摘要：煤矿采矿工程中造成顶板事故的原因有很多，而对于地质条件未被掌握的自然原因导致顶板事故，可以通过对工作面地质条件的仔细调查和分析，并有针对性地采取措施，许多事故是可以避免。
关键词：煤矿生产；地质条件；顶板事故；防治措施
引言：
煤矿生产过程中的顶板事故对矿井安全生产危害极大，据统计，冒顶事故所占的比例占其他事故的60%以上。因此必须分析掌握煤矿发生冒顶事故的原因、预兆、研究有效预防措施，以降低煤矿顶板事故的发生。
1矿井顶板事故机理和类型
1.1矿井顶板事故机理分析
地下岩体结构是比较完整和稳定的，岩体内部应力也处于一个平衡的状态。但井下掘进和开采作业形成的采空区和开采扰动破坏了地下岩层原有的完整性和稳定性，造成开采区岩体受力情况的变化，并引起岩体内应力的重新分布，这是顶板事故的根本原因。在巨大的矿压下，当岩体内部应力超过煤、岩的极限强度时，巷道和工作面顶部及两侧围岩就会发生裂隙、变形和下沉，如果支护不当则很容易发生顶板冒落事故
1.2顶板事故的类型
1.煤矿开采中的局部冒顶事故分析
煤矿开采过程中具备下列开采条件，如果支护不及时，容易发生局部冒顶事故：(1)薄层结构的复合顶板；(2)开采层埋藏深度、采高、开采宽度较大，采动应力场高峰深入壁前方，即出现内应场的情况下。上述条件下出现局部冒顶事故的时间和地点，由老顶来压运动的规律决定。局部冒顶事故绝大多数出现在老顶来压过程中，特别是老顶来压，复合顶板被迫断裂的部位，该部位复合顶板破碎由以下原因导致：老顶断裂，支承压力场明显分为两个部分。
2.压垮型顶板事故分析
煤矿采矿工程中的顶板压垮支架等大面积垮塌事故发生在直接顶和老顶大面积来压过程中。对于老顶来压断裂深入壁前方情况下，顶板大面积压垮支架所造成的垮塌事故在以下条件下实现：a.支架阻抗力不能平衡直接顶大面积运动的作用力，在顶板沉降过程中，失去支撑能力。b.支架阻抗能力足以能够平衡直接顶沉降作用力，但允许压缩量不能适应老顶沉降至给定变形位置状态的要求。
3.推垮型顶板大面积垮塌事故的分析
推垮型顶板垮塌事故发生在顶板来压过程中。推垮型事故分为三种情况，即向老塘推垮、向壁推垮及沿倾斜方向推垮。推垮动力可能来源于直接顶板自身，也可能来源于老顶裂断来压的冲击和推动力。推垮型顶板事故实现的条件如下：（1）直接顶与老顶分界层间或复合结构的直接项分层之间出现较大的离层空间，从而失去层向运动的磨擦阻抗能力。主要原因有支架设计阻抗能力不足，支架架设质量不高，特别是初撑力不足，顶底板松软，支架破项钻底或因采用强度低的鞋帽等辅助性支护结构，造成支架的实际支撑能力很低。（2）直接顶或其下部分层处于四周割裂的孤立状态，其主要原因有老塘直接顶板冒落，直接顶板来压或在老顶来压强迫下沿壁裂断，断层等构造切断或回采巷道破顶掘进使直接顶在倾斜方向（垂直推进方向）被切断。
2煤矿采矿工程中地质条件引起的顶板事故及其原因分析
煤矿地质构造引起的顶板事故分析①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，从而造成顶板事故。②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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。③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，生产中该部位煤层暴露后容易产生冒顶事故。
3煤矿开采过程中地质条件引起的顶板事故原因
煤矿开采过程过程中，由于地下岩体在未采动以前，处于静止的动态平衡状态，当开掘巷道或进行回采时，原来应力平衡状态的岩体遭到破坏，引起岩体内应力重新分布，重新分布后的应力超过煤、岩的极限强度时，巷道和回采工作面周围的煤、岩层发生破坏。工作面出现顶板下沉、离层和裂隙等，如果支护不当，冒顶事故很易发生。顶板下沉是由于顶板及上覆岩层重量引起的，顶板下沉的倾向是任何支护都不能完全阻止的。在一定条件s量和岩石性质有关系，厚层坚硬顶板的下沉量一般都比较小。顶板出现裂隙，意味着顶板岩层在结构强度上丧失连续性而发生破坏和断裂。顶板裂隙分为原生裂隙和次生裂隙。单体支柱工作面顶板岩层大多被开采裂隙分隔为岩块，冒顶是岩块丧失力平衡的结果。
4煤矿生产中的顶板事故防治措施
4.1掌握地质构造和顶底板特征,做好预测预报工作
必须认真研究工作对象的地质构造和顶底板特性,掌握其与顶板事故的内在联系,做好预测预报工作。一是认真编制工作面作业规程,针对工作的具体地质条件,制定详细的地质说明书和顶板管理措施;二是根据生产实际情况的变化,及时提出修改和补充措施;三是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。
4.2科学合理地开拓设计、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。
4.3加强现场管理
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。施工中根据煤岩特征,合理布置炮眼，控制装药量，避免人为造成围岩破碎引起冒顶事故。
4.4及时调整采煤方法，保证合理的暴露空间和回采顺序
要加强矿井地质工作和采煤方法的研究，不断改进，找出适合本矿山不同地质条件下的高效安全的采煤方法。要控制好采面顶板的稳定性，必须要有一个合理的开采顺序，严格按照由里往外由上自下的开采顺序进行作业。要根据不同的地质条件和采矿方法。
结束语：
随着我国经济的飞速发展，工业化程度的提高，对煤矿的需求量也越来越大，煤矿开采的任务也日益加重，其安全问题也日益突出。我国的煤矿事故是世界上最为严重的国家之一，煤矿在开采的过程中，除了由于基础设施薄弱，人员安全意识不高导致安全事故的发生以外，没有对地质条件完全掌握也是导致安全事故频发的主要原因之一，因此对其进行分析具有重要的意义。
参考文献：
[1]钱前.论地质构造对矿山煤层顶板事故的影响[J].经贸实践.2017(14)
[2]文凡.顶板事故的常发原因[J].吉林劳动保护.2016(08)
[3]龚群康.如何防范回采工作面顶板事故[J].湖南安全与防灾.2018(04)
论文作者:姜波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/13
标签：顶板论文; 事故论文; 地质论文; 煤矿论文; 裂隙论文; 煤层论文; 条件论文; 《基层建设》2019年第5期论文;