浅谈煤矿地质构造对顶板事故的影响

[摘 要]我国大多数矿井地质构造复杂，顶板较破碎，其中一些矿井顶板坚硬很容易在掘进和采煤过程中冒落，造成顶板事故，大多数顶板事故都是由于地质资构造不清造成的，因此查清地质构造对减少顶板事故具有重要意义。

[关键词]地质构造 顶板事故

中图分类号：TU111.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0266-01

1.引言：

高产高效矿井地质保障以地质量化预测为先导，以物探、钻探等综合技术为手段，并依托先进的计算机技术实现生产地质工作的动态管理来查清煤矿地质构造，它对矿井设计、采区布置、生产准备、采面布置到回采等各个层次或阶段提供可靠的地质保障，减少矿井顶板事故。

2.煤矿地质构造与顶板事故的关系

2.1 地质构造导致顶板事故

在大断层两侧，往往伴生中、小断层和裂隙，其形状大致与主断层相近，在顶底板为厚层砂岩的工作面最常见。尽管断层落差小，不影响工作面的布置和开采，但在顶底板岩层中产生了薄弱面，特别是小断层密集区段，两条不同倾向的小断层可产生离层三角岩块，对顶板管理危害极大。断层倾向与工作面推进方向对顶板控制和冒顶事故也有影响，当工作面推进方向与断层倾向相同时，顶板较难控制，岩块易离层下落砸人或推垮工作面，造成冒顶事故。

2.2 褶皱构造与顶板事故

褶皱构造是岩（煤）层在地质作用力的影响下，产生变形而形成波状弯曲且未失去连续性的构造形态。从地质力学分析，褶曲一般是水平挤压力或水平挤压剪切力作用形成，煤层要发生塑性流动或滑动，岩层受构造应力的作用，不同部位会产生一系列的裂隙、小断层、节理等内部小构造。特别是在褶曲轴部往往烈隙、节理更发育，岩层破碎，煤层暴露后吸水脱落，同时其轴部产状变化急剧，煤厚发生急剧挤厚压薄现象，回采中不易支护，易发生片帮及冒顶事故。其次褶曲轴部煤厚度易突变（变厚或变薄），小眼掘进时易发生煤层垮落事故。

2.2 断裂构造与顶板事故

由于断层的存在，使煤、岩层断开，两侧岩块相对位移，破坏了煤层的连续性。断层广泛发育于不同构造环境中，类型很多，特别是构造复杂的矿区，其断距、破碎带大小不一，对围岩破坏程度也不同，破碎带是产生顶板事故的主要部位；另外，常在断层两侧出现牵引褶曲、揉皱、挤压和破碎等现象，煤层和顶、底板中裂隙也显著增加，且常导致煤层厚度突增或压薄，生产中该部位煤（岩）层暴露后容易产生冒顶事故；还有一些顶断底不断或底断顶不断的小断层及层间滑动构造部位，由于受到构造应力的作用，围岩易脱落，且脱落面积较大，没有预兆，也易发生顶板事故。

2.3 岩浆侵入与顶板事故

岩浆侵入不但破坏了煤层的连续性和完整性，而且岩浆侵入煤层所形成的岩体，其边缘极不规则，在侵入体前缘的煤（岩）层中往往出现特殊的揉皱现象，煤理紊乱，具有旋窝状褶曲等小构造。如果没有掌握岩浆侵入体分布的特征和接触变质的规律，如果支护不当，容易发生局部冒顶现象。

2.4 煤岩组合与顶板事故

煤层的顶、底板岩层的岩石性质、厚度、结构构造、岩石强度、含水性是煤矿生产中确定支护方式和采空区处理方法的重要依据，它们是引发顶板事故的重要地质因素。由于煤系地层受到地质应力及后期构造变动影响，煤岩层均已产生形变，导致围岩破碎，顶板多变不平整，煤层形态多变。经实践证实，通常易引发顶板事故的煤岩组合情况有：①围岩节理和劈理发育地段，易产生煤岩层脱落伤人，尤其是雨季期间，水沿裂隙渗入，更易造成冒顶及垮帮事；②煤层伪顶完整性差，强度低，如果支护没有及时跟上，或支护手段、方式没有适应煤层顶板变化，也极易产生顶板事故；③岩层胶结物以泥质、粘土质为主的，容易产生顶板滑移和冒顶事故：④煤层厚度急剧变化地段造成顶板稳定性差，容易产生顶板事；⑤急倾斜煤层一旦发生局部冒顶时，由于顶板向下滑移，可能扩大成为大面积的冒顶；⑥以沼泽相、泥炭沼泽相为主的煤岩组合，在原始沉积时部分沉积物的表层可能发生风化，形成土壤层，高岭土化作用显著，这些地段容易发生冒顶；⑦煤岩结构复杂的煤层中往往含有多层夹矸层，开采中易发生夹矸至上分层脱落伤人事故。

3 防治煤矿顶板事故对策

3.1 加强地质预报工作

对目前正在生产的矿井通过收集资料、打钻、电测等手段查明地质构造的复杂程度和变化趋势、陷落柱分布范围、断层的延展性等，做到工作面施工前掌握地质构造和顶底板特征，做好预测预报工作。

3.2 认真编制工作面作业规程

结合实际情况，针对工作面的具体地质条件，制定详细的地质说明书和顶板管理措施，认真贯彻执行相关操作规程，并制定易于操作的实施细则，确保施工人员的安全，另外根据生产实际情况的变化，及时提出修改和补充措施，遇到地质条件特殊地段，如断层、褶曲、挤压带和顶板特别破碎地点，要采取与之相适应的特殊支护方式。施工前必须实行地质灾害评估制度，对于可能造成地质灾害隐患的地点保证相应的配套智力措施。

3.3 科学合理地设计、布置巷道

在充分查清矿区地质条件的基础上，井巷工程设计过程中，要避免在地质构造线附近布置巷道，因为垂直于地质构造线方向的压应力最大，是岩体产生变化和破裂的主要因素。要避免在断层、节理破碎带、泥化夹层等地质构造软弱面附近布置巷道。围岩的次生应力与原岩应力和侧压系数有关，应将巷道布置在顶板压力不会太集中、顶板稳定性较好的部位。

3.4 强化现场管理及生产技术管理

对顶板的检查与处理，是一项经常性而又十分重要的工作。技术人员要观测摸索本矿区不同岩石岩移的规律。科学地掌握顶板情况，在构造带附近的井巷工程、掘进面迎头、采煤面上下出口、切眼口，顺槽三角区等地点，要制定与之相适应的有效防范措施，加强支护。管理人员要经常深入生产第一线，明确职责，及时发现、解决顶板问题。矿井要建立群查、群防、群治的顶板管理制度，使一线作业人员及时处理顶板问题。对排查的安全隐患，按照轻重缓急的原则，定项目，定人员，定措施，定时间及时进行整改。整改结束后，由主管负责人组织进行验收。并在隐患处理单上签字。

3.5 避开地质异常区

掘进过程中不可能避开地质异常区，就应采取妥善的支护措施；搞好班组建设，充分发挥班组长在煤矿顶板管理中的作用。加强井下施工人员的培训和安全教育，提高他们的业务素质和安全管理水平，使他们在生产一线出现安全隐患时，能够正确判断，及时果断处理，避免顶板事故的发生。

4 结语

物探先行、钻探验证，查清地质构造，完善的技术措施，严密的现场管理，职工的安全意识，这几个环节链式配合，方能有效进行煤矿顶板管理，防止顶板事故的发生。

作者简介：

梁金波，1978年3月出生，男，工程师，专科，2003年毕业于黑龙江省双鸭山市工学院地质工程专业，现工作于新疆龙煤能源有限责任公司地质测量部，主要从事矿井地质工作。