我国煤矿顶板灾害的特点及防控技术

周 宁，于 凯

（山东省微山湖矿业集团有限公司，山东 济宁 277600）

引言

由于煤矿开采工作具有极为特殊的作业环境，因此在实际的施工过程当中受到地质因素以及生产管理等方面的因素影响非常大，对于各个环节的把控，一旦发生了任何形式的失误，都会有可能直接引发煤矿安全事故，对相关人员的设施财产造成严重的危害和损失。因此，加强对事故引发原因的研究，并制定对应的防控措施，可实现减少安全事故发生，维护煤矿作业活动稳定进行的目标。

1 煤矿顶板灾害的影响因素

1.1 自然因素

在开展煤矿作业活动当中，如果周边环境中岩石的质地较为坚硬，即使在外力的作用下也不会轻易发生形变或者破碎，在实际的挖掘工作当中也就不会容易出现冒顶的问题。同时，如果采掘工作的深度不断增加，巷道上的覆岩层所承受的负荷也在不断提升，进而形成了较高的支护应力，就会提高发生巷道损坏的几率。一些地区由于地温较高，围岩的基本性质也会发生一定的改变。此外，每层的倾斜角度也会对顶板灾害的发生构成一定的影响，倾角方面的差异不同，巷道中产生的损害程度也不同。地质结构的条件也会造成一定的硬性，如果地区中积存较多的松散石块，在采掘的工作期间也会容易引发冒顶问题。

1.2 地质因素

煤矿开采的工作通常都具有较为困难的特点，同时伴随着采掘工作量的不断增加，采掘的面积也会不断扩大，在此期间，煤矿开采工作会对原本的地质结构造成或多或少的影响和干扰。如果开采的面积过大，上覆层就会遭受一定的破坏，在工作面以及巷道中就容易出现形变的情况，甚至在一些严重情况下还容易出断裂的问题。此外，由于煤层倾斜角度的不同，一旦发生了煤矿顶板事故，所造成的危害也是存在一定差异的。

1.3 开采技术因素

首先，煤矿采掘的工作与巷道之间的联系会对顶板事故产生一定的影响，在实际的工作当中，巷道会受到来自于单侧或者是双侧采动的干扰，与此同时，在受到最初的采动干扰和受到多次采动干扰下，在顶板应力聚集的问题方面是有一定差异的。其次，巷道旁采用的支护技术，包括在保护巷道选用的预留煤柱和巷旁浇筑巷道的方式都会对顶板事故的发生产生一定的影响。此外，在对巷道进行支护的过程中，所选用支护的材料以及支护方式的类型和支护模式，都会对事故发生造成不同的影响。最后，开采煤矿选用的掘进方式不同，也会体现在不同的煤矿地质情况当中[1]。

2 煤矿顶板灾害的防控技术

2.1 加强前期对地质构造的调研和分析

在开展正式的煤矿开采工作之前，对于矿区地质结构的考察和探测，验证煤层顶板以及底板当中是否存在岩层性质变化的情况具有重要意义。对于煤层构造问题的探析，需要对实际可能造成煤矿顶板事故的干扰因素进行分析，同时要在施工采掘工作的图纸当中将岩层性质发生改变的范围进行具体的标注，此外也要在实际的煤矿采掘工作进行当中，结合具体的工作情况进行适当调整，并制定相应的对策方案来对采掘工作中遇到的难题进行解决处理，保证煤矿开采作业的科学进行。

2.2 科学评价顶板危险性

为了有效提升煤矿开采工作的整体效益，在实际的工作开展之前，需要对施工场地的具体情况进行充分的了解和收集，对于工作面中岩层的地址情况要进行深入的剖析和研究，结合各项能够引发煤矿顶板安全事故的影响因素进行分析，对开采区域内的安全系数进行科学的测定，对其中存在较高风险的区域进行划分，并制定对应的风险处理方案，进而实现整体开采工作的效益提升。此外，对于采掘工作的具体了解，要从煤岩的倾斜角以及煤岩的厚度和煤岩的强度等方面进行综合考究，同时也要参考实际的水文情况。依据岩体的物理学性质，对其开展专业化的测验工作，对煤岩受到冲击时发生倾斜的方位特征进行研究，并依据相关技术实现对防治措施的构建。与此同时，借助于地面三维地震探测的结果，以此为基础开展细致的地址考察，结合工作面的岩层结构特征来分析是否存在潜寸着不正常的问题，并结合实施开采工作的区域具体情况来对采掘工作的方案进行完善。相关人员还可以借助于数值模拟技术以及理论分析的方式来对煤矿山体可承受压力的程度进行预估，并对存在应聚力不正常的区域进行研究，分析其结构特征，并得出发生安全事故的几率，结合几率大小来采取不同的应对方案，从整体上提升煤矿开采工作的安全程度[2]。

2.3 裁决区域围岩地质力学测试与评估

在既定的煤矿开采范围当中，进行围岩地质力学的测定以及评析，这不仅体现了煤炭采掘布控以及巷道布控等支护方案规划的基础必要性，也说明了该方面的工作对于测定煤矿顶板事故风险几率方面的重要程度。在对巷道进行挖掘、维护以及修理和工作面布控等方面的工作当中，开展有关于地质力学的测定以及评估分析工作，必须要借助动态化的评析方式，将其应用在巷道以及工作面中的使用全过程。此外，在对需要进行开采工作区域内的煤层以及岩层的实际情况进行充分细致的了解，包括其顶板以及底板的岩石性质、地质结构以及地应力和挖掘空间中周边环境的实际状态，同时要对瓦斯、水、火等对岩层可以造成冲击压力等因素进行合理的了解和把控。这种测定方式一般情况下会在矿下进行实施。主要内容包括对矿下原委地应力的测定、围岩构造的测定以及围岩坚实度的测定等。

2.4 危险区域监测预警

对于测试分析结果中风险程度较高的部分，对于该部分区域中围堰是否发生形变问题的监测，可以通过布置专门的对应检测站点的方式来进行实时的监控，同时对该区域内支护的受力情况以及顶板的状态进行分析，如果其中存在一定的应力改变和位移情况，要进行综合性的分析和评估，进而得出该区域内发生煤矿顶板事故的可能性，设定出合理的安全数值范围，并在达到危险数值时自动发出报警信号，给予相关人员快速反应的时间，做好应对事故发生的各项准备工作。报警信号一经发出，就需要借助检测支架的工作助理来对初撑力以及循环末阻力和来压步距进行科学的测定。通过系统的核算，得出支架维护压力的具体几率、安全阀启动的几率等。对于支护工作的实际情况进行分析判定，有助于对事故防治措施方案进行及时的调整，以此来实现降低安全事故发生可能性的目的[3]。

3 结语

对于煤矿顶板危害事故的深入研究，掌握了解其事故原因类型，对顶板岩性情况的深入研究以及分析顶板的变化，对于预防消除煤矿顶板危害事故都具有积极的作用和意义。在实际的煤矿开展活动当中，根据不同的岩性以及地质结构的组成，采取不同的防控措施，严格要求施工作业材料的质量标准，加强作业人员安全意识的培养和塑造，并不断增强对施工作业环节的管理力度，才能够有效降低煤矿安全事故发生的可能性。