影响，使煤层发生形变，周围的岩体也会破碎，顶板完整性受到影响，形变严重情况下会增加顶板事故的几率。

3顶板事故预防措施

3.1勘查地质构造和顶底板特征，提前进行预测预报

针对煤矿开采过程中的顶板事故，必须做好提前防范工作，尤其是要掌握煤矿地质构造，分析顶底板特征，进行准确预测预报，提前制定应对方案。1）做好工作面作业规程的编制，包括详细的开采地质说明书以及顶板管理措施等，确保工作面作业流程的规范和安全;2）要根据煤矿开采活动的具体情况灵活的调整相应措施，确保开采活动的安全;3）开采过程中遇到复杂地质条件，比如褶曲、积压带、破碎带等，需要做好支护，并且要根据实际情况选择相应的支护方式，避免支护不当引发的事故[4]。

3.2保证开拓设计和巷道布置的合理性

煤矿开采之前必须做好地质条件的勘查，掌握地质状况，在此基础上进行井巷工程设计，而且要注意避免在地质构造线、断层、破碎带等附近布置巷道。围岩的次生应力主要受到原岩应力、侧压系数等的影响，应该选择顶板压力不大、稳定性和完整性比较好的部位进行巷道布置，减少顶板事故造成的影响。

3.3做好施工现场和生产技术管理

顶板事故的危害比较大，除了做好预防措施以外也需要做好顶板的检查与处理，由技术人员对矿区岩石位移的规律进行观测，了解顶板具体情况，然后在构造带附近的关键地点，比如采煤面上下出口、掘进面迎头、切眼口等等做好防范措施，保证支护工作做到位。同時，管理人员要进入到生产一线，加强管理，及时解决顶板问题，消除隐患，保证生产安全。另外，为避免围岩破碎引发冒顶事故，必须在了解煤岩特征的情况下，合理布置炮眼，保证装药量适宜。

3.4落实安全生产主体责任

为减少顶板事故发生的几率以及保证作业人员安全，煤矿企业必须主动的落实安全生产主体责任，在具体生产活动中要做到以下几点：采掘工作面施工之前组织好学习，增强安全生产意识，严格要求禁止开采保护煤柱;制定“敲帮问顶”制度，对于违章作业行为必须严惩，确保生产过程的安全;支护工作必须做到位，保证支护牢固且有效，避免因空顶作业而增加安全隐患;在顶底板松软、破碎带、过断层、冒顶区等开采时必须加强安全管理，严格落实安全责任制，严禁使用不合格的支护材料，从根本上保证生产安全。

3.5加强顶板隐患排查和安全教育工作

煤矿生产过程中安全隐患极大，为了消除隐患，减少顶板事故造成的影响，必须加强隐患排查，保证安全隐患及时治理，坚持做到不安全不生产。领导发挥监督管理职能，将安全隐患排查工作落到实处，也要加强技术员的检查工作，并要求作业人员具备识别安全隐患、预防安全隐患以及应急处理能力，在保证自身安全的情况下才能进行生产活动。另外，切实做好安全教育培训，要求作业人员具备较强的安全意识，学习安全技术，将预防顶板事故的各项措施落实到位，使作业人员具备主动发现顶板冒落的预兆，能够在突发事件情况下选择正确安全的逃生方式，在短时间逃离危害现场，或者即便是遇到灾害情况下也能自救和互救，切实保障作业人员安全，减少生命和财产损失。

结语

煤矿工程中顶板事故的发生几率比较大，而且造成的危害也很大，为保证生产过程的安全进行，必须做好顶板事故的预防。同时要明确地质构造是引发顶板事故的重要原因之一，必须提前做好地质条件的勘探，了解煤矿区地质构造特征和规律，编制合适的应对和预防方案，提高顶板事故预防能力。同时，为减少顶板事故发生以及带来的危害，煤矿企业必须落实安全生产主体责任，加强生产一线的监督管理、技术管理以及作业人员的安全教育等，及时排查和治理安全隐患，营造安全的生产环境和氛围，确保井下生产人员安全的情况前提下促进煤矿生产活动的顺利进行。

参考文献：

[1]张旭栋. 煤矿地质构造与顶板事故的关系[J]. 石化技术，2020，27（01）：273+275.

[2]陈浩. 煤矿地质构造与顶板事故的关系[J]. 内蒙古煤炭经济，2018（11）：82+102.

[3]金紫霄，赵四男. 论煤矿地质构造与顶板事故的关系[J]. 内蒙古煤炭经济，2020（24）：193-194.

[4]张立民. 东荣矿区地质构造与顶板事故的关系探究[J]. 中国新技术新产品，2012（08）：122.