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[關(guān)鍵詞] 礦井； 煤層頂板； 煤層底板； 災(zāi)害分類； 防治措施
煤礦安全生產(chǎn)是推動煤炭科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要動力，特別是在煤炭開采條件的約束下，對于煤礦現(xiàn)場圍巖-支護(hù)關(guān)系的分析與認(rèn)識，借助于巷道圍巖的變形規(guī)律，加強對巷道支護(hù)技術(shù)的論證，從支護(hù)方式、支護(hù)手段上來提高煤礦安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。針對煤礦頂?shù)装迨鹿拾l(fā)生率的增長，從礦井生產(chǎn)工藝技術(shù)實際來重新分析礦井災(zāi)害的原因，采取必要的采場、巷道圍護(hù)技術(shù)與監(jiān)測方法，探討礦井頂?shù)装鍨?zāi)害的主要形式與發(fā)生規(guī)律，從而提出有針對性的防范措施，確保生產(chǎn)安全的有序與有效。
一 文家壩二礦礦井條件
本文所選礦井為水城礦業(yè)（集團(tuán)）文家壩二礦，礦井地處黔西高原向黔中丘原的過渡地帶，海拔標(biāo)高大部份在+1400m以上，井田呈北東-南西向分布，北部以F28（AF4）斷層與文家壩一礦相接，南部以SF4斷層與碾子邊井田相鄰?？刹伞⒑痛蟛靠刹擅簩佑?#、7#、16#、23#、27#、30#，局部可采煤層為2#煤層?？刹珊途植靠刹擅簩用侯惥鶠闊o煙煤，其中23#煤為光亮型，7#、30#煤為半亮型，16#、27#煤為光亮型，2#煤為半暗～半亮型，6#煤多為半亮型，以粉狀、鱗片狀為主。
1.1 地質(zhì)構(gòu)造
井田地處阿弓向斜中段，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等類型，含煤地層主要是二迭系龍?zhí)督M（P2l），含煤24～44層，一般30～33層。本井田煤層埋藏較淺，阿弓向斜兩翼煤層傾角差別較大，南東翼煤層賦存絕大部分平緩，一般在3～12°左右，北西翼煤層較陡，傾角在20～40°，大斷層不發(fā)育，落差（或地層斷距）大于20m的僅9條，其中除F2030-2逆斷層位于井田中部外，其余8條都位于井田邊部，或其本身就是井田邊界斷層（如AF4、AF7、SF4、F61等），對井田內(nèi)的煤層破壞不大；小斷層則較發(fā)育。
1.2 頂?shù)装宓刭|(zhì)條件
本礦區(qū)可采和局部可采煤層直接頂板多為泥巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r，底板多為泥巖、“根土巖”，因此抗壓強度低，遇水易軟化。此外，頂、底板巖層中發(fā)育有多組裂隙，巖體結(jié)合力差，巖層穩(wěn)固性差，底板遇水易膨脹。礦井開采煤層瓦斯含量高，均具煤與瓦斯突出危險性，各煤層無煤塵爆炸危險性，煤層具有自然發(fā)火傾向[1]。
1.3 巷道布置層位特征
可采煤層分為上下二組，上煤組包括6#、7#煤層，下煤組為16#、23#、27#和30#煤層。采用分組聯(lián)合布置，主平硐按91°方位、7‰坡度布置至淺部家順和核桃壩小礦井邊界，1310水平大巷沿淺部小井邊界布置，待越過小井邊界后1310水平大巷穿層布置至一分區(qū)井田中部，然后布置一分區(qū)軌道石門及一分區(qū)1310車場，主平硐布置在茅口灰?guī)r中，+1310水平大巷及1310軌道石門及車場均穿層布置，受場地條件限制，一分區(qū)進(jìn)風(fēng)排矸斜井和回風(fēng)斜井布置在一分區(qū)北西翼的大土，井筒按314°方位角、25°傾角掘至一水平通過軌道石門與1310大巷連接。在距7#煤層底板約30m的細(xì)砂巖中布置采區(qū)軌道，運輸和回風(fēng)上山，該層為膠結(jié)細(xì)粒硬砂巖，平均厚度14.5m，層位穩(wěn)定，三條上山通過一分區(qū)軌道斜巷與軌道石門連接。為了加快施工進(jìn)度和減短建井工期，在工業(yè)場地西面直線距離約2.6km處的田壩寨布置措施井。
1.4 支護(hù)方式選擇
主平硐基巖段采用錨噴支護(hù)；頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定（如灰?guī)r段）采用噴漿支護(hù)，穿過煤系地層或斷層帶時，如巖性較差，可采用錨網(wǎng)噴+錨索+注漿或聯(lián)合支護(hù)[2]，井頸段采用鋼筋混凝土支護(hù)。一分區(qū)排矸進(jìn)風(fēng)斜井、一分區(qū)回風(fēng)斜井基巖段采用錨噴支護(hù)，巖性較差段采用錨網(wǎng)噴+錨索+注漿或聯(lián)合支護(hù)，井頸段采用鋼筋混凝土支護(hù)[3]。+1310水平大巷、井底車場、11采區(qū)運輸上山、11采區(qū)回風(fēng)上山、11采區(qū)軌道上山及底板瓦斯抽放巷等巖層巷道，一般采用錨噴支護(hù)，如巖性較差，可采用錨網(wǎng)噴+錨索+注漿或聯(lián)合支護(hù)。井下消防材料庫、爆破材料發(fā)放硐室、等候硐室、采區(qū)變電所及躲避硐采用錨噴支護(hù)。煤倉、矸石倉、溜煤眼、溜矸眼、引風(fēng)道及安全出口采用鋼筋混凝土碹支護(hù)；工作面開切眼采用單體液壓支柱支護(hù)[4]。
二 文家壩二礦頂?shù)装鍨?zāi)害因素分析
2.1 主采煤層頂、底板巖性及穩(wěn)定性分析
根據(jù)文家壩二礦地質(zhì)報告來看，主要可采煤層6#煤層頂板主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖，加之各處受斷層影響程度、節(jié)理發(fā)育程度、層理膠結(jié)強度各異，其穩(wěn)定性具有復(fù)雜多變性[5]。6#煤層直接頂綜合厚度與采高的比值K為0.8～2.67，其值介于周期來壓強烈和無周期來壓之間，在一分區(qū)統(tǒng)計的122個鉆孔中有12個點為石灰?guī)r，占9.8%，一般厚度為0.45～4.14m，平均厚度為1.92m；對7#煤層直接頂、底板巖性分析，煤層K值為0.21～5.78，在一分區(qū)統(tǒng)計的76個鉆孔中有18個點為石灰?guī)r，占23.68%，一般厚度為0.5～2.21m，平均厚度為1.33m，說明6#、7#煤層為周期來壓強烈頂板，需要采取強制放頂措施來增強工作面支護(hù)安全。
2.2 對來自礦井地質(zhì)因素的災(zāi)害分析
2.2.1 地質(zhì)斷層條件下對工作面的影響
由于受到地質(zhì)擠壓、拉伸，以及剪切力的影響，對于地質(zhì)斷層的出現(xiàn)所引起的局部采煤工作面的危害是十分復(fù)雜的，當(dāng)斷層與工作面的夾角越小時，其造成的頂板冒頂?shù)奈ｋU更大，尤其是傾斜斷層[6]。本礦井區(qū)域斷層發(fā)育較高，結(jié)合勘探中的三圍地震法、地質(zhì)雷達(dá)、地質(zhì)構(gòu)造超前探測儀等儀器的使用，以最大化的了解地質(zhì)特征，避免誘發(fā)冒頂事故。
2.2.2 地質(zhì)褶曲與擠壓對工作面的影響
從煤礦生產(chǎn)實踐來看，對于大褶曲構(gòu)造，往往影響煤層的傾角，而對于工作面壓力的影響不是太大，相反，對于小褶曲，當(dāng)褶曲傾向與工作面一致時，對于采空區(qū)出現(xiàn)的垮落巖石的影響，則很容易使得礦井頂板發(fā)生局部冒頂[7]。同時，擠壓作用導(dǎo)致的對頂板巖層形成離層或破斷，極易引起頂板短時急劇下沉現(xiàn)象，從而增加了冒頂?shù)奈ｋU性。
2.2.3 節(jié)理、裂隙對工作面的影響
從對礦井中出現(xiàn)的節(jié)理與裂隙分析可知，人字形與草帽型節(jié)理裂隙較為常見，由于頂板受到來自裂隙長軸推進(jìn)方向的作用力，如直立裂隙對直接頂?shù)那懈?，從而造成頂板的下沉或水平移動，很容易誘發(fā)巖層水，使工作面出現(xiàn)掉碴或淋水；同時，直立裂隙還能夠改變直接頂?shù)目迓洳骄啵斐衫享數(shù)拇竺娣e垮落。而對于斜裂隙，對于采空區(qū)造成片幫，對于煤層則造成傘檐或探頭煤，給頂板管理增加困難[8]。
2.2.4 層理與破碎帶對工作面的影響
層理是由于地質(zhì)巖層的沉積而形成的巖層分界面，極易對于煤礦采動過程產(chǎn)生離層裂隙，其對工作面支架產(chǎn)生橫向推力，容易引起支架的歪斜和傾倒，導(dǎo)致冒頂。而破碎帶主要因地質(zhì)原因而形成的工作面巖石或煤層破碎的現(xiàn)象，也給頂板管理帶來困難。
2.2.5 采動裂隙對工作面的影響
采動裂隙主要與煤壁的支承壓力有關(guān)，對于與工作面平行的煤壁裂隙，很容易在壓力裂隙與節(jié)理裂隙相互作用下造成楔形巖塊，從而誘發(fā)局部冒頂，而當(dāng)工作面與節(jié)理方向一致時，容易加大裂隙的寬度，從而誘發(fā)大面積冒頂。
2.2.6 頂、底板巖石的物理性質(zhì)的影響
從頂?shù)装鍑鷰r的物理力學(xué)性質(zhì)來看，巖石的厚度、硬度、層理、裂隙等因素是造成頂?shù)装逦：Φ闹匾?，特別是對于老頂巖層堅硬，大面積開采所形成的懸露，一旦達(dá)到強度極限，極易造成巖層斷裂而形成周期來壓。
2.3 對來自礦井生產(chǎn)作業(yè)的災(zāi)害分析
2.3.1 開采深度的影響
開采深度直接影響原巖壓力大小，造成巷道或工作面周圍巖層內(nèi)支承壓力發(fā)生變化，從而對礦山壓力影響明顯。本礦井開采標(biāo)高范圍為+1900～+1100m。開采深度800m。首采工作面回風(fēng)水平標(biāo)高+1479.1m，但隨著采深增加，采面或巷道支承壓力必然增加，隨著深度的增加，巷道圍巖的“擠、壓、膨”現(xiàn)象更為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致煤壁片幫及底板鼓起的機率增加，由此也可能導(dǎo)致支架載荷增加[9]。
2.3.2 采高與控頂距的影響
對于于頂?shù)装逡平康挠嬎闩c采高與控頂距密切相關(guān)，采高越大，采出的空間越大，必然導(dǎo)致上覆巖層破壞嚴(yán)重，就單一煤層開采時的冒落帶與導(dǎo)水裂隙帶的總厚度與采高基本上成正比關(guān)系。如公式所示：SL=η×M×L（其中，SL表示巖層與頂板下沉量；L表示控頂距；M表示采高；η表示下沉系數(shù)，一般取0.025～0.05）。通常來說，對于最大控頂距與放頂寬度來說，放頂距小，頂板放不下來，會增加壓力，放頂寬度太大，采空區(qū)垮落面積太大，容易撞倒支架，引起冒頂[10]。
2.3.3 生產(chǎn)工序和工作面推進(jìn)速度的影響
推進(jìn)速度快意味著回采工作面停滯時間短，頂板巖層下沉量小，一般來說，頂板壓力也較小，反之，推進(jìn)速度慢，工作面頂板下沉量大，頂板壓力也會增大。結(jié)合礦壓實測資料來看，落煤與放頂是工作面頂?shù)装逡平俣扔绊懽畲蟮墓ば?，因此，縮短循環(huán)時間，加快工作面推進(jìn)速度是有效改善工作面頂板管理的重點。
2.3.4 上部煤層殘留煤柱及支護(hù)方式的影響
對于來自上部煤層的殘留煤柱所形成的壓力集中，很容易對巷道掘進(jìn)與維護(hù)帶來影響，同時，不同初撐力支架對于防范直接頂離層冒落具有不同的效果，如初撐力小的支架容易造成動壓強烈而形成頂板破碎；不同特征、不同特性的支架應(yīng)避免混合使用。
三 文家壩二礦頂?shù)装鍨?zāi)害管理與防治措施
3.1 對頂板冒落災(zāi)害的防治措施
局部冒頂事故雖然范圍較小，但由于隨機因素較為復(fù)雜，往往比大型冒頂事故危害更大，因此需要從采、支等環(huán)節(jié)加大防范措施，以減少局部冒頂?shù)陌l(fā)生率。對于鑲嵌型頂板局部冒頂事故來說，因其與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，多發(fā)生在放炮后，因此需要加大地質(zhì)勘探力度，制定完善的支護(hù)方式與支護(hù)作業(yè)規(guī)程，嚴(yán)格避免無支護(hù)區(qū)冒險作業(yè)。對于局部出現(xiàn)的空頂、空洞現(xiàn)象，從支護(hù)方法上采取超前支護(hù)，先掏梁窩，先掛頂梁，對漏頂問題必須封堵，如打撞楔、泡漠塑料、木材封堵等。對于隱地質(zhì)斷裂而形成的帶層帶冒頂事故，要結(jié)合斷層面與煤層的夾角來判定易冒頂區(qū)，如對于正斜逆斷層形成的“煤溝”與“煤尖”，一種方法是開采“板尖”，丟棄底部煤，另一種是開采“底尖”，拖住“煤溝”；對于正斜正斷層形成的易冒頂區(qū)，以打下盤的煤，挑上盤的頂，加固下盤易冒頂區(qū)為好。在加強斷層帶冒頂事故的預(yù)防措施上，重點加大關(guān)鍵部位的錨固，防止沿斷層面離層滑移的現(xiàn)象產(chǎn)生，增強抗拉、抗彎和抗剪強度，如采用局部用木錨桿錨固并全段使用混凝土錨固劑或樹脂錨固劑，錨桿間距300～400mm。
對端頭冒頂事故的分析，從防治措施上，需要采用單體液壓支柱方式來提高端頭支架的穩(wěn)定性，同時，增加支護(hù)密度，引入特殊支架如木垛等，針對頂板離層滑移問題，可以對上出口以下3～8m范圍內(nèi)也用錨桿錨固，減少端頭冒頂?shù)目赡苄浴τ谙锏烂绊斒鹿实陌l(fā)生，從礦山壓力影響的主要因素出發(fā)，就開采深度、巖體初始應(yīng)力狀態(tài)，巷道斷面與支護(hù)上，來分析圍巖變形的承載力與內(nèi)粘結(jié)力[11]。在防治措施上，加強對地質(zhì)條件的動態(tài)監(jiān)測，確定巷道圍巖的不穩(wěn)定地段與運動時間，分析與總結(jié)不同類型的事故原因，充分利用巷道斷面，設(shè)計采取橢圓+圓形設(shè)計，煤倉斷面采用噴漿、砼錨網(wǎng)噴支護(hù)，底板瓦斯抽放巷、材料斜巷、軌道斜巷、采區(qū)變電所聯(lián)絡(luò)巷采用直墻半圓拱斷面，采用全斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)。
3.2 對堅硬頂板垮落災(zāi)害的防治措施
對頂板活動規(guī)律進(jìn)行全面觀測是有效控制頂板垮落災(zāi)害的有效途徑，如搞清初次來壓步距、初次冒落層次和厚度、周期來壓步距等，從而選用科學(xué)的支護(hù)設(shè)計，確保初撐力要求，對于由堅硬巖石組成的直接頂，當(dāng)達(dá)到人工強制放頂要求時，為減少威脅，必須加強人工強制放頂。
3.3 對開采中沖擊地壓的防治措施
從沖擊地壓的產(chǎn)生原因來看，不僅與地質(zhì)因素有關(guān)，如采深越大，巖體的應(yīng)力越高，所形成的變形和彈性潛能也越大，同時，對于地質(zhì)褶曲、斷裂，以及煤層傾角與厚度的變化，也容易促發(fā)沖擊地壓的產(chǎn)生[12]。因此在防治上，盡量選擇無沖擊地壓或弱沖擊地壓的煤層進(jìn)行開采，對于未受保護(hù)的煤層，必須采取放頂卸壓、煤層注水、打卸壓鉆孔、超前松動煤體等措施；在對巷道進(jìn)行支護(hù)時嚴(yán)禁使用混凝土等剛性材料；對于嚴(yán)重沖擊地壓煤層的開采，所有巷道應(yīng)布置在應(yīng)力集中圈，對于雙巷掘進(jìn)時，平行巷道間距不得小于8m，聯(lián)絡(luò)巷道應(yīng)與平行巷道垂直；加強巷道沖擊地壓的預(yù)測預(yù)報工作，制定專門的安全技術(shù)防范措施，確保礦井安全生產(chǎn)。
4 結(jié)語
煤礦災(zāi)害的預(yù)防和防治是一套系統(tǒng)的工程，通過對貴州文家壩二礦影響頂?shù)装灏踩耘c穩(wěn)定性的災(zāi)害因素進(jìn)行分析，特別是針對“錨網(wǎng)噴注一體化”巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，從支護(hù)方式與手段上來強化采場、巷道的圍護(hù)有效性，并依據(jù)不同頂?shù)装鍡l件，及早發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)征兆與隱患，切實減少因巖體及支護(hù)因素而造成的變形、破壞、塌落等頂?shù)装迨鹿省?/p>
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關(guān)鍵詞：中小煤礦；淺埋薄基巖；長壁留煤柱
中圖分類號：TD323
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）22-0130-03
在煤礦的開采中，頂板的危害是最為嚴(yán)重的。其中中小煤礦在開采過程中發(fā)生的頂板垮落是因為薄基巖的整體切落而形成的。其在采空區(qū)保留支撐煤柱，由此頂板形成大面積懸露，從而造成頂板的垮落。實踐證明，必須對中小煤礦的留煤柱支撐方法進(jìn)行研究，預(yù)防災(zāi)變，依據(jù)防災(zāi)技術(shù)，才能防治淺埋薄基巖下開采而形成的災(zāi)害。
1 淺埋薄基巖煤層開采的災(zāi)害類型
1.1 頂板災(zāi)害
由于特殊的埋藏條件，淺埋薄基巖開采與普通埋藏條件的煤層開采相比，有著較大差別的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，其基本特點為：基巖的厚度較薄，工作面上覆巖層只有裂隙帶和跨落帶。開采煤層之后，頂板巖層形成的破斷角非常大，從而引起臺階的下沉，大面積切頂事故也會因此時有發(fā)生；作為工作面頂板，一般為單一關(guān)鍵層，如果頂板出現(xiàn)斷裂，砌體梁結(jié)構(gòu)就會非常不穩(wěn)定，易出現(xiàn)動載現(xiàn)象；頂板的破斷容易對地表造成影響，其松散的上覆層會形成附加荷載，由于支架受到較大的荷載，因而容易被壓垮并造成壓塌事故；來壓步距非常的小，且強度很大，基巖厚度對來壓的影響也較大。
1.2 潰水潰沙災(zāi)害
如果礦區(qū)的基巖上部為厚松散沙層，且富含潛水，開采煤層后，淺水層就會與水裂隙帶相通，破斷后的基巖會形成切落并回轉(zhuǎn)，此時水沙流動通道就會有所形成。若潛水順著通道下流，而松散沙運動正好以此作為自身的動力，就會與覆蓋的沙土混合液共同進(jìn)入工作面，導(dǎo)致潰水潰沙災(zāi)害的形成。潰水潰沙災(zāi)害的發(fā)生因素有：松散沙層有較大含水量，松散沙層位于潛水層下部；開采煤層造成水裂隙帶的較高高度，從而與潛水層相通；基巖破斷后不易形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，基巖厚度對水裂隙帶的高度也有一定的影響；含水層的高度會對水流的攜沙能力造成影響。
2 長壁留煤柱法的災(zāi)害防治機理
2.1 長壁留煤柱法的防災(zāi)特征
2.1.1 局部冒頂?shù)念A(yù)防。保證生產(chǎn)的安全是煤礦采煤方法的重要實踐意義，而長壁留煤柱法對長壁布置進(jìn)行采用，且在作業(yè)區(qū)有支架設(shè)置。沒有支護(hù)的區(qū)域，工人是不得進(jìn)入的，這也有效地預(yù)防了頂板局部的冒落。
2.1.2 跨區(qū)域垮落的預(yù)防。在煤礦的開采過程中，最重大的災(zāi)害為大面積頂板垮落，對小區(qū)域隔離進(jìn)行采用，對大面積頂板垮落進(jìn)行防治，是目前中小煤礦采煤慣用的方法之一，采出率在小區(qū)域內(nèi)為88.9%，可與長壁的采出率相比。
2.2 長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)
長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)是對兩種性質(zhì)的煤柱進(jìn)行的區(qū)分，一是區(qū)內(nèi)煤柱，二是區(qū)間的隔離煤柱。其中，區(qū)域煤柱指小區(qū)域開采期間暫時保留的煤柱，對作業(yè)區(qū)的頂板安全進(jìn)行了保障；隔離煤柱指小區(qū)域內(nèi)保留的煤柱，對工作區(qū)和采空區(qū)進(jìn)行隔離，這樣，即使采空區(qū)的頂板垮落，也不會對工作區(qū)造成任何影響。當(dāng)一個小區(qū)在開采完成之后，在隔離煤柱隔離的情況下，在進(jìn)行下一個小區(qū)的開采時，煤柱在小區(qū)內(nèi)可失穩(wěn)破壞，即無災(zāi)害垮落。整體說來，長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)就是對兩種煤柱的設(shè)計和處理。
3 長壁留煤柱法進(jìn)行開采時的頂板災(zāi)害的力學(xué)分析
3.1 開采時圍巖運動破壞的分析
3.1.1 在隔離區(qū)進(jìn)行開采時，頂板、煤柱為彈性變形階段，由于工作的不斷推進(jìn)，頂板的懸露面積會不斷增大，煤柱壓縮，增大了頂板的下沉量。若工作面推進(jìn)70m左右時，煤柱下縮1/4，即表明煤柱變形，且超過了一般塑性變形，此時開采區(qū)域頂板的裂隙則不斷增大。
3.1.2 當(dāng)煤柱變形增大時，就會增加頂板的下沉量，兩者在相互作用的情況下，頂板的裂隙轉(zhuǎn)變?yōu)榱芽p的貫通，之后形成一個脫離于原巖體的隔離體，即形成六面體，而六面體的形成則是垮落的發(fā)生條件。
3.1.3 形成六面體后，其全部重量對支撐它的煤柱群進(jìn)行作用，增大了煤柱的載荷，使煤柱垮塌，頂板表開始整體垮落，之后，在區(qū)域隔離煤柱外進(jìn)行下一個區(qū)域的開采。
3.2 “頂板-煤柱”相互作用下的災(zāi)害過程
3.2.1 煤柱體的強度在特定的開采區(qū)域內(nèi)較大，由于煤柱并未被破壞，煤柱支撐的頂板就不會形成六面體，形成幾個區(qū)域卻不會發(fā)生垮落，但卻有大面積垮落的危險。
3.2.2 若煤柱體強度較小，隔離區(qū)開采還未結(jié)束時，煤柱支撐的頂板就會形成面積小于隔離區(qū)的六面體，對有限煤柱群進(jìn)行垮壓，促成大面積垮落，這樣的災(zāi)害帶來的危害非常嚴(yán)重，在開采區(qū)域發(fā)生時，還會沿著煤壁切落，對人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅。
4 大型頂板事故的防止體系
對于長壁留煤柱開采方法在中小煤礦中的應(yīng)用，其技術(shù)目標(biāo)是對大型頂板事故的預(yù)防，以有效減輕礦區(qū)事故的災(zāi)害，促使隔離小區(qū)域的正常垮落，并有效避免大范圍垮落在跨隔離區(qū)的形成，來保證采區(qū)的正常作業(yè)。而礦區(qū)災(zāi)害防治的關(guān)鍵技術(shù)是對不同性質(zhì)煤柱的合理設(shè)計的區(qū)分進(jìn)行識別，只有掌握兩種煤柱的設(shè)計方案，才能掌控防災(zāi)體系的設(shè)計核心。通過對長壁留煤柱開采方法在中小型煤礦應(yīng)用的有效研究，我們可以提出一種有效防治大型頂板事故的防災(zāi)體系，即設(shè)計、確定、監(jiān)測、識別、措施。就中小煤礦開采方式的合理選擇，可有三種較為適宜的開采方式，其中包括：長壁布置、小區(qū)域隔離、在區(qū)內(nèi)實施留煤柱支撐法進(jìn)行采煤；長壁布置、小區(qū)域隔離、實施條帶煤柱進(jìn)行采煤；長壁布置、小區(qū)域隔離、實施條帶煤柱放頂進(jìn)行采煤。而這三種方法的有效應(yīng)用需要關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)與評價指標(biāo)作為實施依據(jù)，其中包括：區(qū)內(nèi)支撐煤柱參數(shù)、破壞適時性評價；開采區(qū)域尺寸、生產(chǎn)指標(biāo)；隔離煤柱的寬度、穩(wěn)定性；采取“煤柱-頂板”的相互作用；頂板災(zāi)害的防治評價。通過各項指標(biāo)和參數(shù)的綜合性分析，可促成頂板災(zāi)害預(yù)計的評價體系。在評價體系當(dāng)中，最為主要的三方面組成了體系的整體結(jié)構(gòu)，對采取的大面積垮落、冒頂、局部冒頂進(jìn)行整體評價。另外，要對礦區(qū)隔離區(qū)內(nèi)“煤柱-頂板”的變形破壞、頂板破壞隔離體的形成一級頂板垮落的信息必須有所了解，這一信息的重要反饋也是促使礦區(qū)對災(zāi)害識別的有效手段。從整體而言，中小煤礦的防災(zāi)措施一般分為兩個內(nèi)容：一是針對危險性的災(zāi)變，實施可行的措施，以有效消除災(zāi)變對礦區(qū)開采的危害指數(shù)；二是難以消除災(zāi)變的危害時，應(yīng)對發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行相應(yīng)措施的處理。但所有步驟的實施還要依據(jù)煤層及圍巖地質(zhì)和工程地質(zhì)的具體調(diào)查情況，才能根據(jù)相應(yīng)條件進(jìn)行合理控制，進(jìn)而有效促使災(zāi)害防治的良好設(shè)計，使得災(zāi)害得到最大限度的防治。
5 結(jié)語
總而言之，對于中小煤礦在淺埋薄基巖下的開采，長壁留煤柱法的開采是比較適用的。其中不同性質(zhì)煤柱的區(qū)分是長壁留煤柱采煤法的關(guān)鍵技術(shù)，這當(dāng)中包括區(qū)內(nèi)和區(qū)域間的隔離煤柱。而針對淺埋薄基巖下進(jìn)行開采而形成的災(zāi)害防治，則需有效技術(shù)措施的設(shè)計、選擇、處理、運用，構(gòu)建防止大型頂板事故的有效體系，才能促進(jìn)煤礦開采災(zāi)害的有效預(yù)防。
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【關(guān)鍵字】檸司煤礦；地質(zhì)災(zāi)害；防治策略
引言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的生活需求不斷提高，現(xiàn)代人類活動也已經(jīng)成為強大的地質(zhì)營力作用到自然地質(zhì)環(huán)境中。自然地質(zhì)災(zāi)害和人為造成的地質(zhì)災(zāi)害的危害越來越突出，給人們的生活帶來嚴(yán)重影響。下面重點介紹檸司煤礦的主要地質(zhì)災(zāi)害類型及其相應(yīng)的防治措施。
檸司煤礦開采對礦區(qū)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在由地下開采所造成的地面開裂及塌陷，溝緣崩塌、滑坡，泉水枯竭，河水?dāng)嗔饕约皡^(qū)域地下水位的下降；周邊礦山剝離堆土和礦渣堆積而占用土地以及淤塞河道而造成山洪或礦山泥石流發(fā)生的危險在水文地質(zhì)條條件不明進(jìn)行采掘活動時還可發(fā)生突水災(zāi)害；當(dāng)臨近老窯采空區(qū)周圍區(qū)域進(jìn)行采掘活動時還可發(fā)生透水、有害氣體中毒等災(zāi)害
一、檸司煤礦開采可能引起的地質(zhì)災(zāi)害類型
（一）地面塌陷與地裂縫
檸司煤礦為采用地下開采的煤礦，由于煤層開采后采空區(qū)上覆巖土體冒落、彎曲變形并產(chǎn)生裂縫等而在地表發(fā)生大面積變形破壞，形成礦區(qū)地面變形地質(zhì)災(zāi)害。表現(xiàn)面狀下沉的地面塌陷和線狀分布的地裂縫。
地面塌陷與地裂縫不僅破壞土地資源，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在溝谷邊緣處還易造成崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，影響正常的生產(chǎn)和生活。據(jù)初步統(tǒng)計，目前檸司煤礦因采動造成的地表塌陷面積已達(dá)1000公頃。
（二）地壓災(zāi)害
地下采煤的過程中，同時要維護(hù)頂板和圍巖穩(wěn)定。如果對地下硐室不及時進(jìn)行支撐和維護(hù)或維護(hù)質(zhì)量不過關(guān)，則硐室圍巖就會在地應(yīng)力的作用下發(fā)生變形或遭到破壞。當(dāng)工作面過斷層、沖刷等地質(zhì)變化時，在初采初放、末采過程中，尤其是當(dāng)煤層頂板兼為軟巖或復(fù)合頂板時，礦山壓力表現(xiàn)明顯，在地應(yīng)力作用下，常造成頂板離層、切頂、下沉和垮塌，甚至造成采場大面積冒頂?shù)鹊刭|(zhì)災(zāi)害。
（三） 礦井突水
礦井突水是煤礦開采中發(fā)生的嚴(yán)重并常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。煤礦建設(shè)及生產(chǎn)過程中，因?qū)Φ刭|(zhì)及水文地質(zhì)條件不明或資料掌握的不確切，也會發(fā)生突水災(zāi)害。檸司煤礦在建井期間曾在施工主副斜井時因?qū)λ┰降拿簩踊馃齾^(qū)資料掌握不細(xì)，對災(zāi)害估計不足，雖預(yù)先對圍巖進(jìn)行了加固處理，仍然發(fā)生過小到中等突水； 由于對礦井南翼水文地質(zhì)條件認(rèn)識不夠，在南翼首采面投入生產(chǎn)時也曾經(jīng)發(fā)生過較大的突水災(zāi)害，嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。
（四）老窯采空區(qū)威脅
在檸司礦井中部河道兩側(cè)原分布有多達(dá)15個有采礦權(quán)證的地方小煤礦， 2009年，政府將這15個小煤礦進(jìn)行了整合。目前檸司礦井北翼東臨兩個整合后的地方煤礦，井田南翼東部河道以南保留兩個地方煤礦。
當(dāng)采掘活動接近這些煤礦開采形成的老空區(qū)時，會受到與老窯貫通而發(fā)生透水、有害氣體溢出等危險。
同時本礦采空區(qū)積水也成為采掘生產(chǎn)的潛在威脅。
（五） 煤層自燃
檸司煤礦所采煤層屬侏羅紀(jì)中等變質(zhì)的易自燃煤層，當(dāng)氧氣、溫度等條件允許時，可發(fā)生自燃。由于礦井埋藏淺，采動裂縫往往與地表貫通，當(dāng)采空區(qū)通道封閉不及時等因素同時作用時，可發(fā)生采空區(qū)散落的煤炭發(fā)生自燃的危險。
二、檸司煤礦地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
（一）查明礦區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)特征，提前做好減災(zāi)防災(zāi)工作
查明礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)及水文地質(zhì)特征，尋找出隱蔽至災(zāi)因素，認(rèn)識地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因，及時分析出地質(zhì)災(zāi)害可能的分布規(guī)律，合理規(guī)劃煤礦開采活動，提前做好礦區(qū)井下地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報，及時做好防災(zāi)減災(zāi)工作。
（二）建立良好的通風(fēng)系統(tǒng)，以降低瓦斯、煤塵及煤層自燃災(zāi)害
確保礦井通風(fēng)，搞好“一通三防”工作，加強防滅火，是防治井下瓦斯、煤塵事故和煤層自燃的有效預(yù)防措施。礦井應(yīng)配足風(fēng)量，實行機械通風(fēng)、分區(qū)通風(fēng)、上行通風(fēng)；禁止攜帶煙火等易燃物品入井，必須選用煤安、防爆型的電器設(shè)備；放炮前后必須檢測瓦斯；注意防滅火；建立瓦斯檢查制度及時處理積存的瓦斯。及時封閉與采空區(qū)溝通的巷道，對采完的工作面及時封堵，注意防止漏風(fēng)等。
（三）加強采場頂板支護(hù)
在礦井建立礦壓監(jiān)測系統(tǒng)，對工作面頂板壓力進(jìn)行實時在線監(jiān)測，根據(jù)周期來壓、過變化帶等時的壓力顯示及時移動支架縮短控頂距離，加強頂板支護(hù)，減小壓力作用。當(dāng)工作面在初采初放階段初次垮落步距較大，在老頂尚未垮落時，礦山壓力顯現(xiàn)明顯，支柱行程常會縮短，支架被“壓死”，必須保證泵站額定壓力，加強支護(hù)；工作面在末采階段，因煤柱縮小，礦山壓力集中且反復(fù)作用，使得工作面支撐壓力增大且頂板異常破碎，常造成煤壁片幫，采場冒頂現(xiàn)象，因此在保證泵站核定壓力的同時，還要采取工作面頂板錨固、掛網(wǎng)等特殊支護(hù)方式，保證回撤安全。
（四）對地表沉陷進(jìn)行調(diào)查、治理
在工作面日常生產(chǎn)中，及時對地表塌陷范圍進(jìn)行調(diào)查，并設(shè)立標(biāo)志牌，圈出塌陷區(qū)范圍，禁止閑散人員進(jìn)入。對塌陷區(qū)及時投入，安排治理。目前公司已經(jīng)對北翼一條溝谷及其部分支溝進(jìn)行了溝底填實和隔水處理；對北翼東區(qū)多個工作面采空區(qū)地表沉陷、裂縫，采用人工為主配合機械對裂縫進(jìn)行開挖、填土、夯實處理，恢復(fù)生態(tài)平衡。已累計投入資金近千萬元。
通過地表裂縫填埋，沉陷治理，既防止了大氣降水和地表水進(jìn)入井下的威脅，也減小了采空區(qū)浮煤通過采動裂縫與地表大氣溝通發(fā)生自燃的風(fēng)險。
（五）超前探查老窯采空區(qū)
當(dāng)采掘臨近原地方煤礦采空區(qū)時，提前采取超前探查采空區(qū)工作，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦防治水規(guī)定》“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘‘先治后采”防治水原則，通過物探先行，鉆探驗證的方法，目前已多次探到老窯采空區(qū)，確保了采掘生產(chǎn)安全。
（六）工作面頂板疏放水
通過南翼補勘及礦井水文類型劃分工作，我礦南翼水文地質(zhì)類型屬復(fù)雜型，充水水源主要為風(fēng)化基巖含水層水。在南翼水文條件不明朗區(qū)域，一直堅持開展工作面煤層頂板含水層鉆探探查兼疏放水工作，確保了工作面開采安全。
（七）相關(guān)政府部門應(yīng)加強在地質(zhì)工作中的領(lǐng)導(dǎo)作用
在煤礦地質(zhì)災(zāi)害治理過程中，政府部門應(yīng)發(fā)揮好組織領(lǐng)導(dǎo)作用。首先，相關(guān)部門應(yīng)清楚本地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害狀況，掌握地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律，從而推測本地區(qū)易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的薄弱區(qū)域以及這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能帶來的的嚴(yán)重破壞性，據(jù)此制定出初步的防治計劃和措施。其次，應(yīng)堅持每年組織專家組進(jìn)行災(zāi)前、災(zāi)中和災(zāi)后的檢查與研究，遵循“以防為主，綜合治理”的原則。最后，應(yīng)完善政府部門執(zhí)行法律法規(guī)的機構(gòu)和體系；建立健全相關(guān)法律制度，并加強執(zhí)法力度；建立并完善本地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測機構(gòu)體系，及時掌握地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)；加強對各相關(guān)部門的協(xié)調(diào)監(jiān)督管理，對存在問題的及時進(jìn)行糾正，杜絕對災(zāi)害防治工作中的疏忽大意。
（八）煤礦企業(yè)應(yīng)全面加強地質(zhì)災(zāi)害宣傳教育工作，形成全員防災(zāi)意識
做好煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治工作，必須首先要加強對員工進(jìn)行防災(zāi)知識的培訓(xùn)、宣傳教育。煤礦企業(yè)應(yīng)做到廣泛宣傳各種防災(zāi)抗災(zāi)知識，通過各種形式的教育宣傳，提高員工的災(zāi)害意識，要讓員工對煤礦地質(zhì)災(zāi)害有足夠的認(rèn)識和重視。有效幫助員工做好災(zāi)前預(yù)防，災(zāi)害發(fā)生時不慌亂、及時進(jìn)行自救，提高生存能力，減少災(zāi)害損失。
論文摘要：華豐煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜,煤層傾角大,受水、火、瓦斯、煤塵、沖擊地壓、地表斑裂等多種災(zāi)害的嚴(yán)重威脅。近年來,通過改造礦井生產(chǎn)系統(tǒng)、建立健全災(zāi)害預(yù)測與防治體系,控制了重大災(zāi)害的發(fā)生,實現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下的安全、高效開采。
新汶礦業(yè)集團(tuán)華豐煤礦是一個具有百年開采歷史的老礦,地質(zhì)條件復(fù)雜,煤層傾角大,受水、火、瓦斯、煤塵、冒頂、沖擊地壓、地表斑裂等多種災(zāi)害的嚴(yán)重影響。多年來,華豐煤礦通過開發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù),緊緊圍繞礦井災(zāi)害綜合治理,開展了技改挖潛和科學(xué)管理,實現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下的安全、高效開采。
1礦井生產(chǎn)系統(tǒng)改造
1.1礦井運輸系統(tǒng)改造
為了適應(yīng)煤層傾角變化大、地壓高、巷道易底臌變形的情況,自行研制應(yīng)用了3條鋼絲繩吊掛下運帶式輸送機和水平彎曲線摩擦多點驅(qū)動帶式輸送機;將原順槽刮板輸送機或多部帶式輸送機串聯(lián)運輸方式改造為1部可彎曲帶式輸送機,順槽和集中巷帶式輸送機采用小角度多次轉(zhuǎn)彎技術(shù),減少了設(shè)備投入。
根據(jù)薄煤層實際情況,將原使用的SGW-150C刮板輸送機改造為SGW-430/55型刮板輸送機,槽寬由630mm改為430mm,適應(yīng)了薄煤層工作面特殊條件,減少了機電事故。
1.2通風(fēng)系統(tǒng)改造
通風(fēng)系統(tǒng)由原5個風(fēng)井分區(qū)式通風(fēng)改為集中通風(fēng)。為保證五水平通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、合理,采掘工作面風(fēng)量充足,在-210回風(fēng)巷建擋風(fēng)墻,形成兩翼回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng);采用串聯(lián)通風(fēng),降低采區(qū)的總用風(fēng)量;采煤面采用下行通風(fēng)方式,構(gòu)建3道密閉墻,封閉閑置巷道,提高五水平風(fēng)量,保證安全生產(chǎn)。
1.3排水系統(tǒng)改造
為提高礦井排水能力,由原來的-90、-270、-450、-750多級排水改為-450、-750兩級排水,對主排水泵進(jìn)行擴排改造,推廣PJ節(jié)能泵,淘汰低效水泵,增裝Φ325mm排水管路2210m,排水能力提高2倍,年節(jié)電耗168萬kWh。
1.4構(gòu)建Webmrt集成化信息體系
建立了華豐煤礦集成化信息體系,使礦井安全監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、物資超市系統(tǒng)、企業(yè)預(yù)算系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、設(shè)備管理等系統(tǒng)形成信息資源共享,提高了現(xiàn)代化管理水平。
2礦井集中化生產(chǎn)與單產(chǎn)單進(jìn)的提高
華豐煤礦原為多井口、多水平、多采區(qū)、多工作面生產(chǎn),為了實現(xiàn)礦井和生產(chǎn)水平的集中,將采煤隊個數(shù)由7個減為4個,生產(chǎn)采區(qū)由4個減為2個,實現(xiàn)了采區(qū)的集中生產(chǎn)。礦井效益的提高很大程度上取決于單產(chǎn)單進(jìn)水平的提高。近年來,通過改造生產(chǎn)環(huán)節(jié),推廣先進(jìn)技術(shù),涌現(xiàn)出了年產(chǎn)45萬t的炮采隊和月掘318m的炮掘隊。
在回采工藝上,大力推廣毫秒爆破技術(shù),自行研制窄型刮板輸送機,下順槽采用自移式轉(zhuǎn)載機,配SPJ-800吊掛式皮帶機運輸。采用“1.1m頂梁、見三回一”支護(hù),雙抗帶網(wǎng)護(hù)頂,推行正規(guī)循環(huán)作業(yè),使毫秒爆破、單體支柱支護(hù)和大功率運輸機三者得到最優(yōu)配合,工作面單產(chǎn)提高1倍以上。
在掘進(jìn)方面,改善鉆、裝、運環(huán)節(jié),采用YT強力風(fēng)動鉆機,毫秒延期電雷管起爆,水膠炸藥爆破進(jìn)行鉆爆法掘進(jìn),光面中深孔爆破,優(yōu)化爆破參數(shù),提高爆破效果;采用P-60B大功率扒裝機,配合電瓶車運輸,完善排矸系統(tǒng),實現(xiàn)全巖、半煤巖巷道優(yōu)質(zhì)快掘。
疏通生產(chǎn)環(huán)節(jié),采區(qū)上山自溜運輸改為大傾角皮帶運輸,推廣可彎曲皮帶、長距離多點驅(qū)動皮帶等技術(shù),使單臺設(shè)備運輸長度由200m增加到1000m。
3深部開采頂板管理和煤巷錨桿支護(hù)
在回采工作面頂板管理方面,完成了回采面頂?shù)装宸诸惣爸ёo(hù)形式研究,厚煤層、傾斜分層試驗金屬菱形網(wǎng)假頂采煤法,解決了網(wǎng)下高檔普采工藝問題,實現(xiàn)了分層開采頂板的安全管理;在破碎頂板試驗應(yīng)用雙抗塑料網(wǎng)假頂采煤法和雙抗帶網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)。
在掘進(jìn)頂板管理方面,先后完成了4層煤順槽錨背網(wǎng)支護(hù),粘土巖巷道錨噴組合支護(hù)、高地壓巷道錨噴網(wǎng)組合支護(hù)、破碎圍巖錨鋼帶支護(hù)、六岔門立體交岔點支護(hù)等方法試驗。針對深部開采、沖擊地壓條件下巷道維護(hù)困難的實際,開展了“沖擊地壓煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)研究”,研制的全長錨固快硬水泥藥卷錨桿支護(hù)效果良好,為沖擊地壓煤巷的煤幫支護(hù)及軟巖巷道支護(hù)提供了一種錨固性能好、成本低的支護(hù)材料。
4災(zāi)害治理
(1)加大安全投入,保證資金到位,保證安全治理措施的落實施工。
(2)近幾年華豐煤礦根據(jù)自然災(zāi)害的情況與各科研單位共同開展了大傾角厚覆蓋層采煤后地表斑裂研究與控制、沖擊地壓綜合防治、綜合防滅火、頂?shù)装宄袎核祥_采、深部地壓研究等10多項技術(shù),有效地推動了礦井自然災(zāi)害的治理,節(jié)約資金達(dá)億元以上。
(3)研究、推廣應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)監(jiān)測儀器和先進(jìn)技術(shù),完善監(jiān)測手段,提高監(jiān)測水平和質(zhì)量。建成了沖擊地壓預(yù)測預(yù)報及定位系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)、微震監(jiān)測系統(tǒng)、地面高壓注漿減沉系統(tǒng)等,提高了災(zāi)害的防治能力。
論文摘要：華豐煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜,煤層傾角大,受水、火、瓦斯、煤塵、沖擊地壓、地表斑裂等多種災(zāi)害的嚴(yán)重威脅。近年來,通過改造礦井生產(chǎn)系統(tǒng)、建立健全災(zāi)害預(yù)測與防治體系,控制了重大災(zāi)害的發(fā)生,實現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下的安全、高效開采。
新汶礦業(yè)集團(tuán)華豐煤礦是一個具有百年開采 歷史 的老礦,地質(zhì)條件復(fù)雜,煤層傾角大,受水、火、瓦斯、煤塵、冒頂、沖擊地壓、地表斑裂等多種災(zāi)害的嚴(yán)重影響。多年來,華豐煤礦通過開發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù),緊緊圍繞礦井災(zāi)害綜合治理,開展了技改挖潛和 科學(xué) 管理,實現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下的安全、高效開采。
1 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)改造
1.1 礦井運輸系統(tǒng)改造
為了適應(yīng)煤層傾角變化大、地壓高、巷道易底臌變形的情況,自行研制應(yīng)用了3條鋼絲繩吊掛下運帶式輸送機和水平彎曲線摩擦多點驅(qū)動帶式輸送機;將原順槽刮板輸送機或多部帶式輸送機串聯(lián)運輸方式改造為1部可彎曲帶式輸送機,順槽和集中巷帶式輸送機采用小角度多次轉(zhuǎn)彎技術(shù),減少了設(shè)備投入。
根據(jù)薄煤層實際情況,將原使用的sgw-150c刮板輸送機改造為sgw-430/55型刮板輸送機,槽寬由630mm改為430mm,適應(yīng)了薄煤層工作面特殊條件,減少了機電事故。
1.2 通風(fēng)系統(tǒng)改造
通風(fēng)系統(tǒng)由原5個風(fēng)井分區(qū)式通風(fēng)改為集中通風(fēng)。為保證五水平通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、合理,采掘工作面風(fēng)量充足,在-210回風(fēng)巷建擋風(fēng)墻,形成兩翼回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng);采用串聯(lián)通風(fēng),降低采區(qū)的總用風(fēng)量;采煤面采用下行通風(fēng)方式,構(gòu)建3道密閉墻,封閉閑置巷道,提高五水平風(fēng)量,保證安全生產(chǎn)。133229.cOm
1.3 排水系統(tǒng)改造
為提高礦井排水能力,由原來的-90、-270、-450、-750多級排水改為-450、-750兩級排水,對主排水泵進(jìn)行擴排改造,推廣pj節(jié)能泵,淘汰低效水泵,增裝φ325mm排水管路2210m,排水能力提高2倍,年節(jié)電耗168萬kwh。
1.4 構(gòu)建webmrt集成化信息體系
建立了華豐煤礦集成化信息體系,使礦井安全監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、物資超市系統(tǒng)、 企業(yè) 預(yù)算系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、設(shè)備管理等系統(tǒng)形成信息資源共享,提高了 現(xiàn)代 化管理水平。
2 礦井集中化生產(chǎn)與單產(chǎn)單進(jìn)的提高
華豐煤礦原為多井口、多水平、多采區(qū)、多工作面生產(chǎn),為了實現(xiàn)礦井和生產(chǎn)水平的集中,將采煤隊個數(shù)由7個減為4個,生產(chǎn)采區(qū)由4個減為2個,實現(xiàn)了采區(qū)的集中生產(chǎn)。礦井效益的提高很大程度上取決于單產(chǎn)單進(jìn)水平的提高。近年來,通過改造生產(chǎn)環(huán)節(jié),推廣先進(jìn)技術(shù),涌現(xiàn)出了年產(chǎn)45萬t的炮采隊和月掘318m的炮掘隊。
在回采工藝上,大力推廣毫秒爆破技術(shù),自行研制窄型刮板輸送機,下順槽采用自移式轉(zhuǎn)載機,配spj-800吊掛式皮帶機運輸。采用“1.1m頂梁、見三回一”支護(hù),雙抗帶網(wǎng)護(hù)頂,推行正規(guī)循環(huán)作業(yè),使毫秒爆破、單體支柱支護(hù)和大功率運輸機三者得到最優(yōu)配合,工作面單產(chǎn)提高1倍以上。
在掘進(jìn)方面,改善鉆、裝、運環(huán)節(jié),采用yt強力風(fēng)動鉆機,毫秒延期電雷管起爆,水膠炸藥爆破進(jìn)行鉆爆法掘進(jìn),光面中深孔爆破,優(yōu)化爆破參數(shù),提高爆破效果;采用p-60b大功率扒裝機,配合電瓶車運輸,完善排矸系統(tǒng),實現(xiàn)全巖、半煤巖巷道優(yōu)質(zhì)快掘。
疏通生產(chǎn)環(huán)節(jié),采區(qū)上山自溜運輸改為大傾角皮帶運輸,推廣可彎曲皮帶、長距離多點驅(qū)動皮帶等技術(shù),使單臺設(shè)備運輸長度由200m增加到1000m。
3 深部開采頂板管理和煤巷錨桿支護(hù)
在回采工作面頂板管理方面,完成了回采面頂?shù)装宸诸惣爸ёo(hù)形式研究,厚煤層、傾斜分層試驗金屬菱形網(wǎng)假頂采煤法,解決了網(wǎng)下高檔普采工藝問題,實現(xiàn)了分層開采頂板的安全管理;在破碎頂板試驗應(yīng)用雙抗塑料網(wǎng)假頂采煤法和雙抗帶網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)。
在掘進(jìn)頂板管理方面,先后完成了4層煤順槽錨背網(wǎng)支護(hù),粘土巖巷道錨噴組合支護(hù)、高地壓巷道錨噴網(wǎng)組合支護(hù)、破碎圍巖錨鋼帶支護(hù)、六岔門立體交岔點支護(hù)等方法試驗。針對深部開采、沖擊地壓條件下巷道維護(hù)困難的實際,開展了“沖擊地壓煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)研究”,研制的全長錨固快硬水泥藥卷錨桿支護(hù)效果良好,為沖擊地壓煤巷的煤幫支護(hù)及軟巖巷道支護(hù)提供了一種錨固性能好、成本低的支護(hù)材料。
4 災(zāi)害治理
(1)加大安全投入,保證資金到位,保證安全治理措施的落實施工。
(2)近幾年華豐煤礦根據(jù) 自然 災(zāi)害的情況與各科研單位共同開展了大傾角厚覆蓋層采煤后地表斑裂研究與控制、沖擊地壓綜合防治、綜合防滅火、頂?shù)装宄袎核祥_采、深部地壓研究等10多項技術(shù),有效地推動了礦井自然災(zāi)害的治理,節(jié)約資金達(dá)億元以上。
(3)研究、推廣應(yīng)用先進(jìn)的 科學(xué) 監(jiān)測儀器和先進(jìn)技術(shù),完善監(jiān)測手段,提高監(jiān)測水平和質(zhì)量。建成了沖擊地壓預(yù)測預(yù)報及定位系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)、微震監(jiān)測系統(tǒng)、地面高壓注漿減沉系統(tǒng)等,提高了災(zāi)害的防治能力。
關(guān)鍵詞：煤礦開采；地質(zhì)災(zāi)害特性；預(yù)防措施
中國的煤礦多是通過井工方式開采，而中國的煤層大多經(jīng)受了地質(zhì)構(gòu)造作用，開采時很容易誘發(fā)煤礦地質(zhì)災(zāi)害。煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不僅給煤礦企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，還帶來了惡劣的社會影響。常見的煤礦地質(zhì)災(zāi)害主要有水害、瓦斯災(zāi)害、頂板災(zāi)害及地表沉陷災(zāi)害[1-3]。在很多情況下，煤礦地質(zhì)災(zāi)害還會引起一些附加災(zāi)害，對礦井的破壞力極大。因此，非常有必要采取措施對煤礦地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防。為了更好地對煤礦地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防，應(yīng)該認(rèn)識到煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特性。本文圍繞著煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特性展開分析，重點探討了煤礦地質(zhì)災(zāi)害的一些預(yù)防措施。
1煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特性分析
認(rèn)識煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特性對于預(yù)防煤礦地質(zhì)災(zāi)害有著十分重要的作用。通過大量的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場分析可以發(fā)現(xiàn)，煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特性主要有破壞力強、發(fā)生機理不明確、持續(xù)時間不確定及防治困難。下面將進(jìn)行具體分析。
1.1破壞力強
很多煤礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，都有著較強的破壞力，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。在發(fā)生煤與瓦斯突出事故時，大量瓦斯會突然涌入巷道，極大地增加了瓦斯爆炸的風(fēng)險。若這些瓦斯遇到明火，則很容易造成巨大的破壞力。一方面瓦斯爆炸時產(chǎn)生的高溫高壓氣體會對巷道造成嚴(yán)重的破壞，另一方面瓦斯爆炸時會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，直接威脅工人的生命安全。隨著中國煤礦進(jìn)入深部開采時代，發(fā)生煤與瓦斯突出的可能性會大大增加。進(jìn)入深部開采以后，若煤礦發(fā)生突水事故，則會造成嚴(yán)重的人員傷亡。由于開采比較深，短時間內(nèi)很難打通救援通道。更重要的是，很難在短時間內(nèi)排完礦井內(nèi)的積水。鑒于這幾方面的原因，深礦井發(fā)生水災(zāi)后危害極大。通過分析煤與瓦斯突出和礦井突水事故可以發(fā)現(xiàn)，煤礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后具有較強的破壞力，不僅會損毀井下的設(shè)施，還會造成井下人員傷亡。
1.2發(fā)生機理不明確
煤礦災(zāi)害另一個顯著的特點就是發(fā)生機理尚不明確。很多學(xué)者雖然嘗試了對各種地質(zhì)災(zāi)害的機理進(jìn)行分析，但是沒有得出統(tǒng)一的認(rèn)識。對于煤與瓦斯突出地質(zhì)災(zāi)害就已有了十幾種假說，但是每一種假說只能解釋特定的突出現(xiàn)象。煤礦沖擊地壓（見圖1）也面臨著同樣的狀況。雖然對于煤礦突水已經(jīng)有了較為統(tǒng)一的認(rèn)識，但是并沒有找到一種合適的理論來對其進(jìn)行較好的解釋[4]。煤礦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機理不明確的主要原因有兩方面：a)煤礦地質(zhì)條件具有不確定性；b)煤礦開采條件對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起著一定的誘導(dǎo)作用。
1.3持續(xù)時間不確定
煤礦地質(zhì)災(zāi)害的持續(xù)時間具有不確定性，有的持續(xù)時間長，例如煤礦的地表沉陷和煤礦突水，有的持續(xù)時間較短，例如煤礦沖擊地壓。值得注意的是，這種持續(xù)時間的長短不是固定的，其不僅與煤礦的地質(zhì)條件有關(guān)，還與煤礦的生產(chǎn)條件有關(guān)。例如沖擊礦壓發(fā)生后，還可能誘發(fā)煤礦長時間的礦震，對于這種情況很難定義其持續(xù)時間。
1.4防治困難
由于煤礦地質(zhì)災(zāi)害的復(fù)雜性，對地質(zhì)災(zāi)害的防治存在一定的困難。現(xiàn)有的災(zāi)害防治技術(shù)多是基于實踐總結(jié)得到的，但在應(yīng)用時需要選擇合適的參數(shù)。例如對于沖擊礦壓的巷道，通常采用加強支護(hù)，但加強支護(hù)的方式和形式需要根據(jù)煤礦的實際情況來確定。比較典型的是，雖然A礦區(qū)已進(jìn)行了大規(guī)模的沖擊礦壓治理，但仍時有沖擊礦壓發(fā)生，嚴(yán)重威脅著煤礦的生產(chǎn)安全。
2煤礦地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施分析
以上分析了煤礦地質(zhì)災(zāi)害的一些特性，需要據(jù)此采取措施來預(yù)防煤礦開采過程中的地質(zhì)災(zāi)害。在防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害時應(yīng)采取的措施主要包括加強對煤礦地質(zhì)條件的勘探、重視煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)的總結(jié)及選擇合適的開采方式。
2.1加強對煤礦地質(zhì)條件的勘探
很多時候，煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與地質(zhì)條件的不確定性存在很大的關(guān)系。為此，應(yīng)加強對煤礦地質(zhì)條件的勘探，特別是在掘進(jìn)和開采之前。由于煤礦開采的區(qū)域比較大，采用鉆探的方法獲取的地質(zhì)資料比較有限，而且精度不高，還需要采用物探的方法進(jìn)行精細(xì)化勘探。在勘探時要重點注意一些地質(zhì)構(gòu)造變化區(qū)，例如斷層、陷落柱及煤層厚度變化較大的區(qū)域等。在勘探完成后，要將地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)標(biāo)記在煤礦的采掘工程平面圖上。根據(jù)異常區(qū)的分布情況，估算這些區(qū)域?qū)γ旱V開采的影響，從而采取合理的安全措施。例如，采掘工作面在過地質(zhì)構(gòu)造、集中應(yīng)力區(qū)、煤巖頂破碎區(qū)時，必須合理分析頂板巖性，然后采取合理有效的支護(hù)措施，如注漿、架棚、注漿錨桿等，提高破碎頂板穩(wěn)定性，防止頂板受力失穩(wěn)導(dǎo)致冒頂、垮落事故的發(fā)生[5]。
2.2重視煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)的總結(jié)
煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治的關(guān)鍵在于采用合適的地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)。然而，現(xiàn)在很多的煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)多是根據(jù)特定條件下的地質(zhì)災(zāi)害事故分析得到的，并不是對所有的煤礦都具有適用性。為了使災(zāi)害防治技術(shù)能發(fā)揮有效的作用，煤礦企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實際情況，對一些災(zāi)害防治技術(shù)進(jìn)行總結(jié)改進(jìn)。只有這樣，才能更好地防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害。例如在防治沖擊礦壓時，有的煤礦采用水力壓裂效果比較好，有的煤礦采用巖層注水比較好，而有的只能采用加強支護(hù)的方式。地質(zhì)條件的差異性，導(dǎo)致采用的防治措施也會存在一定的差異性。這就要求煤礦企業(yè)一定要根據(jù)實際情況采取合適的防治措施，否則不僅不會防治地質(zhì)災(zāi)害，還會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。
2.3選擇合適的開采方式
在煤礦開采時，開采方式對地質(zhì)災(zāi)害有著一定的誘發(fā)作用。為此，需要根據(jù)地質(zhì)條件選擇合適的開采方式。所謂開采方式就是工作面的布置方式和回采方式。對于具有沖擊傾向性的礦井，一定要避免孤島工作面開采；對于瓦斯含量高的煤層，一定要降低煤層開采強度，以免誘發(fā)煤層瓦斯事故；地表有建筑物或山體時，一定要控制采高，以免誘發(fā)嚴(yán)重的開采沉陷事故。開采方式主要影響的是巖層移動和變形的形式，而巖層運動是煤礦地質(zhì)災(zāi)害的前提。
3結(jié)語
在煤礦開采過程中，煤礦地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，給煤礦企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。總的來說煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有破壞力強、發(fā)生機理不明確、持續(xù)時間不確定及防治困難的特性。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)采用加強對煤礦地質(zhì)條件的勘探、重視煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)的總結(jié)及選擇合適的開采方式來防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害。研究可以為認(rèn)識煤礦地質(zhì)災(zāi)害及防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害提供一定的參考。
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[關(guān)鍵詞]煤礦掘進(jìn) 頂板事故 事故原因 預(yù)防措施
中圖分類號：TD322 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0240-01
煤礦巷道頂板事故指的是礦工在采煤的時候，頂板突然冒落，最終導(dǎo)致采煤人員傷亡、采煤設(shè)備損壞、采煤工程停止。一般情況下，根據(jù)煤體的強度以及煤體層理發(fā)育程度，確定斷面形狀以及支護(hù)形式。在實際生產(chǎn)過程中，巷道可能出現(xiàn)斷層，頂板容易松動或者破碎。因此，研究斷面形狀、支護(hù)形式對頂板事故的影響，可以改善巷道圍巖的受力情況以及變形情況，有效預(yù)防煤礦頂板事故。
1 煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防的重要性
安全是煤炭事業(yè)發(fā)展的基石，是煤礦順利開采的前提。煤礦一旦發(fā)生重大礦難事故，不僅會給社會帶來不良影響，更會給傷者家庭帶來打擊，給國家?guī)頁p失，另外，事故的發(fā)生給企業(yè)帶來的負(fù)面影響不可預(yù)期，煤礦事故影響巨大。煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故是目前煤礦事故中死亡率較高的事故之一，對煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故必須給予相應(yīng)的重視。我國是煤炭采礦大國，雖然在煤炭開采方面已經(jīng)取得了一定成績，但實際上我國煤礦開展不論是開采技術(shù)上、還是開采設(shè)備上都與發(fā)達(dá)國家有著一定距離，并且煤礦開采環(huán)境較為惡劣，這都增加了煤礦事故預(yù)防難度。煤礦事故制約著煤炭企業(yè)發(fā)展，做好煤礦事故預(yù)防不僅是為了企業(yè)利益著想，更是為了施工人員生命安全著想，煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防具有重要意義。煤炭企業(yè)想要在未來的市場中站穩(wěn)腳步，必須保證煤礦安全，煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防勢在必行。
2 掘進(jìn)巷道頂板事故頻發(fā)原因
2.1 地質(zhì)構(gòu)造
中國地域遼闊，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，無疑增加了煤礦開采的難度，再者，煤礦的生產(chǎn)條件也決定了煤礦生產(chǎn)安全不能完全得到保障，危險系數(shù)比較高。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國的主要煤礦中，38%的煤礦處于非常復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，相對來說地質(zhì)比較簡單的只占據(jù)了21%。另外，在煤礦生產(chǎn)中，瓦斯在煤層中的含量較高，稍不注意，就容易引發(fā)火災(zāi)。管網(wǎng)式的煤礦開采巷道空間布置，由使許多容易引發(fā)災(zāi)害的因素聚集在一起，互相影響碰撞，更加容易造成重大煤礦災(zāi)害的發(fā)生。
2.2 煤礦開采技術(shù)及管理方面的原因
當(dāng)前，我國煤礦開采過程中出現(xiàn)頂板事故的原因除了圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜之外，還包括煤礦開采過程中的開采技術(shù)以及作業(yè)管理等多個方面的原因。筆者通過對近幾年煤礦巷道頂板事故發(fā)生的案例分析來看，在開采過程中導(dǎo)致事故發(fā)生的原因主要包括這樣幾個方面：①生產(chǎn)企業(yè)方因為注重利潤而忽視采煤作業(yè)過程中的技術(shù)管理。導(dǎo)致在作業(yè)過程中因為安全意識和安全處理不到位而出現(xiàn)頂板事故；②采煤作業(yè)過程中涉事單位沒有對采煤過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，沒有及時發(fā)現(xiàn)作業(yè)過程中存在的相關(guān)故障問題，從而沒有及時的對相關(guān)隱患進(jìn)行處理，引發(fā)嚴(yán)重事故；③煤礦開采過程中沒有根據(jù)礦業(yè)管理部門的相關(guān)規(guī)定購置對應(yīng)的采礦設(shè)備、安全設(shè)備等，留下了巷道頂板事故隱患。
3 掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防措施
3.1 技術(shù)方面
（1）做好煤礦掘進(jìn)巷道地質(zhì)預(yù)測和預(yù)報工作。在井下工作面移動之前，需要對巷道進(jìn)行再次勘探，看是否存在比較特殊的地質(zhì)構(gòu)造或者異常的水文情況，確保沒有問題后才能夠進(jìn)行巷道的掘進(jìn)。
（2）做好煤礦掘進(jìn)作業(yè)準(zhǔn)備工作。在掘進(jìn)作業(yè)開始之前，必須按照掘進(jìn)地質(zhì)說明書等相關(guān)地質(zhì)資料編制作業(yè)流程。同時要做好巷道的支護(hù)設(shè)計，熟悉巷道支護(hù)施工的基本流程，以保障施工的質(zhì)量。加強對于頂板變化的監(jiān)測，運用收集的數(shù)據(jù)來預(yù)測頂板變化的趨勢，從而為接下來的生產(chǎn)提供科學(xué)的依據(jù)，頂板變化超過警戒值時立即停工，確認(rèn)頂板穩(wěn)定性之后方能繼續(xù)生產(chǎn)。
（3）對掘進(jìn)施工作業(yè)人員進(jìn)行嚴(yán)格管理。掘進(jìn)施工作業(yè)人員作業(yè)前一定要經(jīng)過學(xué)習(xí)培訓(xùn)取得上崗證，了解作業(yè)工序與施工工藝，能夠嚴(yán)格按照規(guī)章操作；這樣不僅能保證施工工程質(zhì)量提高施工效率同時也能避免和減少安全事故的發(fā)生。
3.2 管理方面
（1）嚴(yán)格制定管理制度礦方在對管理制度、作業(yè)要求進(jìn)行制定時必須嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定，而不能說依據(jù)自己的主觀想法和以往的作業(yè)經(jīng)驗，因為不同條件必須不同對待，務(wù)必使作業(yè)規(guī)程、作業(yè)措施等符合規(guī)定，更加的具有科學(xué)性，能對煤礦生產(chǎn)及安全更有幫。
（2）加強監(jiān)督管理。礦方各個相關(guān)部門要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度做好煤礦生產(chǎn)組織、調(diào)度協(xié)調(diào)和指揮管理工作，切實認(rèn)真對業(yè)務(wù)保安責(zé)任制進(jìn)行有效的落實，部門干部更要放下身段，親自進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行觀察，對生產(chǎn)過程的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行了解與監(jiān)督，對生產(chǎn)過程中有可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，在其出現(xiàn)的時候及時發(fā)現(xiàn)并解決，以防更大問題甚至是災(zāi)害的發(fā)生。
（3）合理分配人員。礦方在對煤礦開采進(jìn)行人員組成和任務(wù)分配的時候，一定要從實際情況出發(fā)，進(jìn)行合理科學(xué)的調(diào)整并加強管理，使領(lǐng)導(dǎo)不依靠章程指揮、礦工不依靠章程作業(yè)的現(xiàn)象徹底的被杜絕，在施工現(xiàn)場形成領(lǐng)導(dǎo)遵守章程進(jìn)行合理指揮、礦工依照章程進(jìn)行安全作業(yè)的好風(fēng)氣。
（4）重視安全防范。礦方領(lǐng)導(dǎo)部門注重生產(chǎn)效益不為過，但在安全方面也要加強防范，生產(chǎn)過程中穩(wěn)扎穩(wěn)打，嚴(yán)格貫徹“安全第一”的要求，不能突擊冒進(jìn)。在企業(yè)改革中心西移的同時不可顧此失彼，在重視礦井通風(fēng)、防治瓦斯、防治煤塵、防滅火的同時，也不能忽視對可能發(fā)生的頂板災(zāi)害的預(yù)防工作。
4 結(jié)語
隨著我國淺層煤炭資源的挖掘殆盡，我國的掘進(jìn)巷道在不斷地深入地下，而巷道越深地質(zhì)條件就越復(fù)雜，掘進(jìn)巷道頂板的穩(wěn)定性就越差。為了降低頂板事故發(fā)生的幾率，必須從技術(shù)和管理兩個方面加以預(yù)防，用技術(shù)來防止自然因素帶來的巷道頂板不穩(wěn)定問題，用管理來防止人為因素帶來的巷道頂板不穩(wěn)定問題。總之，只有對頂板事故采取了健全的預(yù)防措施，才能有效確保煤礦的安全生產(chǎn)，為工作人員的生命財產(chǎn)安全提供保障，從而為煤礦的穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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[關(guān)鍵詞]煤礦地質(zhì)災(zāi)害；災(zāi)害類型；防治方法
中圖分類號：P694 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0062-01
煤礦地質(zhì)災(zāi)害就是在煤礦采掘過程中，因大量采掘井巷破壞和巖土體變形及礦區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件與自然環(huán)境發(fā)生嚴(yán)重變化，危害人類生命財產(chǎn)安全，破壞采礦工程設(shè)備和礦區(qū)資源環(huán)境，影響采礦生產(chǎn)的災(zāi)害。煤礦地質(zhì)是出現(xiàn)概率較大的災(zāi)害，它不但對煤礦產(chǎn)業(yè)造成非常大的損失，而且還會對人們的財產(chǎn)和生命構(gòu)成危害。為此，治理煤礦地質(zhì)災(zāi)害非常緊迫，只有最大程度地減少煤礦地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，才可以使煤礦采掘變得更加科學(xué)、安全、有序、正常。
一、山體塌陷滑坡
1.產(chǎn)生原因
山體滑坡是煤炭采集區(qū)常見的地質(zhì)災(zāi)害類型，災(zāi)害往往會出現(xiàn)在地形相對復(fù)雜的區(qū)域。當(dāng)山體斜坡處的土石受到雨水的侵蝕，會造成水土融合體的移動下滑，引起山體的滑坡和塌陷。此種災(zāi)害需要滿足幾個必備因素；第一是地形復(fù)雜，山體多；第二是足夠的降水量；第三是地質(zhì)體無法提供足夠的支持力。因此，煤炭開采會引起地質(zhì)體發(fā)生改變，支撐力會減小，當(dāng)水滲入土體后坡體強度發(fā)生改變，造成原有斜坡的角度和外形也隨之改變，同時地質(zhì)支撐力的作用原理復(fù)雜，內(nèi)部發(fā)掘深度的提高也會造成原有力關(guān)系破壞，這些都是煤炭開采導(dǎo)致下滑力增加所帶來的地質(zhì)災(zāi)害。
2.防治方法
整治山體塌陷滑坡的措施歸結(jié)起來有三種：一是消除或減輕水對誘導(dǎo)滑坡的影響；二是改變滑坡外形、增加滑坡的抗滑力；三是改變滑帶土石性質(zhì)，阻滯滑坡體的滑動。所有這些措施，都需要具體情況具體分析，有針對性地使用，才能收到“藥到病除”的好效果。例如，對于由地下水作用引起的滑坡，在事先弄清地下水補給來源、方式、方向、位置和數(shù)量的基礎(chǔ)上，主要采用截水盲溝、盲洞、仰斜鉆孔等工程加以排除；對于因江河沖刷引起的滑坡，應(yīng)著重修筑河岸防護(hù)工程；對于因挖方修建鐵路、公路，破壞了山體平衡，采用抗滑擋墻、抗滑樁等支撐措施來恢復(fù)平衡，效果比較顯著，對于因地表滲水或自然溝水補給而引起的滑坡體滑動，則宜采取地面鋪砌防滲、地表排水及溝床鋪砌等措施；對于因滑動帶土質(zhì)不良而引起的滑動，可考慮采用灌漿、焙燒等改良土質(zhì)的辦法，也可以采用疏干工程來減少水的作用。
二、地面沉降與塌陷
1.形成原因
在煤礦開采之后經(jīng)常發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害是地面沉降與塌陷。在煤礦開采過程中，地下開采、施工破壞了采空區(qū)圍巖的初始應(yīng)力場，使得采空區(qū)域的巖石發(fā)生破碎，導(dǎo)致出現(xiàn)地表位移、塌陷的現(xiàn)象。此外，隨著煤礦采空區(qū)的不斷的擴展，大量進(jìn)行地下水的抽排處理，使得采空區(qū)和地下水不得不重新進(jìn)行分布，由于坡度逐漸加大，就會形成面積較大的降落漏斗，最后出現(xiàn)地表沉陷情況。因此，煤礦引發(fā)的地面沉降與塌陷地質(zhì)災(zāi)害使采掘工作更加復(fù)雜，加重了災(zāi)害的深度。
2.防治方法
（1）地面塌陷坑。地面塌陷坑多為切冒的圓柱或漏斗狀，并有大量裂縫形成，應(yīng)立即圈定危險區(qū)域，設(shè)立保護(hù)帶，用煤矸石或黃土充填。并利用各種勘察手段，查明地下情況，對易于治理和有關(guān)聯(lián)的地區(qū)再次同時進(jìn)行地下治理，若地處偏僻或地下采空區(qū)范圍大則劃歸隔離區(qū)，禁止人員進(jìn)入和進(jìn)行工程采礦活動。
（2）井下充填法。對于采空時間短，采空面小，頂板變形小的采空區(qū)，可利用原有巷道進(jìn)行井下充填，充填材料以毛石、沙土為主，充填前，應(yīng)將采空區(qū)內(nèi)有害氣體及積水進(jìn)行排放，同時做好頂板支護(hù)。
（3）地表充填法。對于變形要求低、安全等級較低的建筑，宜通過地面打孔向采空區(qū)段充填砂礫及泥漿。根據(jù)頂板巖性、頂板上覆巖層荷載，設(shè)計充填孔口徑及密度。
三、礦井突水災(zāi)害
1.形成原因
凡是井巷掘進(jìn)或工作面回采過程中，接近或溝通含水層，被淹巷道、地表水體、含水?dāng)嗔?、溶洞、陷落柱而突然發(fā)生的突水事故稱為礦井突水。這是因為井下采掘活動破壞巖層的天然平衡，采掘工作面周圍水體在靜水壓力和礦山壓力作用下，通過斷層、隔水層和礦層的薄弱處進(jìn)入采掘工作面。由于采礦時疏干排水或深降強排，產(chǎn)生水頭差，于是灰?guī)r地下水高水壓在斷層破碎帶或隔水薄層地段會發(fā)生突水事故，造成突水災(zāi)害。
2.防治方法
（1）地表防治水。地表防治水是指在地面修筑一些防排水工程或者采取其他措施，防止或減少大氣降水和地表水涌入或滲入礦井下。具體包括：①設(shè)計井口和地面設(shè)施基礎(chǔ)標(biāo)高時，應(yīng)參考礦區(qū)歷史最高洪水位來確實，以保證在任何情況下礦井不致被水淹沒。當(dāng)井口及工業(yè)場地內(nèi)建筑物的高程低于當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位時，必須修筑堤壩、溝渠或采取其他防排水措施。②當(dāng)有河流通過礦區(qū)范圍時，可通過河流改道或整鋪河床的方法，避免河流水對礦井的潛在威脅。③當(dāng)大氣降水及地表水直接或間接滲透礦井采空區(qū)、采煤塌陷、陷落柱等漏水區(qū)域時，可通過修筑排水溝、用隔水材料填堵漏水裂縫等防止地表水滲入礦井下。
（2）井下防治水。①井下探放水：當(dāng)采掘工作面遇到以下情況時，必須進(jìn)行探放水：一是接近水淹沒或可能積水的井巷、老空區(qū)或相鄰礦時；二是接近導(dǎo)水?dāng)鄬?、含水層、鉆孔、灌漿區(qū)、溶洞或?qū)萋渲鶗r；三是接近可能與水庫、蓄水池、河流、水井等相通的斷層破碎帶時。②井下截堵水。井下截堵水主要利用設(shè)置防水煤柱、水閘墻、水閘門等堵水設(shè)施，臨時或永久地截堵住涌水，在礦井突水災(zāi)害發(fā)生時，隔離巷道或封閉采區(qū)，使某一地點突水不致危及整個礦井，減輕突水災(zāi)害的影響。
四、煤礦礦震災(zāi)害
1.形成原因
礦震，在煤礦中又稱為沖擊地壓，指礦井高應(yīng)力區(qū)內(nèi)煤體、巖體及斷層在受外界擾動瞬間失衡破壞時，釋放出很大能量而引起以猛烈震動或爆發(fā)式破壞行為特征的礦山動力現(xiàn)象。礦震是采礦誘發(fā)的礦山地震，是造成礦井死亡事故的主要自然災(zāi)害之一。
2.防治方法
（1）合理進(jìn)行開采部署。①煤柱：工作面之間盡可能不留設(shè)煤柱或只留設(shè)寬度極小的煤柱，以有利于采空區(qū)覆巖主關(guān)鍵層的運動與沉降，減少覆巖主關(guān)鍵層的懸空面積與采空區(qū)周圍的能量積聚。②推進(jìn)方向：采取從斷層、褶曲軸部、采空區(qū)、煤柱開始回采的開采程序。開采過程中，應(yīng)避免工作面向斷層方向推進(jìn)，將開切眼布置在斷層一側(cè)，或者將工作面沿著斷層方向布置。
（2）覆巖主關(guān)鍵層下位離層注漿減沉。綜放面覆巖主關(guān)鍵層下位離層量大，閉合速度慢，甚至可以長期存在，對主關(guān)鍵層下位離層進(jìn)行注漿，粉煤灰在離層空間內(nèi)沉淀形成充填體，減緩主關(guān)鍵層的運動，從而達(dá)到防治礦震災(zāi)害的目的。
（3）合理泄風(fēng)與構(gòu)筑強力堵風(fēng)密閉。①泄風(fēng)把沖擊氣浪引入專用排風(fēng)井巷，排出地面。泄風(fēng)井巷可采用區(qū)回風(fēng)巷或礦井總回風(fēng)巷替代，亦可在采區(qū)邊界或礦井邊界掘進(jìn)專用的泄風(fēng)巷或泄風(fēng)井。②高強密閉：礦震壓縮空氣一般不超過1.0MPa，通過增加密閉強度，把壓縮空氣隔離在采空區(qū)內(nèi)，使其在采空區(qū)平衡。
總之，煤礦作為能源的重要組成部分，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展過程中扮演著重要的角色。在煤炭開采過程中會不可避免的出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，目前需要做的是通過現(xiàn)有的科學(xué)管理方法和技術(shù)去降低地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的概率，降低災(zāi)害造成的損失，因此防治工作具有現(xiàn)實意義。
參考文獻(xiàn)
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