顶板灾害防治范文

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中图分类号：TD327 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0213-01

煤矿顶板灾害即指井下作业环节，顶板出现意外冒落情况后所造成的作业终止、人员伤亡以及设备损毁等严重性事故。煤矿顶板灾害具有发生总量大、频率高、控制难度和影响力较大等特征，始终处于各类型煤矿事故当中的首位。因此，控制顶板灾害已成为提升煤矿安全作业状况的关键性措施。顶板灾害通常会受地质构造条件、煤层存储条件、开采工艺以及采掘活动等因素的影响，因此在防治环节必须结合该煤矿的各种条件进行综合分析，同时对各项诱发因素进行全方位监测监控，将灾害的影响力降到最低。

1 我国煤矿顶板灾害基本类型与防治策略

1）我国煤矿顶板灾害基本类型。

我国煤矿顶板灾害主要包括工作面和巷道的顶板灾害两种。其中，工作面的顶板灾害又可以分成六种类型，具体有：①工作面的煤壁位置出现冒顶；②工作面的出口位置出现冒顶；③地质构造范围内出现局部冒顶；④复合顶板的下段出现推垮型的冒顶；⑤出现压垮型的冒顶；⑥大面积型冒顶。而巷道的顶板灾害又可以分成三种类型，分别是：①掘进作业面出现冒顶；②巷道交岔位置出现顶板；③构造区的巷道出现顶板[1]。

2）我国煤矿顶板灾害防治策略。

①充分研究顶板的控制对象，并对其危险性进行准确评估。在煤矿开采作业正式进行之前，应当对采掘作业面的地质条件进行实地考察与研究，并对顶板的安全性进行有效评估，从而划定出危险区域。首先，考察开采条件，研究对象包括煤岩倾角、煤岩厚度、煤岩强度以及水文情况等，同时对煤岩体进行物理力学参数测试和测量其地应力[2]。其次，基于地面三维地震监测前提下，精细勘探井下的地质状况，针对出现构造异常情况的采掘作业面，需予以超前探测，以此方式探明采掘区域的构造情况。在条件允许的情况下，还需以地震CT探测方式对其应力异常范围进行探测。最后，采取理论分析、数值模拟等方式对矿压的显现强度进行预测，再根据应力与结构的异常区域分布状况对顶板灾害出现的可能性、危险性进行评价。

②不断优化设计方案，最大限度预防各种顶板灾害。支护技术、煤层的赋存条件发生变化以及隐伏构造等都会诱发煤矿顶板灾害，而灾害的发生区域一般和支护失效、地质条件改变等因素有直接关系。鉴于此，在了解与研究顶板的安全性能和采掘作业面具体开采条件的前提下，还需不断优化设计方案，从源头上控制煤矿顶板灾害诱发因素的出现。为了达到这一目标，需要对采掘接替环节、采区布置环节等进行优化，以防动压叠加和应力集中情况的发生。通过明确支护强度和支护方式，结合各个危险性区域情况，于设计环节制定出针对性防治预案及监测方案。

③对顶板灾害各个危险区域进行定期预警和监测。对于巷道的顶板灾害，必须监测其危险区域，经由修建测试站的方式对其支护体的受力状态、围岩变形情况和顶板离层情况等进行有效监测，再结合其应力情况和位移情况，待预警阈值出现之后，及时执行报警操作。而针对作业面的顶板灾害，在预警环节，不仅需要对支架的实际工作阻力进行监测，同时还应当分析来压步距、初撑力和循环末工作阻力等基本信息，并统计与计算初撑力的合格率、安全阀的开启率以及支架的保压概率等，以此方式考察支架的实际工作状态，以防大倾角类工作面倒塌、片帮冒顶与压架倒架等安全事故的出现[3]。同时，针对巷道的顶板灾害，在预警环节，通常需要检测钻孔应力、锚杆锚索的受力情况、两帮位移以及顶板的离层量等基本信息，再结合钻孔应力和支护体应力的实际增速状态，明确巷道内监测范围内的应力集中状态，并根据两帮变形在允许范围内的极限值、支护体的受力极限值和顶板离层极限值等信息，即可明确预警阈值和支护体、巷道围岩的实际状态，对于可能会出现的各种顶板事故也能实现有效预警。

④根据顶板灾害预警结果与监测结果，采取针对性应对

措施。针对支架的初撑力偏低而引起的各种片帮冒顶，其防治策略为提升支架的初撑力；针对支架的支撑力较差而引起的各种压架冒顶问题，其防治策略为检修与调整支架的液压系统，以防阀门和管路出现滴漏问题；针对需要长时间开启的安全阀，必须加大其支架的整体支护强度，同时不断提升推进速度；针对坚硬顶板，应当予以弱化处理，以此方式降低来压步距；针对破碎的构造区与顶板，应当提前对其进行加固处理；针对冲击地压式的巷道，除了需要卸压危险区域之外，还应当加强支护，并对个体进行严格防护；针对大倾角或急倾斜类作业面，应当设置挡矸板或者执行挂网操作，以此方式杜绝飞石伤人事件的出现。

2 我国煤矿顶板灾害相关监测监控技术

在对各种顶板灾害进行深入研究后发现，在煤矿开采环节，煤的位移场、岩采动应力场以及赋存条件等都在不停发生改变，当各种要素出现变化之后，曾经所用的各种安全技术策略已经无法满足当前各顶板控制基本需求，以至于出现顶板灾害等严重性安全事故。当前，针对煤矿的基本地质情况，其勘探技术已丰富多样，主要包括巷探、钻探以及物探等方式，对于部分变化偏大的地质状况已经能够有效查明，而针对部分变化情况偏小的地质状况，其探测技术还处于缺乏状态，采掘作业面中的各类型隐伏构造还未能有效探测。受采掘活动的影响，致使部分支护体的位移和应力、围岩等发生改变，在对其进行探测时，通常以顶板矿压在线监测作为主要方法。这种监测方法在参数和精度方面都具有明显优势，同时还能够进行在线监测，因此具有较高实用价值。然而，由于部分监控系统主要承担着通讯技术方面的任务，在顶板活动与矿压规律等方面的研究知识还处于盲区，以至于所用的监控系统和顶板灾害之间出现脱节的问题，且软件分析基本功能也与矿压理论相脱节，部分检测系统在基本功能方面十分有效，只具有曲线生成、显示和储存等，却无法实现实时分析各项监测数据的能力，无法达到预警效果。

3 结束语

煤矿顶板灾害防治与监测无疑是一项任务艰巨、操作繁琐、技术要求较高的工作项目，具有明显的现实意义。为了避免发生顶板灾害，需要相关部门及人员加强对各个操作环节的监测与检查，有效把握煤矿开采规律，并采用各种科学技术，从源头上控制顶板灾害等安全性事故的出现。

参考文献

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煤矿安全生产是推动煤炭科学技术发展的重要动力，特别是在煤炭开采条件的约束下，对于煤矿现场围岩-支护关系的分析与认识，借助于巷道围岩的变形规律，加强对巷道支护技术的论证，从支护方式、支护手段上来提高煤矿安全生产的稳定性与可靠性。针对煤矿顶底板事故发生率的增长，从矿井生产工艺技术实际来重新分析矿井灾害的原因，采取必要的采场、巷道围护技术与监测方法，探讨矿井顶底板灾害的主要形式与发生规律，从而提出有针对性的防范措施，确保生产安全的有序与有效。

一 文家坝二矿矿井条件

本文所选矿井为水城矿业（集团）文家坝二矿，矿井地处黔西高原向黔中丘原的过渡地带，海拔标高大部份在+1400m以上，井田呈北东-南西向分布，北部以F28（AF4）断层与文家坝一矿相接，南部以SF4断层与碾子边井田相邻。可采、和大部可采煤层有6#、7#、16#、23#、27#、30#，局部可采煤层为2#煤层。可采和局部可采煤层煤类均为无烟煤，其中23#煤为光亮型，7#、30#煤为半亮型，16#、27#煤为光亮型，2#煤为半暗～半亮型，6#煤多为半亮型，以粉状、鳞片状为主。

1.1 地质构造

井田地处阿弓向斜中段，矿区内地质构造复杂程度为中等类型，含煤地层主要是二迭系龙潭组（P2l），含煤24～44层，一般30～33层。本井田煤层埋藏较浅，阿弓向斜两翼煤层倾角差别较大，南东翼煤层赋存绝大部分平缓，一般在3～12°左右，北西翼煤层较陡，倾角在20～40°，大断层不发育，落差（或地层断距）大于20m的仅9条，其中除F2030-2逆断层位于井田中部外，其余8条都位于井田边部，或其本身就是井田边界断层（如AF4、AF7、SF4、F61等），对井田内的煤层破坏不大；小断层则较发育。

1.2 顶底板地质条件

本矿区可采和局部可采煤层直接顶板多为泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、石灰岩，底板多为泥岩、“根土岩”，因此抗压强度低，遇水易软化。此外，顶、底板岩层中发育有多组裂隙，岩体结合力差，岩层稳固性差，底板遇水易膨胀。矿井开采煤层瓦斯含量高，均具煤与瓦斯突出危险性，各煤层无煤尘爆炸危险性，煤层具有自然发火倾向[1]。

1.3 巷道布置层位特征

可采煤层分为上下二组，上煤组包括6#、7#煤层，下煤组为16#、23#、27#和30#煤层。采用分组联合布置，主平硐按91°方位、7‰坡度布置至浅部家顺和核桃坝小矿井边界，1310水平大巷沿浅部小井边界布置，待越过小井边界后1310水平大巷穿层布置至一分区井田中部，然后布置一分区轨道石门及一分区1310车场，主平硐布置在茅口灰岩中，+1310水平大巷及1310轨道石门及车场均穿层布置，受场地条件限制，一分区进风排矸斜井和回风斜井布置在一分区北西翼的大土，井筒按314°方位角、25°倾角掘至一水平通过轨道石门与1310大巷连接。在距7#煤层底板约30m的细砂岩中布置采区轨道，运输和回风上山，该层为胶结细粒硬砂岩，平均厚度14.5m，层位稳定，三条上山通过一分区轨道斜巷与轨道石门连接。为了加快施工进度和减短建井工期，在工业场地西面直线距离约2.6km处的田坝寨布置措施井。

1.4 支护方式选择

主平硐基岩段采用锚喷支护；顶底板岩性稳定（如灰岩段）采用喷浆支护，穿过煤系地层或断层带时，如岩性较差，可采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护[2]，井颈段采用钢筋混凝土支护。一分区排矸进风斜井、一分区回风斜井基岩段采用锚喷支护，岩性较差段采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护，井颈段采用钢筋混凝土支护[3]。+1310水平大巷、井底车场、11采区运输上山、11采区回风上山、11采区轨道上山及底板瓦斯抽放巷等岩层巷道，一般采用锚喷支护，如岩性较差，可采用锚网喷+锚索+注浆或联合支护。井下消防材料库、爆破材料发放硐室、等候硐室、采区变电所及躲避硐采用锚喷支护。煤仓、矸石仓、溜煤眼、溜矸眼、引风道及安全出口采用钢筋混凝土碹支护；工作面开切眼采用单体液压支柱支护[4]。

二 文家坝二矿顶底板灾害因素分析

2.1 主采煤层顶、底板岩性及稳定性分析

根据文家坝二矿地质报告来看，主要可采煤层6#煤层顶板主要为粉砂岩、粉砂质泥岩、砂质泥岩、细砂岩，加之各处受断层影响程度、节理发育程度、层理胶结强度各异，其稳定性具有复杂多变性[5]。6#煤层直接顶综合厚度与采高的比值K为0.8～2.67，其值介于周期来压强烈和无周期来压之间，在一分区统计的122个钻孔中有12个点为石灰岩，占9.8%，一般厚度为0.45～4.14m，平均厚度为1.92m；对7#煤层直接顶、底板岩性分析，煤层K值为0.21～5.78，在一分区统计的76个钻孔中有18个点为石灰岩，占23.68%，一般厚度为0.5～2.21m，平均厚度为1.33m，说明6#、7#煤层为周期来压强烈顶板，需要采取强制放顶措施来增强工作面支护安全。

2.2 对来自矿井地质因素的灾害分析

2.2.1 地质断层条件下对工作面的影响

由于受到地质挤压、拉伸，以及剪切力的影响，对于地质断层的出现所引起的局部采煤工作面的危害是十分复杂的，当断层与工作面的夹角越小时，其造成的顶板冒顶的危险更大，尤其是倾斜断层[6]。本矿井区域断层发育较高，结合勘探中的三围地震法、地质雷达、地质构造超前探测仪等仪器的使用，以最大化的了解地质特征，避免诱发冒顶事故。

2.2.2 地质褶曲与挤压对工作面的影响

从煤矿生产实践来看，对于大褶曲构造，往往影响煤层的倾角，而对于工作面压力的影响不是太大，相反，对于小褶曲，当褶曲倾向与工作面一致时，对于采空区出现的垮落岩石的影响，则很容易使得矿井顶板发生局部冒顶[7]。同时，挤压作用导致的对顶板岩层形成离层或破断，极易引起顶板短时急剧下沉现象，从而增加了冒顶的危险性。

2.2.3 节理、裂隙对工作面的影响

从对矿井中出现的节理与裂隙分析可知，人字形与草帽型节理裂隙较为常见，由于顶板受到来自裂隙长轴推进方向的作用力，如直立裂隙对直接顶的切割，从而造成顶板的下沉或水平移动，很容易诱发岩层水，使工作面出现掉碴或淋水；同时，直立裂隙还能够改变直接顶的垮落步距，造成老顶的大面积垮落。而对于斜裂隙，对于采空区造成片帮，对于煤层则造成伞檐或探头煤，给顶板管理增加困难[8]。

2.2.4 层理与破碎带对工作面的影响

层理是由于地质岩层的沉积而形成的岩层分界面，极易对于煤矿采动过程产生离层裂隙，其对工作面支架产生横向推力，容易引起支架的歪斜和倾倒，导致冒顶。而破碎带主要因地质原因而形成的工作面岩石或煤层破碎的现象，也给顶板管理带来困难。

2.2.5 采动裂隙对工作面的影响

采动裂隙主要与煤壁的支承压力有关，对于与工作面平行的煤壁裂隙，很容易在压力裂隙与节理裂隙相互作用下造成楔形岩块，从而诱发局部冒顶，而当工作面与节理方向一致时，容易加大裂隙的宽度，从而诱发大面积冒顶。

2.2.6 顶、底板岩石的物理性质的影响

从顶底板围岩的物理力学性质来看，岩石的厚度、硬度、层理、裂隙等因素是造成顶底板危害的重要原因，特别是对于老顶岩层坚硬，大面积开采所形成的悬露，一旦达到强度极限，极易造成岩层断裂而形成周期来压。

2.3 对来自矿井生产作业的灾害分析

2.3.1 开采深度的影响

开采深度直接影响原岩压力大小，造成巷道或工作面周围岩层内支承压力发生变化，从而对矿山压力影响明显。本矿井开采标高范围为+1900～+1100m。开采深度800m。首采工作面回风水平标高+1479.1m，但随着采深增加，采面或巷道支承压力必然增加，随着深度的增加，巷道围岩的“挤、压、膨”现象更为严重，从而导致煤壁片帮及底板鼓起的机率增加，由此也可能导致支架载荷增加[9]。

2.3.2 采高与控顶距的影响

对于于顶底板移近量的计算与采高与控顶距密切相关，采高越大，采出的空间越大，必然导致上覆岩层破坏严重，就单一煤层开采时的冒落带与导水裂隙带的总厚度与采高基本上成正比关系。如公式所示：SL=η×M×L（其中，SL表示岩层与顶板下沉量；L表示控顶距；M表示采高；η表示下沉系数，一般取0.025～0.05）。通常来说，对于最大控顶距与放顶宽度来说，放顶距小，顶板放不下来，会增加压力，放顶宽度太大，采空区垮落面积太大，容易撞倒支架，引起冒顶[10]。

2.3.3 生产工序和工作面推进速度的影响

推进速度快意味着回采工作面停滞时间短，顶板岩层下沉量小，一般来说，顶板压力也较小，反之，推进速度慢，工作面顶板下沉量大，顶板压力也会增大。结合矿压实测资料来看，落煤与放顶是工作面顶底板移近速度影响最大的工序，因此，缩短循环时间，加快工作面推进速度是有效改善工作面顶板管理的重点。

2.3.4 上部煤层残留煤柱及支护方式的影响

对于来自上部煤层的残留煤柱所形成的压力集中，很容易对巷道掘进与维护带来影响，同时，不同初撑力支架对于防范直接顶离层冒落具有不同的效果，如初撑力小的支架容易造成动压强烈而形成顶板破碎；不同特征、不同特性的支架应避免混合使用。

三 文家坝二矿顶底板灾害管理与防治措施

3.1 对顶板冒落灾害的防治措施

局部冒顶事故虽然范围较小，但由于随机因素较为复杂，往往比大型冒顶事故危害更大，因此需要从采、支等环节加大防范措施，以减少局部冒顶的发生率。对于镶嵌型顶板局部冒顶事故来说，因其与地质结构有关，多发生在放炮后，因此需要加大地质勘探力度，制定完善的支护方式与支护作业规程，严格避免无支护区冒险作业。对于局部出现的空顶、空洞现象，从支护方法上采取超前支护，先掏梁窝，先挂顶梁，对漏顶问题必须封堵，如打撞楔、泡漠塑料、木材封堵等。对于隐地质断裂而形成的带层带冒顶事故，要结合断层面与煤层的夹角来判定易冒顶区，如对于正斜逆断层形成的“煤沟”与“煤尖”，一种方法是开采“板尖”，丢弃底部煤，另一种是开采“底尖”，拖住“煤沟”；对于正斜正断层形成的易冒顶区，以打下盘的煤，挑上盘的顶，加固下盘易冒顶区为好。在加强断层带冒顶事故的预防措施上，重点加大关键部位的锚固，防止沿断层面离层滑移的现象产生，增强抗拉、抗弯和抗剪强度，如采用局部用木锚杆锚固并全段使用混凝土锚固剂或树脂锚固剂，锚杆间距300～400mm。

对端头冒顶事故的分析，从防治措施上，需要采用单体液压支柱方式来提高端头支架的稳定性，同时，增加支护密度，引入特殊支架如木垛等，针对顶板离层滑移问题，可以对上出口以下3～8m范围内也用锚杆锚固，减少端头冒顶的可能性。对于巷道冒顶事故的发生，从矿山压力影响的主要因素出发，就开采深度、岩体初始应力状态，巷道断面与支护上，来分析围岩变形的承载力与内粘结力[11]。在防治措施上，加强对地质条件的动态监测，确定巷道围岩的不稳定地段与运动时间，分析与总结不同类型的事故原因，充分利用巷道断面，设计采取椭圆+圆形设计，煤仓断面采用喷浆、砼锚网喷支护，底板瓦斯抽放巷、材料斜巷、轨道斜巷、采区变电所联络巷采用直墙半圆拱断面，采用全断面锚网喷支护。

3.2 对坚硬顶板垮落灾害的防治措施

对顶板活动规律进行全面观测是有效控制顶板垮落灾害的有效途径，如搞清初次来压步距、初次冒落层次和厚度、周期来压步距等，从而选用科学的支护设计，确保初撑力要求，对于由坚硬岩石组成的直接顶，当达到人工强制放顶要求时，为减少威胁，必须加强人工强制放顶。

3.3 对开采中冲击地压的防治措施

从冲击地压的产生原因来看，不仅与地质因素有关，如采深越大，岩体的应力越高，所形成的变形和弹性潜能也越大，同时，对于地质褶曲、断裂，以及煤层倾角与厚度的变化，也容易促发冲击地压的产生[12]。因此在防治上，尽量选择无冲击地压或弱冲击地压的煤层进行开采，对于未受保护的煤层，必须采取放顶卸压、煤层注水、打卸压钻孔、超前松动煤体等措施；在对巷道进行支护时严禁使用混凝土等刚性材料；对于严重冲击地压煤层的开采，所有巷道应布置在应力集中圈，对于双巷掘进时，平行巷道间距不得小于8m，联络巷道应与平行巷道垂直；加强巷道冲击地压的预测预报工作，制定专门的安全技术防范措施，确保矿井安全生产。

4 结语

煤矿灾害的预防和防治是一套系统的工程，通过对贵州文家坝二矿影响顶底板安全性与稳定性的灾害因素进行分析，特别是针对“锚网喷注一体化”巷道支护技术的应用，从支护方式与手段上来强化采场、巷道的围护有效性，并依据不同顶底板条件，及早发现失稳征兆与隐患，切实减少因岩体及支护因素而造成的变形、破坏、塌落等顶底板事故。

[参考文献]

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[2] 潘永刚. 锚网喷结构中新型复合材料网性能试验[J]. 煤炭科技. 2012（04）

[3] 李苏龙，侯玮，李新明，潘越，平建明. 整合矿井采空区内掘进巷道围岩加固支护技术[J]. 煤炭科学技术. 2012（11）

[4] 孙冰. 不同围岩中锚杆锚固系统的低应变动力响应分析[D]. 中南大学 2010

[5] 李林.综放工作面坚硬顶板处理技术应用分析[J].中州煤炭.2012（07）

[6] 黄存捍.采动断层突水机理研究[D]. 中南大学 2010

[7] 朱术云，曹丁涛，岳尊彩，姜振泉，赵连涛，于旭磊. 特厚煤层综放采动底板变形破坏规律的综合实测[J]. 岩土工程学报. 2012（10）

[8] 王超.基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D]. 中国矿业大学 2011

[9] 徐学锋.煤层巷道底板冲击机理及其控制研究[D]. 中国矿业大学 2011

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一、我国煤矿顶板控制技术的发展趋势

我国煤矿井工开采顶板控制有长壁垮落顶板控制法； 煤柱式控制顶板法； 充填式顶板控制法。目前最为普遍的是长壁垮落顶板控制法。长壁垮落顶板控制方法有利于机械化开采、实现高产高效， 操作简单易行， 适用于厚、中、薄各种煤层， 是煤炭井工开采首选顶板控制方法。煤柱式控制顶板法，用于顶板和煤层比较坚硬的地质条件， 一些不正规的边角煤开采偶尔采用煤柱式控制顶板法。优势是投资少，见效快。简单易行， 缺点是回采率低， 不能用于综合机械化开采，更为严重的是当开采空间和面积开采到一定范围时，在大面积顶板压力作用下， 煤柱强度降低， 支撑能力下降，大面积的冒落不可避免的出现， 形成毁灭性灾害， 且难以预测与控制，浮煤也易发火，引发煤尘和瓦斯爆炸等一系列不安全因素。充填式控顶方法，有利与开采后地表环境的保护， 对减少开采所造成的工作面灾害也十分有利。成本高， 工艺复杂， 没有得到广泛使用。

二、顶板及事故类型分析

根据工作面顶板冒落的难易程度，顶板分为以下类别。

1）容易冒落的松软顶板，该煤层顶板是松软岩层，容易垮落，回柱后顶板能立即冒落，把采空区填满。这类顶板冒落比较充分，在回采过程中，很容易使位于裂隙带的老顶岩层取得平衡，

2）中等冒落性的顶板，该类顶板厚度一般比煤层平均厚度的6～8倍小，其上部的老顶比较坚硬，回柱后直接顶随之垮落，但是顶板的厚度不大，不能把采空区填满，老顶处于悬露状态，老顶在工作面推进一段距离后开始垮落，这时因采空区落差较大，工作面呈现周期来压状态，如果较为严重的话可使采场切顶垮面。应注意老顶的活动规律来处理这类顶板的冒顶问题。

3）难冒落的坚硬顶板，这类顶板老顶直接赋于煤层之上，或有一伪顶，无直接顶，采空区的老顶垮时由于落差太大，使工作面呈现明显的周期来压，平时工作面的下沉速度和下沉量比较小，但是下沉速度会急剧增加，工作面顶板情况会迅速发生恶化，在周期来压时。应当注意及时采取措施。

4）坚硬顶板极难冒落，这类顶板煤层板极其坚硬并且为整体性厚岩层，能悬露于采空区上方上万平方米而不垮落，能形成暴风当垮落时，造成工作面垮面以及更为严重破坏。

5）塑性可弯曲型顶板，该类顶板直接顶，在采煤后会下沉，在移动时会断裂成块，但仍互相挤在一起并且具有传递水平的能力，类似于“砌体梁”，各岩块之间互相牵制行成新的平衡，随工作面的推进。顶板产生弯曲下沉直到与底板接触。

6）坚硬难冒顶板指的是直接顶岩层比较坚硬（固）并且比较完整、，顶板不能立即垮落回柱后。长壁垮落法开采时，老顶初次来压可以使垮落面积达10000平米以上。如果超过极限面积，顶板就会突然冒落，造成剧烈的动力现象。在极短时间内冒落大面积的顶板，不仅严重的破坏回采工作面的支护，而且把空气瞬时压迫排出已采空间，形成剧烈的暴风，对附近巷道甚至矿井形成极为严重的破坏。

压垮型冒顶是工作面支架被垂直于岩层层面的顶板压力破坏而导致的冒顶。压垮型冒顶是主要顶板灾害之一。顶板的大面积来压和冒落，形成压垮型顶板灾害事故，开采坚硬难冒顶板的煤层要注意这点。

三、各类顶板事故防治建议

1）坚硬难冒顶板灾害的防治方法

防治顶板大面积来压和冒落的基本原则是，采取有力措施不使采空区旋顶过大。其主要方法是提前强制爆破顶板。1、提前强制爆落顶板2、合理选择支柱类型，为了减少顶板的离层，降低顶板对支柱的冲击力，应尽量采用初撑力高的支柱，如单体液压支柱。3、控制悬顶面积，作业规程中要明确规定正常推进过程中允许的悬顶面积，超过规定时必须强制放顶，超过规程规定的悬顶距离时，必须停止采

2）破碎顶板灾害的防治方法

破碎顶板容易发生避部漏垮型冒顶现象：

1、减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间 有下列方法：（1）挂梁或探板要及时有效，打柱及时有效；用小板等把顶板插严；处理煤壁松软的岩层，煤壁一律背好。（2）必须保证挂梁、探板和支柱质量。不要因为质量关，影响了安全生产的进程。（3）对于极度破碎的顶板，如果采用在以上方法仍然不能有效控制顶板时，必须采用撞楔法采煤。（4）放炮时，要注意对顶板的震动破坏效应。实现措施是：顶眼不可以放炮，底眼要少装药并且要稀装药，减少同时放炮眼数目。在安排工序上。要错开回柱放顶、放煤和割煤三大重要工序的距离。并且要保证距离为15m左右，以减少它们共同对顶板的作用。

2、选择合理的开采方法（1）；开采顺序要选择合理，孤岛形工作面一定避免，以减缓和预防破碎顶板的发生进一步恶化。（2）第一次开采是严禁推采开切眼的另一帮煤柱。（3）工作面避免仰斜开采，尽可能布置成俯斜方向在条件允许时，工作面与上下平巷尽可能布置成直角或大于60°的角，尽量避免锐角出现。严禁挑顶掘进，并且要沿破碎顶板掘进，。（4）如果破碎顶板节理裂隙较为发育时，要对着主节理的倾向推进工作面，避免顶板产生台阶下沉或纯开裂隙。（5）单体液压支柱应大力推广使用。支护破碎顶板的采煤工作面时应尽量使用单体液压支柱和错梁直线柱，金属铰接顶梁的形式。

3、复合型顶板灾害的防治，推垮型冒顶是由平行于岩层层面的顶板压力推工作面支架而导致的冒顶。推垮型冒顶也是主要顶板灾害之一。由于复合型顶板的结构和岩性，容易发生离层，所以复合型顶板条件经常是发生推垮型冒顶事故，损失是惨重的。

4、严禁仰斜开采，倾斜开采使顶板产生向采空区方向移动的力，当复合型顶板的冒落高度以不能填充采空区，尤其是冒落高度小于采高时，顶板向采空区移动就没有采空区冒落碎矸的阻力，顶板带动其下的支架向采空区倾倒，易形成推垮型冒顶。1.掘进运输平巷工作面时不破坏复合型顶板2.尽量避免回风平巷、运输平巷与工作面推进方向呈锐角相交3.初采时不要反向推进工作面初采时不要反向推进，因为开切眼处的顶板已离层断裂，当在反向推进范围内初次放顶时极易在原开切眼处诱发推垮型冒顶。4.提高支架的稳定性5.提高单体支柱的初撑力和刚度。如单体液压支柱。

参考文献：

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地质环境是人类赖以生存的条件，一旦人类栖息地遭到破坏，将会给人民生命财产、国家建设带来巨大灾难，严重阻碍国家经济建设的健康发展，因而备受国民关注。在煤矿生产实际中，经常会遇到各种地质构造，而这些构造往往对安全生产有着重大的影响。矿井地质工作是煤矿生产技术工作的基础。对于地质、水文、瓦斯及其他相关资料的收集、整理、总结，能够保证为生产环节的多个侧面提供基础参数，从而实现安全指导生产。优化矿井地质工作，可以有效地避免多类事故的发生，对促进煤矿的安全生产具有极其重要的意义。

1、煤矿地质灾害的主要类型

我国地质条件复杂，因此煤矿遭受的自然灾害种类也很多，主要有地表沉陷、煤与瓦斯突出、矿井突水淹井、井筒破裂及采矿废弃物污染灾害、水土流失等，严重地危及着矿山正常生产和人民生活。

1.1 地表沉陷

这是煤矿开采后经常出现的一种地质灾害。由地下采空区顶板的冒落所造成的地面变形。在长期承载过程中，采空区矿柱系统中一些最薄弱部位往往会因风化、地震等作用而首先破坏。局部破坏的累积，最终波及整个系统。一般当矿柱的破坏率超过60%时，采空区顶板就要发生冒落，并或多或少地波及到地表。大范围的采空区顶板冒落通常是突发性的，往往伴随有强烈的气浪冲击，且多引起地表沉陷和张裂，造成地上或井下建筑物的破坏。有时，沉陷中形成的裂缝还可使地表水或地下水大量流入井下，直接威胁采矿工作的安全。如湖南锡矿山南矿就曾多次发生大规模的采空区冒落。最大一次冒落面积达34000平方米，使地表产生急剧的下沉和张裂，最大下沉量达1.075米，下沉范围近96000平方米，致使地表的一些井架和烟囱偏斜和弯曲。通常，地表沉陷的范围大于采空区。沉陷洼地的边界与采空区边界连线的倾角称移动角，是预测沉陷范围的重要数据。

1.2 煤与瓦斯突出

地质构造往往是造成同一矿区内瓦斯含量不同的主要因素。通常，张性断层是通达地表的张性断层，有利于瓦斯的排放；压型断裂不利于瓦斯排放，甚至有一定的封闭作用，促进瓦斯在煤层内聚集。褶皱构造对瓦斯分布也有重要影响。当顶板为致密岩层且未暴漏地表时，一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大，在向斜槽部瓦斯减少。当顶板为脆性岩层且裂隙较多时，瓦斯易于扩散，因而脆性岩层顶板的煤层背斜顶部瓦斯含量减少，在向斜轴部瓦斯含量增加。大量的瓦斯地质调查资料说明，与地质构造有关的突出点所占的比例很大，地质构造与突出的关系极为密切。有些突出点虽然其附近的地质条件并无明显异常，但却处于某些封闭构造劝闭的范围，或受某些特殊的构造边界所控制。

据统计，我国在1984—1995年的11年间，煤矿中发生煤与瓦斯突出近10万余次，造成的经济损失约100亿元。1991年4月21日，山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸，死亡147人。无论是从经济效益上看，还是从人民的人身安全来看，灾害的防治都是刻不容缓的。

1.3 矿井突水及淹井灾害

受开采破坏与影响，通过各种自然的或人为的通道进入井巷和采掘工作面空间的水，称为矿井水。煤矿中突水事故是比较常见的，并且严重影响了煤矿的生产、效益和安全。比如1975年9月26日，徐州矿务局权台矿南二采区-225水平325工作面刮板输送机道掘进放炮时，透老下山发生突水事故，最大突水量40m3/min，几分钟刮板输送机道全被水、煤块和矸石杂物淹没淤塞，共29人遇险。当时跑出14人，其中1人被水冲出时受轻伤。被堵在独头切眼上山15人，经过12小时清淤抢救，全部脱险。给矿井带来严重的人员伤亡和重大的经济损失。

2、地质灾害防治措施

为了保持经济持续稳定发展和维持社会的安定，必须切实重视对煤矿地质灾害的防御，制定防御自然灾害的对策和措施。

2.1 加强科学管理

地质灾害有着偶然性，但也有一定的规律可循。作为煤矿开采来说，要合理规划开采范围，杜绝私挖乱采现象。要在煤矿采掘资料的基础上结合矿区实际情况，建立健全矿井地质观测，查明影响煤矿正常生产和建设的各种地质因素，是矿井地质工作的首要任务之一。因此要再矿井地质工作中队煤系、煤层、地质构造等进行观测。还要建立地质灾害预报制度，并提出相应的防治措施。总之，地质灾害预防和管理工作是一项长期的、艰苦的工作，只有做好这项工作，才能够做到来雨绸缪，防患于未然，才能彻底减轻灾害带来的损失。

2.2 加强政府部门对地质灾害防治工作的领导

首先，要摸清地质灾害底数，掌握地质灾害分布规律，制定出地质灾害易发区和危险区，在此基础上拟定防治规划、计划。其次，坚持每年组织有关专家进行汛前、汛期和灾后的检查研究，以防为主，综合治理。第三，加强行政管理执法力度，健全完善5个体系：建立地质灾害防治的法律法规体系；完善政府部门执行法律法规的机构和体系；建立完善的地质灾害监测机构体系；建立一套完善的信息体系，及时掌握地质灾害动态；建立政府预测预报体系，分定期、不定期、长期、中期、近期及临灾警报等，对问题严重的要进行通报、曝光。

2.3 加强地质灾害宣传教育以形成全民防灾意识

广泛宣传各种地质灾害知识，培养全民灾害意识，可以做到灾前有防，灾中不慌，灾后自救，提高生存能力，减少灾害损失。在广大人民群众中，通过各种途径做好防灾抗灾的宣传教育工作，引起人们对灾害的足够重视，增强人们的防灾意识，达到心中有数、居安思危的效果。

3、结语

总之，矿井地质工作是煤矿安全工作的一个重要组成部分。加强矿井地质工作的预防，对减少和杜绝各类事故发生，实现安全生产，有着重要的基础性意义。

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新汶矿业集团华丰煤矿是一个具有百年开采历史的老矿,地质条件复杂,煤层倾角大,受水、火、瓦斯、煤尘、冒顶、冲击地压、地表斑裂等多种灾害的严重影响。多年来,华丰煤矿通过开发和推广应用新技术,紧紧围绕矿井灾害综合治理,开展了技改挖潜和科学管理,实现了复杂地质条件下的安全、高效开采。

1矿井生产系统改造

1.1矿井运输系统改造

为了适应煤层倾角变化大、地压高、巷道易底臌变形的情况,自行研制应用了3条钢丝绳吊挂下运带式输送机和水平弯曲线摩擦多点驱动带式输送机;将原顺槽刮板输送机或多部带式输送机串联运输方式改造为1部可弯曲带式输送机,顺槽和集中巷带式输送机采用小角度多次转弯技术,减少了设备投入。

根据薄煤层实际情况,将原使用的SGW-150C刮板输送机改造为SGW-430/55型刮板输送机,槽宽由630mm改为430mm,适应了薄煤层工作面特殊条件,减少了机电事故。

1.2通风系统改造

通风系统由原5个风井分区式通风改为集中通风。为保证五水平通风系统稳定、合理,采掘工作面风量充足,在-210回风巷建挡风墙,形成两翼回风的通风系统;采用串联通风,降低采区的总用风量;采煤面采用下行通风方式,构建3道密闭墙,封闭闲置巷道,提高五水平风量,保证安全生产。

1.3排水系统改造

为提高矿井排水能力,由原来的-90、-270、-450、-750多级排水改为-450、-750两级排水,对主排水泵进行扩排改造,推广PJ节能泵,淘汰低效水泵,增装Φ325mm排水管路2210m,排水能力提高2倍,年节电耗168万kWh。

1.4构建Webmrt集成化信息体系

建立了华丰煤矿集成化信息体系,使矿井安全监测数据处理系统、营销管理系统、人力资源管理系统、物资超市系统、企业预算系统、办公系统、设备管理等系统形成信息资源共享,提高了现代化管理水平。

2矿井集中化生产与单产单进的提高

华丰煤矿原为多井口、多水平、多采区、多工作面生产,为了实现矿井和生产水平的集中,将采煤队个数由7个减为4个,生产采区由4个减为2个,实现了采区的集中生产。矿井效益的提高很大程度上取决于单产单进水平的提高。近年来,通过改造生产环节,推广先进技术,涌现出了年产45万t的炮采队和月掘318m的炮掘队。

在回采工艺上,大力推广毫秒爆破技术,自行研制窄型刮板输送机,下顺槽采用自移式转载机,配SPJ-800吊挂式皮带机运输。采用“1.1m顶梁、见三回一”支护,双抗带网护顶,推行正规循环作业,使毫秒爆破、单体支柱支护和大功率运输机三者得到最优配合,工作面单产提高1倍以上。

在掘进方面,改善钻、装、运环节,采用YT强力风动钻机,毫秒延期电雷管起爆,水胶炸药爆破进行钻爆法掘进,光面中深孔爆破,优化爆破参数,提高爆破效果;采用P-60B大功率扒装机,配合电瓶车运输,完善排矸系统,实现全岩、半煤岩巷道优质快掘。

疏通生产环节,采区上山自溜运输改为大倾角皮带运输,推广可弯曲皮带、长距离多点驱动皮带等技术,使单台设备运输长度由200m增加到1000m。

3深部开采顶板管理和煤巷锚杆支护

在回采工作面顶板管理方面,完成了回采面顶底板分类及支护形式研究,厚煤层、倾斜分层试验金属菱形网假顶采煤法,解决了网下高档普采工艺问题,实现了分层开采顶板的安全管理;在破碎顶板试验应用双抗塑料网假顶采煤法和双抗带网护顶技术。

在掘进顶板管理方面,先后完成了4层煤顺槽锚背网支护,粘土岩巷道锚喷组合支护、高地压巷道锚喷网组合支护、破碎围岩锚钢带支护、六岔门立体交岔点支护等方法试验。针对深部开采、冲击地压条件下巷道维护困难的实际,开展了“冲击地压煤巷锚杆支护技术研究”,研制的全长锚固快硬水泥药卷锚杆支护效果良好,为冲击地压煤巷的煤帮支护及软岩巷道支护提供了一种锚固性能好、成本低的支护材料。

4灾害治理

(1)加大安全投入,保证资金到位,保证安全治理措施的落实施工。

(2)近几年华丰煤矿根据自然灾害的情况与各科研单位共同开展了大倾角厚覆盖层采煤后地表斑裂研究与控制、冲击地压综合防治、综合防灭火、顶底板承压水上开采、深部地压研究等10多项技术,有效地推动了矿井自然灾害的治理,节约资金达亿元以上。

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新汶矿业集团华丰煤矿是一个具有百年开采历史的老矿，地质条件复杂，煤层倾角大，受水、火、瓦斯、煤尘、冒顶、冲击地压、地表斑裂等多种灾害的严重影响。多年来，华丰煤矿通过开发和推广应用新技术，紧紧围绕矿井灾害综合治理，开展了技改挖潜和科学管理，实现了复杂地质条件下的安全、高效开采。

1　矿井生产系统改造

1.1　矿井运输系统改造

为了适应煤层倾角变化大、地压高、巷道易底臌变形的情况，自行研制应用了3条钢丝绳吊挂下运带式输送机和水平弯曲线摩擦多点驱动带式输送机;将原顺槽刮板输送机或多部带式输送机串联运输方式改造为1部可弯曲带式输送机，顺槽和集中巷带式输送机采用小角度多次转弯技术，减少了设备投入。

根据薄煤层实际情况，将原使用的SGW-150C刮板输送机改造为SGW-430/55型刮板输送机，槽宽由630mm改为430mm，适应了薄煤层工作面特殊条件，减少了机电事故。

1.2　通风系统改造

通风系统由原5个风井分区式通风改为集中通风。为保证五水平通风系统稳定、合理，采掘工作面风量充足，在-210回风巷建挡风墙，形成两翼回风的通风系统;采用串联通风，降低采区的总用风量;采煤面采用下行通风方式，构建3道密闭墙，封闭闲置巷道，提高五水平风量，保证安全生产。

1.3　排水系统改造

为提高矿井排水能力，由原来的-90、-270、-450、-750多级排水改为-450、-750两级排水，对主排水泵进行扩排改造，推广PJ节能泵，淘汰低效水泵，增装Φ325mm排水管路2210m，排水能力提高2倍，年节电耗168万kWh。

1.4　构建Webmrt集成化信息体系

建立了华丰煤矿集成化信息体系，使矿井安全监测数据处理系统、营销管理系统、人力资源管理系统、物资超市系统、企业预算系统、办公系统、设备管理等系统形成信息资源共享，提高了现代化管理水平。

2　矿井集中化生产与单产单进的提高

华丰煤矿原为多井口、多水平、多采区、多工作面生产，为了实现矿井和生产水平的集中，将采煤队个数由7个减为4个，生产采区由4个减为2个，实现了采区的集中生产。矿井效益的提高很大程度上取决于单产单进水平的提高。近年来，通过改造生产环节，推广先进技术，涌现出了年产45万t的炮采队和月掘318m的炮掘队。

在回采工艺上，大力推广毫秒爆破技术，自行研制窄型刮板输送机，下顺槽采用自移式转载机，配SPJ-800吊挂式皮带机运输。采用“1.1m顶梁、见三回一”支护，双抗带网护顶，推行正规循环作业，使毫秒爆破、单体支柱支护和大功率运输机三者得到最优配合，工作面单产提高1倍以上。

在掘进方面，改善钻、装、运环节，采用YT强力风动钻机，毫秒延期电雷管起爆，水胶炸药爆破进行钻爆法掘进，光面中深孔爆破，优化爆破参数，提高爆破效果;采用P-60B大功率扒装机，配合电瓶车运输，完善排矸系统，实现全岩、半煤岩巷道优质快掘。

疏通生产环节，采区上山自溜运输改为大倾角皮带运输，推广可弯曲皮带、长距离多点驱动皮带等技术，使单台设备运输长度由200m增加到1000m。

3　深部开采顶板管理和煤巷锚杆支护

在回采工作面顶板管理方面，完成了回采面顶底板分类及支护形式研究，厚煤层、倾斜分层试验金属菱形网假顶采煤法，解决了网下高档普采工艺问题，实现了分层开采顶板的安全管理;在破碎顶板试验应用双抗塑料网假顶采煤法和双抗带网护顶技术。

在掘进顶板管理方面，先后完成了4层煤顺槽锚背网支护，粘土岩巷道锚喷组合支护、高地压巷道锚喷网组合支护、破碎围岩锚钢带支护、六岔门立体交岔点支护等方法试验。针对深部开采、冲击地压条件下巷道维护困难的实际，开展了“冲击地压煤巷锚杆支护技术研究”，研制的全长锚固快硬水泥药卷锚杆支护效果良好，为冲击地压煤巷的煤帮支护及软岩巷道支护提供了一种锚固性能好、成本低的支护材料。 转贴于

4　灾害治理

(1)加大安全投入，保证资金到位，保证安全治理措施的落实施工。

(2)近几年华丰煤矿根据自然灾害的情况与各科研单位共同开展了大倾角厚覆盖层采煤后地表斑裂研究与控制、冲击地压综合防治、综合防灭火、顶底板承压水上开采、深部地压研究等10多项技术，有效地推动了矿井自然灾害的治理，节约资金达亿元以上。

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由于我国煤矿资源丰富，煤矿产业发达，就造成许多投资者目光转向煤矿，解决煤矿安全问题便成了主要问题，一是要坚决贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，加强煤矿法治管理，即“法制”。二是必须依靠科技进步、科技创新，大力发展煤矿安全科学技术研究，通过掌握矿井灾害的基本性质、发生条件和规律预测各种灾害或事故发生的可能性，采取相应的科学手段防治灾害。

一、煤矿顶板冒顶事故的主要原因

（一）煤矿开采区地质条件较复杂

我国目前虽然煤矿储量很大，但是大部分煤矿开采区地质条件极为复杂，导致目前相关单位对顶板冒顶管理难度加大。煤矿区大多采用单一煤层对其进行开采，倾斜薄煤层，煤层赋存不稳定，存在极易冒落的复合顶板，顶板破碎底板松软。同时还存在着许多孤岛煤柱和边、角、余煤开采，这样极易造成应力集中，并易受强冲击载荷影响，使得煤矿的顶板威胁程度增大。这些煤矿地质条件给顶板管理增加了更多环节和难度。

（二）煤矿开采缺乏技术和高水平装备

许多中小规模煤矿企业为了减少自己的投入而增大经济效益，因此忽略了安全因素的重要性。在开采方式上，他们为了加快开采进度，常采用巷道式采煤工艺，而很少使用壁式开采方式，同时在进行采掘工作时常采用爆破方式对煤矿洞进行挖掘，这样很容易造成地质土层的松动，而在掘进的巷道中采用木桩进行支护，由于木质的抗压强度等许多物理性质不是很好，很难承受巷道上层土层的作用力而造成巷道大面积坍塌，增加人员伤亡率。

（三）大部分煤矿安全技术管理薄弱

在我国大部分煤矿企业中存在着煤矿安全技术管理薄弱，安全规程措施常出现更改现象，使得内容极为混乱，许多矿上作业人员很难看懂，于是造成他们安全意识薄弱，经常出现违章作业。由于煤矿开采现场常发生变化，而制定的作业规程无法适用，并没有认真分析并编制符合本矿实际情况的底板管理意见，常常矿工们凭着自己的经验和感觉对其进行施工，导致其存在巨大的安全隐患。同时技术人员匮乏， 技术队伍水平低， 技术管理人员、熟练工人流动性大， 矿井整体技术管理水平不稳定。

（四）顶板管理手段缺乏科学性、创新性

由于我国许多煤矿企业对顶板管理的手段缺乏科学性和创造性，使其不能有效开展矿压观测，在进行煤矿开采工作时的面支护方式、支护强度缺乏科学性。缺少顶板离层动态监测仪，顶板离层状况做不到及时掌握。尚未实施支护质量检测，金属摩擦支柱支撑力、单体液压支柱初撑力大小不清楚。

二、煤矿顶板冒顶事故的控制措施

（一）严格基础管理工作，加强现场采掘管理

在对煤矿进行开采时一定要收集各方资料，尤其是煤矿以及煤矿周围的地质资料，然后仔细商定出方案设计，并在煤矿开采过程中相关人员一定要严格按照技术规范和标准指导采掘方案进行作业。仔细分析矿压显现规律是防止初次来压和周期来压造成大面积冒顶事故的有效途径，必须搞好初次放顶和周期来压期间的顶板冒顶管理，摸索和掌握来压步距，在来压前采取加强支护的措施。同时煤矿开采企业还应当建立并实施采煤、掘进管理程序，消除和控制采掘系统和作业的危险源。

（二）积极开展技术改造，引进机械化装备

随着我国的科学发展和机械化的进步，相关部门也就早已开发出适合煤矿开采的高新技术和机械设备，它们能够有效的减少顶板冒顶事故的发生，但是由于煤矿开采企业为了维护自己的利益而忽略技术改造好装备机械化设备，因此煤矿开采企业必须明确安全生产重于天，要与时俱进改造技术，并对相关技术进行仔细研究总结随后选择优秀的并适合自己的技术进行积极推广。同时煤矿开采企业还应当淘汰老旧的支护设备，积极引进先进的机械化装备，并对矿工进行教育培训，使其能够更好的了解机械设备的原理和使用方法，相关煤矿开采企业还得结合矿区的实际情况，进行采用合理的支护方式和煤矿采掘方法，大力调整采掘布置，以此来调整矿区的应力分布。并做好煤矿安全质量标准化建设，开展好技术攻关，制定专门的技术措施，彻底改变煤矿顶板冒顶管理薄弱的状况。

（三）注重安全监督管理，加大安全培训工作

煤矿企业应当制定严格的安全制度，并建立安全监督管理部门严格查处违法矿区的安全规章制度的矿工，在发生顶板冒顶事故时，一定要以严格的手段按照“四不放过”的原则，认真分析，严格追查和严肃处理煤矿和相关责任人员，吸取经验教训，严格制定措施，避免这样的事故在此发生而造成经济和人员损失，该部门还要加大奖惩力度，并且要求其赏罚分明，充分调动矿区作业人员的工作积极性和安全意识。同时煤矿企业还应当花费一些精力和时间对矿区作业人员进行安全教育培训，使他们的安全意识能够得到提高，并且积极预防顶板冒顶事故的发生。

三、结束语

只有煤矿企业加强管理，才能有效的控制顶板冒顶事故的发生，因此就需要煤矿企业接受新的管理理念并和传统管理理念相结合，同时解放煤矿企业的思想，使其能不断进行理念和方法创新，这样才能为煤矿企业带来更多的经济利益，还能为煤矿企业走续发展的道路创下良好环境。

参考文献：

[1]赵双胜.矿顶板事故的预防 技情报开发与经济，2011.

[2]王建群.煤矿顶板事故发生因素分析及防治对策 炭工程，2008.

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中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0240-01

煤矿巷道顶板事故指的是矿工在采煤的时候，顶板突然冒落，最终导致采煤人员伤亡、采煤设备损坏、采煤工程停止。一般情况下，根据煤体的强度以及煤体层理发育程度，确定断面形状以及支护形式。在实际生产过程中，巷道可能出现断层，顶板容易松动或者破碎。因此，研究断面形状、支护形式对顶板事故的影响，可以改善巷道围岩的受力情况以及变形情况，有效预防煤矿顶板事故。

1 煤矿掘进巷道顶板事故预防的重要性

安全是煤炭事业发展的基石，是煤矿顺利开采的前提。煤矿一旦发生重大矿难事故，不仅会给社会带来不良影响，更会给伤者家庭带来打击，给国家带来损失，另外，事故的发生给企业带来的负面影响不可预期，煤矿事故影响巨大。煤矿掘进巷道顶板事故是目前煤矿事故中死亡率较高的事故之一，对煤矿掘进巷道顶板事故必须给予相应的重视。我国是煤炭采矿大国，虽然在煤炭开采方面已经取得了一定成绩，但实际上我国煤矿开展不论是开采技术上、还是开采设备上都与发达国家有着一定距离，并且煤矿开采环境较为恶劣，这都增加了煤矿事故预防难度。煤矿事故制约着煤炭企业发展，做好煤矿事故预防不仅是为了企业利益着想，更是为了施工人员生命安全着想，煤矿掘进巷道顶板事故预防具有重要意义。煤炭企业想要在未来的市场中站稳脚步，必须保证煤矿安全，煤矿掘进巷道顶板事故预防势在必行。

2 掘进巷道顶板事故频发原因

2.1 地质构造

中国地域辽阔，地质构造比较复杂，无疑增加了煤矿开采的难度，再者，煤矿的生产条件也决定了煤矿生产安全不能完全得到保障，危险系数比较高。调查数据显示，我国的主要煤矿中，38%的煤矿处于非常复杂的地质环境中，相对来说地质比较简单的只占据了21%。另外，在煤矿生产中，瓦斯在煤层中的含量较高，稍不注意，就容易引发火灾。管网式的煤矿开采巷道空间布置，由使许多容易引发灾害的因素聚集在一起，互相影响碰撞，更加容易造成重大煤矿灾害的发生。

2.2 煤矿开采技术及管理方面的原因

当前，我国煤矿开采过程中出现顶板事故的原因除了围岩地质结构复杂之外，还包括煤矿开采过程中的开采技术以及作业管理等多个方面的原因。笔者通过对近几年煤矿巷道顶板事故发生的案例分析来看，在开采过程中导致事故发生的原因主要包括这样几个方面：①生产企业方因为注重利润而忽视采煤作业过程中的技术管理。导致在作业过程中因为安全意识和安全处理不到位而出现顶板事故；②采煤作业过程中涉事单位没有对采煤过程进行严格监督，没有及时发现作业过程中存在的相关故障问题，从而没有及时的对相关隐患进行处理，引发严重事故；③煤矿开采过程中没有根据矿业管理部门的相关规定购置对应的采矿设备、安全设备等，留下了巷道顶板事故隐患。

3 掘进巷道顶板事故预防措施

3.1 技术方面

（1）做好煤矿掘进巷道地质预测和预报工作。在井下工作面移动之前，需要对巷道进行再次勘探，看是否存在比较特殊的地质构造或者异常的水文情况，确保没有问题后才能够进行巷道的掘进。

（2）做好煤矿掘进作业准备工作。在掘进作业开始之前，必须按照掘进地质说明书等相关地质资料编制作业流程。同时要做好巷道的支护设计，熟悉巷道支护施工的基本流程，以保障施工的质量。加强对于顶板变化的监测，运用收集的数据来预测顶板变化的趋势，从而为接下来的生产提供科学的依据，顶板变化超过警戒值时立即停工，确认顶板稳定性之后方能继续生产。

（3）对掘进施工作业人员进行严格管理。掘进施工作业人员作业前一定要经过学习培训取得上岗证，了解作业工序与施工工艺，能够严格按照规章操作；这样不仅能保证施工工程质量提高施工效率同时也能避免和减少安全事故的发生。

3.2 管理方面

（1）严格制定管理制度矿方在对管理制度、作业要求进行制定时必须严格遵守《煤矿安全规程》、《煤矿设计规范》等相关规定，而不能说依据自己的主观想法和以往的作业经验，因为不同条件必须不同对待，务必使作业规程、作业措施等符合规定，更加的具有科学性，能对煤矿生产及安全更有帮。

（2）加强监督管理。矿方各个相关部门要以严谨的态度做好煤矿生产组织、调度协调和指挥管理工作，切实认真对业务保安责任制进行有效的落实，部门干部更要放下身段，亲自进入生产现场进行观察，对生产过程的每个环节进行了解与监督，对生产过程中有可能出现的问题进行预测，在其出现的时候及时发现并解决，以防更大问题甚至是灾害的发生。

（3）合理分配人员。矿方在对煤矿开采进行人员组成和任务分配的时候，一定要从实际情况出发，进行合理科学的调整并加强管理，使领导不依靠章程指挥、矿工不依靠章程作业的现象彻底的被杜绝，在施工现场形成领导遵守章程进行合理指挥、矿工依照章程进行安全作业的好风气。

（4）重视安全防范。矿方领导部门注重生产效益不为过，但在安全方面也要加强防范，生产过程中稳扎稳打，严格贯彻“安全第一”的要求，不能突击冒进。在企业改革中心西移的同时不可顾此失彼，在重视矿井通风、防治瓦斯、防治煤尘、防灭火的同时，也不能忽视对可能发生的顶板灾害的预防工作。

4 结语

随着我国浅层煤炭资源的挖掘殆尽，我国的掘进巷道在不断地深入地下，而巷道越深地质条件就越复杂，掘进巷道顶板的稳定性就越差。为了降低顶板事故发生的几率，必须从技术和管理两个方面加以预防，用技术来防止自然因素带来的巷道顶板不稳定问题，用管理来防止人为因素带来的巷道顶板不稳定问题。总之，只有对顶板事故采取了健全的预防措施，才能有效确保煤矿的安全生产，为工作人员的生命财产安全提供保障，从而为煤矿的稳定发展奠定基础。

参考文献

[1] 鞠路超，史继武，梁俊岭.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化设计[J].能源与节能，2013，02：38-40.

[2] 林大力.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化研究[J].现代矿业，2011，04：40-42.

[3]王琦，李术才，李为腾，王汉鹏，李智，江贝，王德超.基于地质预报的煤巷顶板事故防治研究[J].采矿与安全工程学报，2012，01：14-20.

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我国煤炭产量居世界首位且持续增长：2007年我国煤炭产量25.5亿吨；2008年产量27.2亿吨；2009年产量29.5亿吨。同时，我国煤炭在能源结构中一直占有70％以上的份额，在相当长的时期内不会发生大的改变。

我国2008年煤炭行业的百万吨死亡率为1.182，而美国、澳大利亚等发达国家在2006年已降至0.04左右。从总体上看，我国煤炭产量占全世界煤炭总产量的37％左右，但事故死亡人数却占全世界煤矿死亡总人数的70％左右，百万吨死亡率是美国等先进国家的30-50倍。

近年来，我国顶板事故造成的死亡人数始终排在各类煤矿事故之首，以2008年为例：煤矿事故死亡人数3215人，顶板死亡1222人，占比38％。随着国民经济蓬勃发展到新的阶段，社会对安全、民生的意识、关注程度和监督作用也愈来愈强，这也对煤矿企业的经济行为构成了制约，推进了煤矿顶板安全设备市场需求的有效增长。

顶板安全设备行业属于特定细分行业，该行业具有一定的特殊性，在理论基础方面涉及地质学、采矿工程、矿压理论、现代监控技术等领域的多个学科，在应用研究方面涉及开采方法、支护方式、岩石构造等诸多方面的因素，进入门槛较高，造成目前竞争企业不多、市场竞争仍属初级阶段。

目前国内共有各类煤矿18000个，按每个煤矿2个工作面计算，理论市场容量约3.6万套系统产品，但截至目前国内销售总量仅400套，待开发的市场空间巨大。

行业先锋的全方位突破

在顶板安全设备市场上，尤洛卡市场占有率25％，位居第一，其中在顶板安全的监测产品市场上，公司市场份额约85％，占据绝对优势地位，这源自公司多方面的努力：

1、产学研结合磨砺领先技术

尤洛卡主要高管及核心技术人员为原山东矿业学院(现山东科技大学)资深教授，长期以来从事煤矿矿山压力等领域的研究工作，相关研究成果颇丰。依靠持续的研发支持，公司产品功能不断完善、技术标准不断提高、目前技术水平位于国内领先水平。

公司非常重视科学研究，开展校企合作，不断增强企业研发实力。公司完全拥有自主知识产权，具有多项实用新型的发明专利、软件著作权和外观专利。

2、工艺质量水平保证运行安全

煤矿井下工作环境恶劣，温度、湿度、工作强度等各方面因素都会加速设备损毁，对矿用产品的工艺和质量水平要求很高。尤洛卡始终坚持严格的质量管理，产品出库前，要在专用仪器模拟的井下环境下试运行，对于系统产品还需要联机后进行不少于72小时的老化运行，对硬件、软件全功能测试，检验合格后才对客户发货，公司产品工艺水平得到了客户的广泛认可。

3.可靠性产品树立顶级品牌

尤洛卡为客户提供的煤矿顶板安全监测一体化解决方案是以公司KJ216系统产品为核心，根据矿井的实际情况和需求，个性化地解决客户顶板安全监测问题。

公司在品牌方面具有强大优势，公司是顶板安全设备行业内最早成立的企业，在市场形成初期，是公司不断的市场推广才使得相关产品逐渐被煤矿企业所认识。目前公司已与很多客户建立起了长期稳定的合作关系，公司品牌也已在煤矿开采企业中获得了较高的认知度，目前公司的顶板安全监测系统已在全国300多个煤矿中推广应用，得到了广泛好评。

募资完善生产、技术平台

尤洛卡本次募集资金将主要投向煤矿顶板安全监控设备扩建及技术改造项目，募集资金主要投入厂房、机器设备，募投项目投产后将增加新产品“煤矿巷道锚护自动化作业平台”。

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文献标识码：A中图分类号：TD17 文章编号：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071

煤矿地质学是地质学的一个分支，是专门研究煤、煤层和含煤岩系的地质特征及成因、分布规律的科学，主要内容有矿物与岩石、地质构造、煤的形成和含煤岩系、煤田水文地质。煤矿安全是研究煤矿安全生产的一门学科，内容包括煤矿五大自然灾害防治：矿井瓦斯防治、矿尘防治、矿井火灭防治、矿井水防治、矿井顶板灾害防治等理论知识。下文重点论述煤矿地质对矿井瓦斯、矿井水、顶板管理的影响。

1影响瓦斯含量的地质因素

影响瓦斯含量的地质因素有：（1）煤的变质程度，褐煤没有产生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；长烟煤吸附能力低，最大吸附量为20～30m2/t；无烟煤吸附能力最强，最大吸附量达50～60m2/t。（2）围岩和煤层的渗透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地质构造，断裂构造，张性断裂有利于瓦斯的排放，压性断裂不利于瓦斯的排放。褶皱构造，顶板为致密并未暴露地表时，瓦斯含量背斜顶部增大，向斜槽部瓦斯含量减小。顶板为脆性岩石且裂隙较多时，瓦斯含量背斜顶部减小，向斜槽部增大。（4）地下水活动，地下水的流动有利于瓦斯的扩散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（岩层）表面吸附水分子，减少对瓦斯的吸附。水分子占据了煤（岩层）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地层出露地表的程度越高，越利于瓦斯扩散。（6）煤层埋藏深度，瓦斯风化带以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯压力随深度增加。影响煤与瓦斯突出的地质因素有：（1）煤层厚度，大于20cm煤层才会突出；煤层厚度增大，突出增大。（2）煤层埋藏深度，深度增加突出次数增多，突出强度增大，突出范围扩大。（3）地质构造，地质构造带控制突出范围。（4）煤的力学性质，软分层突出可能性大。（5）围岩性质硬而且厚，突出危险性增大。（6）其他地质因素，岩浆侵入、煤的变质程度高突出易发生，涌水量大突出危险性要小等。

2矿井水文地质对矿井水的影响

煤矿开采中，地下水或地表水进入矿井的过程，称为矿井充水。充水条件是水源和通道，是煤矿地质研究的内容。

2.1矿井的充水水源

大气降水：（1）矿井涌水量随季节的变化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滞后降水一段时间。（2）矿井涌水量的大小与地区有关。南方降雨多，矿井涌水量大；北方降雨少，矿井涌水量少。（3）随着开采深度的增加，大气降水对矿井涌水量的影响减少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季节性地表水由于是地下径流，仍然对涌水量有影响。地下水按埋藏条件将地下水分为：（1）上层滞水：地表以下局部隔水层以上的水。范围小，水量小，季节性，对开采影响不大；（2）潜水：地表以下，第一个稳定隔水层以上的水，对建井和露天煤矿影响较大；（3）承压水：充满两个稳定隔水层且有压力的重力水。煤矿开采水时，如果遇到这样的水源，就会有大量水涌入，会造成矿井淹紧，如我国华北石炭二叠纪煤系的顶板奥陶系石灰岩水。按含水层性质将地下水分为：（1）孔隙水：松散岩层中的水，对建井和露天煤矿影响较大；（2）裂隙水：岩层裂缝中的水，对煤矿生产影响较大；（3）岩溶水：石灰岩、白云岩等可溶性岩石中的水，对煤矿生产带来影响。老空水是采空区和废弃巷道由于长期停止排水积存的水，其特点是：（1）来势凶猛，短时间水量很大，常伴有有毒有害气体，带来恶性事故；（2）老空水是酸性水，腐蚀金属设备；（3）如果和其他水源无水力联系，容易疏干，否则不易疏干。

2.2矿井充水的通道

孔隙：如砾石、粗砂岩松散，存在空隙。导通性好，透水性强。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙。而最严重是构造裂隙，包括节理和断层。其中断层破碎带常是水源的通道和积水区，即可以导水也可以积水。溶隙：石灰岩、白云岩等可溶性岩石被水溶解，形成溶洞，互相导通。人为的充水通道：（1）封闭不良的钻孔。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（2）采矿活动采空区冒落产生的裂隙、煤层底板底鼓产生裂隙。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（3）矿井长期排水，形成水位陷落漏斗。向外扩展，到达新的水源，使矿井涌水量增大。

3采煤工作面顶板管理

顶压是地压表现的主要形式，顶压的大小主要取决于顶板岩石的物理力学性质。顶板事故分为掘进工作面顶板事故和采煤工作面的顶板事故。在掘进过程中，如遇到顶板破碎和压力大，容易发生冒顶。当遇到断层，褶曲的轴部的顶板破碎易发生冒顶事故，这些都和岩石的性质和地质构造有关，岩石强度低，受压后易破碎。当临近断层由于受地应力的作用，顶板岩层破碎，出现断层带。背斜和向斜的轴部由于受地应力的作用，顶板岩层破碎。掘进工程中，由于空顶作业导致顶板冒落，破岩后未及时支护出的顶板，在顶板压力的作用下就会冒落。采煤过程中，煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶，伪顶随采随落，直接顶在回柱或支架前移后垮落，应为煤层采高的2～3倍，冒落后充满采空区。否则基本顶处于悬空状态，随着悬空面积增大，基本顶来压，发生基本顶冒落。厚层难垮落的顶板，回柱放顶或支架前移，直接顶不冒落，形成大悬顶。到了一定程度，大面积来压，造成工作面垮面。采煤过程中由于煤层倾角过大，支架会下滑、倾斜，导致冒顶。另外，影响矿尘产生量的地质因素主要有：（1）地质构造：地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大；（2）煤层赋存条件：同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大，开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多；（3）煤岩的物理性质：节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大，反之则小。影响煤炭自燃的地质因素主要有：（1）煤的化学成分；（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件。综上所述，煤矿地质对煤矿安全有极大的影响，因此必须认真细致做好煤矿地质工作，研究影响煤矿安全生产的各种地质因素，为煤矿安全生产服务。

参考文献

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中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

在我国绝大多数的煤矿都是地下开采井下作业，煤矿井下工作场所客观条件制约很多，水、瓦斯、顶板、煤尘问题提出的改火，以及运输、机电等都可能成为矿井事故的原因，如果预进方法防和处理不及时，严重的甚至会出现重大人员伤亡和财产损大矿集失。特别是煤炭整合之后，一系列的小煤矿生产管理问题尤为突出。矿井水害一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一。地下水涌入矿井, 不仅造成生产损失和人员伤亡, 导致多种环境负效应, 而且还威胁着大量煤炭资源不能开采。随着相关学科的发展和新方法、新手段的应用，防治水技术必然会向新的高度迈进。

一、矿井水的来源

1、采空区积水。在井田内如果有大面积的采空区，或者周边有其它煤矿的大面积采空区及古空区，可能存蓄地下水。在矿井顶板岩石冒落导水裂隙带或地质构造等不同沟通渠道的作用下，可对下方的煤层矿井产生不同程度的突水。矿井开采中对此应引起高度重视，建议对全井田进行补充勘探，进一步查明水文地质情况，补充完善采空区、老窑及其周边小窑积水情况，有无越界开采的情况，以便准确地指导矿井设计、施工和生产。

2、大气降水。大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散堆积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿井，成为矿井突水的间接，且重要的补充来源。矿井涌水量受降水的季节变化影响，具有明显的动态变化特征，且有延后特征。

3、含水层地下水。井田矿井顶板冒裂带将沟通其影响高度范围内各含水层之间的水力联系，使地下水进入矿井，成为矿井突水的主要来源。在开采过程中也不排除在特殊构造部位( 如隐伏断裂构造) 的越层补给。

二、矿井水的防治措施

1、矿井地下水灾害的防治

（1）灾害性水源的防治：对于渗漏严重的水库、河流等，应进行铺底或河流改道，在矿区建库蓄洪。调节控制雨季区域性的洪水流入矿区的洪峰水量，减少洪流入渗晕。

（2）灾害性通道的防治：地表防治，采用塌陷的回填，或围堤筑坝；地下防治，采用浅部截流或帷幕注浆；井下防治，是避开岩溶发育地带，控制大出水点的流量，修水闸墙或水闸门，井下注浆等。

（3）人类采矿活动：人类采矿如在浅部采用长壁全冒落法进行开采，地表形成大的积水坑而使涌水量激增，此时采用其它采矿方法则有可能减少或避免涌水量增加。采矿方法不当破坏原有阻水构造，隔水层，冒落连通其它含水层及地表水体，引起灾害，故应正确规划人类自身的采矿活动。

2、构筑防水闸门和水闸墙：为了使井下局部地区的涌水不致波及其它地区或拦截水源，将开采区与水源隔离，避免矿井受突然涌水的袭击，此时应在井下适当地点构筑水闸门或水闸墙。水闸门一般设置在可能发生涌水需要堵截而平时仍需运输或行人的巷道内，如井底车场、井下水泵房和变电所的出入口等。对于大水矿井必须设计密封式泵房，以保证矿井全部淹没而泵房与变电所安然无恙，仍可照常运转、排水，以至恢复矿井的正常生产。

3、注浆堵水：注浆前期应该用物探方法查明下伏含水层顶部的岩溶、裂隙的分布情况；然后选择适当的注浆工艺使其封闭，并充当隔水层的作用，进而加大了隔水底板的厚度至大于临界厚度值。对于断层较多、裂隙发育完全的碎裂底板，必须采取超前探测水，之后实施注浆，从而封闭了导水裂隙，加大了底板岩层的强度。当掘进或回采过程中遇到个别断层或陷落柱突水时，可在查明具体情况后进行局部注浆堵水，从而达到安全开采的目的。

4、完善矿井排水系统，提高矿井抗灾能力。所属整合矿井应该按照技术改造设计完成排水系统施工工作，按照相应的技术要求进行改造，逐步形成完整的矿井排水系统。加强防治水技术指导、服务工作，防治重大突水事故发生。为了确保各矿技改安全，坚持“预测预报、物探先行、钻探验证、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，搞好采掘工作面水害管理。要求整合矿井必须采用“有掘必探、物探先行、钻探验证”的方法进行掘进钻探相步结合，有效防治重大突水事故发生。

三、几种预防预测技术

1、采煤工作面底、顶板突、溃(淋)水预测预报技术

（1）底板突水预测预报：底板突水预测预报一直是煤矿防治水工作的重点之一。研究工作基本集中于两个方面: 一是对底板突水机理的试验与理论研究；二是研制和开发用于底板突水的预测预报技术，包括用于信息获取，信息处理及信息解译的仪器、设备及计算机软硬件技术。

（2）底板突水预测预报技术：基于突水机理研究形成的各种理论大多都有各自的一套突水预测预报方法。根据目前国内外学者的研究，一般都认为含水层的水压和保护层强度是确定能否突水的主要原因。因此研究重点放在了矿压、水压的变化及在它们联合作用下断层、裂隙等的力学性质及形变方面，即采动应力场和渗流场藕合分析。

（3）底板突水机理：研究底板突水机理研究是预测预报技术重要的基础工作。该研究可分为3类，即现场写实分析法(经验法)、数值模拟和物理模拟法(相似材料模拟法)。近年来，较有影响的研究工作主要为: 突水灾害发生的力学机理研究、采矿对断层的扰动机理及力学模型、矿井突水的自然水力压裂效应、煤层底板突水形成机制的非线性动力学模型、应力与裂隙网络渗流藕合模型、高压水流沙层突水机理研究等。

（4）顶板溃水溃沙分析及预报：顶板溃水溃沙是与底板突水不同的另一类灾害类型。它主要是指沿一些强导水通道, 或因采矿扰动而使地表、第四系水、沙或充填于岩溶洞穴等中的水、沙同时溃人矿坑而造成灾害事故。

2、水文地质条件探查技术

水文地质条件探查是包括矿床水文地质在内的一切水文地质工作的重要基础。常规的、传统的水文地质条件探查工作是在相应的普查、初步勘探、详细勘探阶段或普查、详查及精查阶段进行的。自80年代中期以来，随着生产发展的需要，煤矿床水文地质条件探查工作较以往不同的是出现了两个较大的转变: 一是研究对象从大到小，即从区域、矿区到采区、工作面的转变；另一是研究工作从地面到井下的转变。

3、带水压安全开采技术

带水压安全开采技术简称为带压开采技术。它是指当煤层底板隔水层承受较高水压时，在不进行或很少进行降低水压的情况下确定能否安全采煤的技术。该技术的重大进展在于：对突水系数进行改进，建立了带压安全开采的安全水压预测模式，并已经实践检验，投人使用。形成了带压开采工作面评价技术，即“五图、双系数、三级判别法”。

4、矿井水“排供结合”及净化处理技术

随着人们对水资源可贵性认识的不断深人，煤矿防治水技术由单纯的防排水向矿区水资源综合利用方向发展, 即从单纯的破坏水资源来换取煤炭资源向两种资源的共同开发和利用发展, 由此而形成的主要技术有:矿区排水与供水相结合技术(排供结合技术)；矿区地表水、地下水联合调度，合理调配技术；矿井污水净化处理及再利用技术；截流与疏供结合配套技术；矿区地下水优化管理技术。

四、结束语

矿井水灾害作为矿井常见灾害中最为危险的一种，不能掉以轻心，要通过积极完善制度和加强专业技能培训，逐步提高矿井工作人员的安全意识和标准作业化规范施工；通过成立专业的处理机构来强化基础设备和技术的投入，建立良好的统筹协调机制，确保防范措施落在实处。只有不断完善基础设施和技术力量储备，才能够较为显著的降低资源整合后矿井的水灾害风险。

参考文献：

[1]煤炭工业部.煤炭资源地质勘探抽水试验规程.北京:煤炭工业出版社,1980.

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所谓的矿山地质灾害，主要是由人类采矿生产活动导致的矿区自然地质环境发生改变，对人们的日常生活与生产产生影响的灾害性地质作用或现象。其是地质灾害的一部分，同时也是自然灾害的重要内容。我国矿业资源比较丰富，随着经济的发展，矿产资源需求量逐步提高，且矿业发展粗放式管理模式长期占据主导地位，使得很多矿山地质环境面临严峻的形势，一部分矿区态势不断恶化。所以，正确认识矿山地质灾害勘查技术与防治措施，是十分必要的[1]。

1矿山地质灾害勘查技术

1.1地球信息技术

对于地球信息技术而言，其技术类型主要分为三种。①遥感技术（RS）。其从宏观角度对大面积区域做出了解释，为比例尺不同的航卫片解译工作提供便利。通过航卫解译，因其更加直观、真实而准确，为工作效率与质量的提升奠定了基础。②定位系统（GPS）。全天候、覆盖面广、精度高是该就似乎的主要优势，通过该技术，用户可以进行无源设备工作，且其占用空间少，非常轻、使用方便、价格低廉。所以，该技术应用范围非常广。在矿山野外环境调查工作中，利用GPS定位仪现场采集矿山所处环境的三维坐标数据。③地理信息系统（GIS）。

1.2水文、地质与岩土力学实验法

此试验法类型比较多，对于矿山地质灾害勘察的作用不可小觑，许多数据与资料都是通过此试验获得的。在实际灾害调查中，水文地质测试试验主要包含水质、淋滤、浸泡、含水层吸附、顶板渗透试验、采矿周边地层渗透、矿山固体废弃物毒性检测、土壤污染、溶质的迁移与富集等。

2灾害类型

2.1地面与采空区的塌陷

在井巷开采作业矿山中容易出现塌陷。在采空区，如果矿柱不足，或矿柱受外力影响支撑能力缺失，使得地面出现塌陷。对于矿体掩埋较深的矿山，没有及时进行回填，采空区面积积累到一定程度，就会造成大面积塌陷。比如铜坑与高峰锡矿采矿区面积超过百万立方米，铜铅锌矿采空区也超过了150万m3，这都是采矿作业中首要解决的问题。

2.2采矿场边坡出现失稳、滑坡及岩崩

这种问题原因在于开采不合理。比如采剥失调、边坡角度太大，在露天非金属与建材等开采矿中比较常见。比如某地区磷矿山崩事故，造成307人死亡，这种灾害比较典型。

2.3矿体坑内岩爆

又可称为矿山冲击，在掘进爆破后2-3小时内，受地壳应力作用，矿坑与顶板围岩出现的压缩比较严重，一旦作业中出现自由面，岩石内应力得到突然释放，导致岩石破裂并得到释放，进而引起地质灾害。

2.4矿坑突水

这种灾害比较普遍，其突发性强、爆发规模大且造成严重后果，在开采中，如果没有准确估计矿坑涌水，老窿或暗河被打穿或穿透，大量地下水涌入井巷，造成人员伤亡事故。

2.5周边环境被污染

在矿山灾害中，环境被污染也是非常重要的，采矿中形成的引麦未经过处理直接排入江河，严重污染了环境，甚至引起水土流失、土地沙化及盐渍化等问题，严重影响到采矿区环境及正常生产活动。

2.6瓦斯爆炸与火灾

由于矿井通风不良，瓦斯长期集聚而引起爆炸，造成人员伤亡，损害矿井。部分硫化矿床中有这种情况，硫化物氧化产生的热量积聚到一定量，瓦斯浓度超过9.5%，就会引起爆炸，导致火灾。其危害非常大，损耗地下矿物资源，其损耗量难以估量，改变了气候环境，大量农作物与植物死亡，田地无法耕种，环境日益恶化[2]。

3矿山地质灾害预防措施

3.1重点防治区

对于矿山重点防治区措施，主要有以下几方面：①边坡参数设计要合理，并加强检测，同时设置相应的防护墙，一旦开挖中出现变形开裂，就要进行专门的地质勘查。②对原有灾害点做好边坡加固与预防，尽可能排除因开采造成的灾害等安全隐患。③对渣场弃渣进行严格检测，边坡坡度与挡墙要设计合理，设置相应的拦渣坝，以防发生泥石流。同时提高渣场使用效率，弃渣不能随意堆放。④加强坑道支护，开采与支护同时进行，以防顶板坍塌、冒顶等安全事故，特别是有住户的区域要防控顶部地面开裂。⑤合理设计坑道排水，以免矿坑涌水引起的危害。⑥设置相应的监测点，并做好检测与分析，有效预防易发生灾害。

3.2非重点防治区

在建设矿山进场路、生活区中，存在一定的边坡与弃渣，影响到边坡的稳定性，因此滑坡与塌方；沿线不合理弃渣也会引起水土流失，引起泥石流、滚石以及飞石等灾害。①合理设计边坡参数，增强支护与加固，边坡排水沟也很关键，阻挡地表水。②对施工现场加强管理，确保弃渣堆放合理，并在险要低段建设阻挡滚石与飞石的相关设施。③完成开采后，扒平弃渣场并覆盖上土层，进行植树造林，恢复生态系统[3]。其中松树适应性强，存活率高，每3平米种植一颗，且树坑规格保持在0.5×0.5×0.5（m）。

3.3地质环境恢复措施

为了有效预防水土流失，恢复矿区植被与景观，必须要合理开展复垦作业，以此恢复其生态功能。切勿胡乱堆放弃渣，规划统一弃渣场区域，在开采中，针对性的选用弃渣回填采空区。弃渣场被处理后方可进行敷土、植树种草。通过这些地质环境恢复策略，降低水土流失，恢复矿区生态功能，实现和谐发展。

4结语

综上所述，在矿山地质灾害勘查与预防中，通过有效治理措施，降低水土流失，恢复其生态功能，确保人与自然的协调发展。提高矿产资源使用效率，保护生态环境，加大监管力度，预防地质灾害，实现可持续发展目标，是长期而艰巨的任务，必须要重视。

参考文献：

[1]杨殿群,吴晨曦.矿山地质勘查和勘查灾害防治[J].技术与市场,2016,04:140.

篇13

随着煤矿开采向纵深发展，冲击地压也发生次数也随之正比例增加。根据资料，国外主要产煤国家从20世纪80年代开始先后进入深部开采，如德国、英国、波兰，这些国家很多煤矿都有煤层存在冲击倾向，具有冲击危险。随着采深增大，这些国家的冲击危险也越加严重。由于经济建设需要，我国煤炭资源开发力度的加大，开采深度不断延伸，越来越多的矿井出现了灾害性冲击地压。目前我国煤矿以10～20m/a的采深增大速度，我国国有重点煤矿的平均采深已达到700m。由于采深加大，中国现已成为世界上除德国、波兰以外煤矿冲击地压危害最严重的国家之一。随着开采强度和采深的增加，现有冲击地压矿井的冲击频率和强度在不断增加，冲击地压矿井数量还在不断增加，冲击地压矿井分布范围正日趋扩大，而且灾害日趋严重。

1 冲击地压显现特征与分类

1.1 冲击地压的显现特征

一股情况，隙扩展后，将剩余能量以煤、岩冲击到巷道形式进一步释放。因此冲击地压具有以下特征。突发性：冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆，相当多的冲击地压是由地质构造带、残留煤柱引发的，发生突然、猛烈。但持续时间短暂，难于事先准确预测发生时间、地点和强度。瞬时震动陛：冲击地压发生过程急剧而短暂，伴有巨大的声响和强烈震动发生，一般不超过几十秒。巨大的破 l生：冲击地压发生时，坚硬顶板断裂后瞬间明显下沉，但一般不冒落；有时底板突然开裂鼓起，大量煤体突然破碎并从煤壁高速抛出，堵塞巷道，损坏设备，还可能伴有严重的人员伤亡和巨大的财产损失。

1.2 冲击地压的分类

冲击地压按冲击显现岩体类别、冲击源、释放能量进行如下分类：依据冲击的岩体类别将冲击地压分为煤层冲击和岩层冲击。煤层冲击是顶板岩层受高应力作用产生巨大弹陛能作用于煤体，当弹l生能超过其极限强度后，煤体破碎抛出释放剩余弹性能过程；岩体冲击是高强度脆性岩石瞬间释放弹性能，岩体急剧、猛烈抛出。

按冲击地压释放的地震能大小分为微冲击、弱冲击、中等冲击、强烈冲击和灾害冲击。微冲击表现为局部小范围的煤岩体抛出和矿体震动，包括射落和微震。弱冲击表现为少量的煤岩体抛出并产生局部破坏，伴有微小响声和地震效应，但没有造成严重破坏。中等冲击是急剧、猛烈的破坏，抛出大量的煤岩体，产生气浪造成巷道内支护设施移位、少量设备损坏。强烈冲击能使巷道内数千米范围内的支护设施破坏以及设备损坏，修复工作量很大。灾害性冲击使整个采区或—个水平的巷道发生坍塌，个别情况会导致整个矿井报废。

2 煤矿冲击地压产生的原因

（1）煤岩层结构影响。发生冲击地压事故工作面顶板主要存在2种结构，分别是硬顶 更煤 更底和硬顶一薄软层—煤层。这两种地质条件是冲击地压发生的潜在条件。当诱发因素起作用时，煤层开采后就容易引发冲击地压事故发生。

（2）地质构造影响。冲击地压事故通常发生在断层、褶曲、煤层倾角变化带等地质构造区域内。地质构造周围存在高应力，煤层开采后导致构造应力集中引发冲击地压发生。

（3）开采深度：随着开采深度的增加，煤岩体蕴藏的弹性能也越大，当其超过煤层的极限抗压强度，应力达到临界破坏条件时，就可能发生冲击地压。例如唐山矿冲击地压全部发生在一530m以下，就证明了这点，而目发生的频度和强度都随着深度增加而增大。

（4）支承压力：煤层开采后，在工作面煤体和围岩中产生应力集中，形成支承压力。在两顺槽超前范围内承受较高的支承压力，在邻近采空区的煤体内，还要受到侧向固定支承压力的作用，尤其是两侧采空的煤岩体内，多种压力相互叠加使煤体内的应力集中程度更高，易于发生冲击地压。

3 冲击地压预测技术

（1）宏观判断与矿压观测法。考察邻矿相同煤层发生冲击地压现状，依据本矿开采条件与地质情况，判断本区域冲击地压的发生、发展趋势。采用顶板动态仪、液压枕、测力计、钢卷尺等常规矿压观测手段，观测和记录监测区域的顶板压力、顶板下沉量、片帮、板炮、采空区悬顶等矿压显现现象，经处理分析后宏观判断监测区域的冲击危险性。

（2）电磁辐射监测与钻屑法。煤岩层冲击地压发生前，由于受应力作用会产生电磁辐射，通常在—个稳定范围内；当冲击地压将要发生时，电磁辐射强度出现突变。实验表明，煤岩冲击、变形破坏的变形值释放的能量与电磁辐射的幅值、脉冲数成正比。根据电磁辐射信号的强弱即可判断冲击地压的危险陛。钻屑法是指通过在有冲击倾向煤层中打小孔径钻孔，根据打钻时煤层每米深度排出煤粉量的多少，以及相关动力现象来预测冲击地压危险f生的一种方法。通过测量钻孔煤粉量大小确定煤层应力状态。

（3）微震与地音法。微震法主要是监测煤岩体内发生的微小震动，并对其进行分析解释，当震动的幅值超过某一均值时，就容易引发冲击地压，利用此种方法来对冲击地压进行预测和预报。地音法是在监测区内布置地音探头，由监测装置连续自动采集地音信号，经实时处理加工成报告、图表。通过对数据进行整理分析，判断监测区域的冲击危险程度。

4 冲击地压治理技术