顶板灾害防治精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇顶板灾害防治范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

[关键词]煤炭顶板；水砂

中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0111-01

煤矿开采行业相对其他行业来说，危险性极高，如瓦斯爆炸、突然涌水、崩棚现象以及冒顶等灾害经常发生。顶板事故相对于其他事故，虽然伤亡率比较少，但是频率相当高，是影响施工开采的一大隐患。本文就顶板事故中常发生的水砂灾害进行了探讨。

1、引起煤矿顶板水砂灾害的主要因素

1.1 上覆水体因素

煤矿顶板发生水害的关键条件是煤矿附件有水源，而上覆水质的性质会对岩层性质有较大的影响，为保证煤矿开采的安全性，有上覆水存在的煤矿必须先进行疏放水，确认安全后才可以开采作业。上覆水体影响煤矿顶板安全的因素主要包括：水的性质、岩层的性质、水量的大小以及上覆水体对顶板作用的压力大小。被污染的水里含有大量的腐蚀性物质，会对土壤和岩石都有比较大的腐蚀作用，甚至改变岩石的物理性质，使岩石含有孔洞，透水性增加，强度减少，增加顶板事故发生的可能性。另外，当上覆水体量比较大时，或者上覆水体与顶板的距离比较小的时候，上覆水体就会对顶板产生比较大的压力，当顶板无法承受上覆水体的水压时，就对发生顶板严重透水、坍塌等灾害。当含水层中含有大量轻质的细砂、粉砂时，矿井充水就会产生涌砂现象，携带来的涌砂往往难以清理， 淤塞巷道，如不及时处理同样会造成水砂灾害。

1.2 开采技术因素

开采技术对煤矿顶板的影响主要包括两个方面，支护方式和回采过程。支护方式主要分为梯形和拱形，其类型包括木支架、金属支架和钢筋混泥土等，它们的支护能力不同。在对支护参数进行设计时，不可以根据经验而忽略实际情况。此外，不合理的回采工序也会导致顶板事故的发生，如在钻孔的过程中钻孔的深度和距离没有按照作业规程规定钻取，角度出现偏差等可能会导致涌水现象的发生。

1.3 岩层状况因素

一方面，对于存在断层和破碎带的特殊地质的采煤地点，对施工作业带来了极大的挑战，由于断层常常伴随着断层泥砂，遇水极易发生坍塌事故；另外，由于泥砂质的存在，该处的岩层的稳固性就较差，围岩容易破碎，在爆破震动的作用下会使岩体发生改变，容易发生顶板冒落，在这种环境下进行作业，安全性是相对较低的。另一方面，对顶板也有较大的影响，一般来说，岩性越软，导水裂隙带的发育就越低，对开采作业越有利；开采的深度越大，导水裂隙带的长度也越大，也就越危险；回采面积越大，导水裂隙带的高度也会随之增大，但是随着回采工作面推进速度的加快，导水裂隙带的高度却逐步减小。另外，煤层倾角的影响，煤层倾角越大，矸石滑动的可能性也就越大，上覆岩层也就较容易发生破坏。不稳定岩块的作用，在断生三角块等作用下会导致顶板围岩承力能力发生变化，使巷道承重支柱受力不均，易发生坍塌事故。

2、煤矿顶板水砂灾害的预防措施

2.1 全面考察地质构造，排除危险

在采煤作业开始之前，非常有必要对地质构造进行调研和分析。上覆水体，煤和水是共生的资源，煤矿大都含有上覆水体，而上覆水体是造成煤矿顶板水害的重要原因，为了防止顶板水害的发生，我们十分有必要了解水体的性质，水文地质条件，上覆水量的大小。为避免煤矿顶板水砂灾害的发生，在加大排水量的同时，十分有必要清理突水携带的大量涌砂，避免堵塞现象的发生。煤层地质条件，评价顶板安全性能，煤层顶板有易冒落的松软顶板、中等冒落性的顶板、难冒落的坚硬顶板、极难冒落的坚硬顶板和可塑性弯曲的顶板五类，在考察时要对顶板特性进行归类，并且针对不同的顶板要有不同的防护措施。岩层的性质，要着重考察岩层是否受到腐蚀，岩层是否存在裂隙和节理，是否存在断层和褶皱，是否有破碎带和挤压带，并且在开采的过程中是否有可能发生层间滑动现象，对每种可能发生的危险要进行一一的考察、排除、监测，并准备好保护措施，以预防顶板水砂灾害造成的安全事故。

2.2 力求优化采煤技术，合理施工

在采煤过程中要使用科学的工艺，要保护好顶板，优化采煤技术方面，最重要的是要保证采煤作业的安全性，在安全性的基础上再考虑其效率和经济性。为防止出现顶板安全事故，可适当减少空顶跨度，并采用合理的支护方式，及时支护，尽量减少空顶时间，尤其是存在破碎带或贯通带的地段，常常会出现支柱被炮崩倒的现象，此时若不进行及时的补救措施，极易发生冒顶的灾害。提高支护的质量，若用木支架进行支护时要事先检查它们的强度，锚杆插入深度是否能使锚固力达标等方面，因为当顶板来压时，如果支护质量存在问题，无法抵抗突然产生的巨大压力，就可能出现比较严重的顶板事故，如冒顶，坍塌等较严重的后果。合理的打炮眼、放炮，严格控制装药在打炮眼作业时，钻眼人员必须按章操作，钻眼的深度和角度严格按照要求，要严格检查钻孔的涌水情况，遵守“有疑必探，先探后掘”的原则，当涌水量较大时要停止作业并及时撤退工人，避免透水现象带来的安全隐患，当出现雾气、水叫、顶板来压、渗水、采掘工作面或其他地点出现挂红、挂汗等透水预兆时，一定要及时撤退所有工作人员至安全地带。在施工的过程中要避免破坏到顶板，爆破的时候破坏到顶板就会导致顶板暴露太大面积，对存在断裂的顶板就容易发生顶板水砂灾害，在布置工程时，可垂直于构造方向来布置工程，这样比沿着构造方向布置的顶板暴露面积要小的多，增加顶板的安全性。

2.3 改加强完善管理制度，提高意识

健全管理制度，根据有关法律法规，并结合近些年来出现的顶板事故，分析这些顶板事故发生的原因，探讨如何避免顶板事故的发生，并整理出切合实际的安全生产管理制度，将制度落实到各个部门并严格执行。对每个岗位要有明确的规定，实行严格的考察制度，可以用现场考察各种实际情况或者闭卷考试的方法了解每位基层员工对基本技能的熟悉情况。实行严格的问责制度和监管制度，每位基层员工、技术人员和管理人员要对自己生产范围或管辖范围的安全负责，从而进一步提高安全生产的意识。此外，要加强现场管理，比如瓦斯、安全检查员每班都必须要及时监测瓦斯、顶板压力、涌水量等情况，从而以避免产生爆炸、透水、坍塌等安全事故的发生；在设备防爆性能管理方面，一定要严禁失爆设备工作，需要安装失爆设备时必须要有安瓦员在现场，并对周围一定范围内的瓦斯浓度进行严格的检测，只有当瓦斯浓度符合规定要求时才可以安装失爆设备；另外，当班跟班区队员要加强对顶板压力、瓦斯、涌水等变化情况进行跟踪检查，确保施工能安全顺利的进行。总之，在管理方面一定要严抓每一个细节，通过安全教育提高员工对安全生产的自觉性，通过对员工定期培训如何预防顶板事故以及顶板事故的危害性，把安全生产的意识深入到每个员工心里，必能将顶板事故扼杀在摇篮里。

3、结语：

如何有效的防止煤矿顶板水砂灾害，其关键就是要对顶板的变化情况有明确的认识并对顶板的变化及时的做出正确的反应。许多水砂灾害发生之前都是有预兆的，如透水前空气会变冷，煤壁挂汗、挂红，顶板淋水加大，有水叫和臭味等，及时的撤退就不会产生人员伤亡，因此，加强对工作人员的应急培训也是十分必要的。

篇(2)

关键词：动力灾害 冲击矿压预应力桁架

前言

煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。这些现象统称为煤矿动力灾害，是煤矿重大灾害之一。目前，我国的冲击矿压及矿震灾害十分严重，近年来，随开采深度增加，此类灾害有加重的趋势。在高突矿井冲击矿压现象所引发的灾害后果更为严重，已成为制约煤矿安全生产新的灾害，是煤矿行业发展的重大障碍。我矿3层、9层都发生过不同程度的冲击地压事故，17层的煤层动力现象也比较明现。进入三水平，防冲的手段是我矿未来安全生产的主要课题。

冲击矿压防治措施

分析目前所采用的各种压力控制方法，从其对付矿压的原理来看，不外乎抗压、让压、躲压、移压四种控制途径。

抗压，是指通过提高支架的支撑能力或提高支护密度等方法，用加强支护的手段去抑制或减少围岩的移动，增强巷道的抗变型能力。如增大型钢的规格，提高支架的承载能力，充填支架背后的空间等。

让压，是指在采用适当支护措施和保持支架本身不遭受严重损坏的前提下，容忍围岩产生一定变形，以释放掉一些能量，从而大大降低围岩对支架造成的压力。

躲压，是指根据工程体周围应力重新分布的特点和规律，在巷道位置的选择上将巷道布置在应力降低区内，从时间或空间上躲避开高压力的影响和作用。

移压，是指通过人工方法将巷道围岩松动，形成卸压槽孔或其他形式的卸压空间，在保持整体稳定的条件下，降低自身的承载能力，迫使载荷转移到离巷道较远的地点，达到减轻巷道受压的目的。

通过对已发生的冲击矿压事故现象调查发现，事故发生时的特点如下且基本相同：（1）事故发生前没有明显前兆，速度快；（2）事故发生时伴有巨响，有气浪；（3）事故发生后有大量煤体抛出，严重堵塞巷道，破坏严重。

前言中我们说过冲击矿压是在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放。其释放应力巨大，抛出大量货物，抗压对防治冲击矿压来说可行性比较小所以我们放弃抗压手段。结合以往的经验，冲击矿压常用防治措施如表1所示：

表1 常用治理措施汇总表

类别 防范措施 解危措施 防护措施

作用

原理 避免形成高度应力集中，避免产生能量积聚的条件，预先改变煤岩冲击倾向 降低应力梯度，创造能量释放条件，破坏煤岩结构 避免造成灾害事故

措施

名 称 开采解放层

合理的开拓开采布置

煤层预注水

煤层超前松动爆破

顶板预注水

顶板超前爆破 煤层卸载注水

煤层卸载爆破

煤层松动爆破

煤层卸载钻孔

顶板爆理

底板爆理 加强支护

宽巷掘进

爆破工艺制度控制

除了以上所列举的经常使用的治理方法，我们还可以使用锚网索+可伸缩性支架联合支护。

众所周知锚网索支护属于主动支护，可以充分利用围岩的自承能力、所需材料体积小、重量轻辅助运量低，虽然其有许多优点，但由于是隐蔽性较强的支护形式，压力显现不明显并且刚性有余韧性不足，一旦产生冲击压力围岩的应力平衡必然被打破，势必发生大面积冒顶事故。但可伸缩性支架为柔性支架，优点是其断面形状与顶板冒落后形成的自然平衡相吻合，可以让过冲击压力的峰值，在锚网索失效的瞬间对其产生支撑力阻止巷道继续垮塌冒落，有利于保持巷道的稳定性。 虽然可伸缩支架可以有效的防止冲击矿压的发生但随着煤矿科技的发展，产生了一种更加先进的支护技术：预应力桁架锚杆支护。

3预应力桁架的概念

预应力桁架是将巷道两肩窝深部岩体作为锚固点，专用张拉机通过桁架连接器将高强度的预应力钢绞线锁紧，并传递张拉力实现对顶板浅部围岩的兜护和对顶板结构的加固，控制顶板的离层、防止顶板加固区整体垮冒。

4预应力桁架的作用机理

预应力桁架最初应用在顶板，当支护的预应力达到一定程度时，能形成预应力承载结构，该结构不仅能通过大变形实现对外层结构的适应性让压，同时能在大变形中保持整体稳定性特征的层状顶板结构叫预应力承载梁，它具有连续传递应力的效应，从而使垂向应力集中程度减缓，两帮煤体破坏减弱，消除或大大减缓顶板离层，并从根本上控制巷道围岩的最终变形量，以达到最佳支护效果。这种支护方式充分发挥了各自的优势，刚柔相济、内外并举、标本兼治，即控制变形又保证安全，达到了良好的安全和经济效果。

图1预应力桁架的承载结构的作用机理

5预应力桁架的优点

预应力桁架与其他传统支护相比有很多优点：1）桁架内锚固点为巷道两肩窝深部岩体，十分可靠。2）桁架中拉紧的钢绞线与顶板形成线或面接触，作用范围大，松散破碎顶板受力状态好。3)钢绞线抗剪性能强，能缓解水平应力导致的顶板支护结构的剪切破坏；4）随围岩变形易形成闭锁结构，支护结构不易失效；5）桁架施加的水平预拉力在巷道顶板内产生一对对称弯矩，平衡顶板弯曲而产生的拉应力区，减少顶板破坏。6）与U型棚支护相比，每米巷道节省500元左右，施工直接成本大大减少，减轻了工人的劳动强度，减少了辅助运输量，提高了单进水平。

此项技术在生产中取得了不错的效果，如今该技术已推广应用，为矿区建设高产高效矿井提供了可靠的支护技术保障。

预应力桁架支护技术在控制顶板离层、大倾角高帮整体移动、小煤柱松散变形及高应力巷道围岩关键部位加固等复杂条件下的应用具有很强的灵活性和针对性，应用范围非常广泛。

6 结语：

1）预应力桁架支护技术在控制顶板离层、大倾角高帮整体移动、小煤柱松散变形及高应力软岩巷道围岩关键部位加固等复杂条件下的应用具有很强的灵活性和针对性。

2) 根据现场工业实验结果表明，该治理措施有效地制止了冲击矿压事故的发生，必免了灾害性事故的蔓延，安全生产做以保障，同时有着明显的经济效益。

参考文献：

篇(3)

关键词：极浅埋 薄基岩 溃水溃沙 留顶煤 防治技术

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0073-01

1 工程概况

4205工作面位于石场湾煤矿二水平Ⅳ-2层煤，临近采区无生产活动。煤层埋深37～43 m之间，顶板岩性差基岩层薄，为薄基岩区域。基岩区段上覆基岩薄，薄基岩上部为黄泥岩，属于松散沙层；水文方面，上覆承压水含水岩组，为工作面顶板间接充水含水层，局部为直接充水含水层，对开采威胁较大，故4205工作面为极浅埋薄基岩含水沙层工作面。（如图1）

2 溃水溃沙机理分析

在浅埋煤层开采中，由于顶板受到开挖卸荷的直接影响，顶板出现拉破断，在煤壁前方老顶的上部产生裂隙，随工作面推进逐渐向下扩展，在工作面煤壁形成贯通裂缝。由于4205工作面极浅埋薄基岩区域基岩薄、采高相对大、上覆松散体，顶板基岩的继续破断会使老顶岩块在工作面煤壁处全厚切落，且出现回转、台阶下沉的现象，使原本闭合的裂缝张开，溃水溃沙通道形成；4205工作面开采至雨季时，含水层通过大气降水补给，若裂隙带波及到此处含水岩组，将给沙体提供足够的水头动力，工作面有发生溃沙溃水的危险，如图2所示。

3 溃水溃沙防治技术

为有效防止4205工作面溃水溃沙灾害的发生，采取了一系列有效的防治措施，保证了工作面安全回采。

3.1 疏、排水防治技术

在4205运煤、轨道巷薄基岩区域实施了21个疏放水孔工程，共计泄水量11000 m3；另外，沿两巷均匀分布多台大功率潜水泵，配置敷设Φ108排水钢管两趟，保证工作面综合排水能力约为460 m3/h，有效的解决了顶板溃水问题。

3.2 开采方式防治技术（如图3）

结合浅埋煤层来压特点，4205工作面压力显现特点为两端压力小，中部压力大。针对此情况，采取工作面“中部超前推进，两端滞后”的方式，如图3所示，将整体来压变为分段式来压，来压显现不明显。

3.3 留顶煤防治技术

由于煤体自身有一定的硬度，留顶煤相当于间接增加了薄基岩的厚度，保证了薄基岩顶板的完整性，对顶板水也起到了很好的控制效果。进入薄基岩区段后开始留顶煤，沿薄基岩延伸方向，在超薄基岩区段留30～40 cm顶煤，在薄基岩区段以外可留20～30 cm顶煤，在顶板破碎剧烈地区可加大留顶煤厚度（50 cm），实现了4205工作面薄基岩区域的安全生产。

4 结论

通过分析4205极浅埋薄基岩含水沙层工作面溃水溃沙发生的机理，采取了疏、排水、“中部超前推进，两端滞后开采”和留顶煤开采的措施，确保了水量在允许范围内，将工作面整体来压变为分段式来压，保证了薄基岩顶板的完整性，起到了很好的溃水溃沙防治的效果，保证了4205工作面的安全开采。

参考文献

[1] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

篇(4)

关键词：煤矿地质学；煤矿安全；矿物；岩石；地质构造；含煤岩系

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

[1]陶昆．煤矿地质[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008．

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【关键词】煤矿；冲击地压；防治

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

（1）合理开拓布局，采用正确开采方法。井田和采区应有计划的合理开采，尽量采用长臂采煤法后退式开采，并采用全部垮落法管理顶板；当煤层开采存在冲击危险时，应首选开采保护煤层；同时合理安排煤层开采程序，防止形成“孤岛”工作面。

篇(6)

内容提要本文主要介绍了对平煤集团十二矿三水平回风下山掘进工作面冲击型动力现象的发生机理的初步认识及防治技术。通过对冲击型动力现象的发生机理进行探讨，从而采取针对性的防治措施，取得了明显的效果，为其它掘进工作面冲击型动力现象的防治提供了技术支持。

冲击型动力现象是指在巷道掘进过程中，承受高压的脆性煤体或岩体极限平衡遭到破坏，向自由空间突然释放能量的动力现象，是一种严重威胁煤矿安全生产的动力灾害，具有突发性和巨大的破坏性。

平煤集团十二矿目前的开采深度已经达到1100m，标高达到-775m，三水平回风下山施工至对应标高为-730m，垂深1100m位置时，发生了一次由冲击地压引起的岩石和煤与瓦斯动力现象，抛出大量的岩石和煤，涌出大量的瓦斯，并且造成巷道断面缩小，镏子发生位移。因此随着开采深度的增加，冲击地压已经严重影响我矿的安全生产，成为又一种新的自然灾害。

1、地质概况

己七三水平回风下山位于己七采区下部，南接二期回风下山下部，北至李口向斜轴部附近。该工作面设计长度2230m，标高－590m—-820m左右，垂深为890m-1200m左右，对应地面标高为180-370m。巷道布置在己15煤层之中，该工作面煤层赋存较稳定。正常煤层为原生结构煤，煤的破坏类型为II-III类，局部为Ⅳ类，煤层节理比较发育。煤层倾角在8-20°左右，平均12O。煤层顶板为深灰色砂质泥岩，底板为黑色泥岩，透气性较差，性脆，煤层干燥，塑性差，不利于瓦斯的释放。煤层瓦斯含量约18-25m3/t，掘进过程中绝对瓦斯涌出量约1.7－4m3/min。该面无大的构造分布。

2、冲击型动力现象的特征

2009年11月29日凌晨3点45分，当三水平回风下山施工到距开口940m时，发生了煤岩与瓦斯突出,突出瓦斯量1600m3，煤岩量80吨，抛出距离7.7m.。

本次动力现象有如下特征：

1）抛出煤岩体充填巷道总长度7.7m，其中前4m为全巷道堆积，后3.7m为半巷道堆积，突出总量约为80t；

2） 抛出物上部为一层破碎岩石块，无分选性，其内部有少量碎煤；

3） 从抛出的煤岩及堆积状态看，无瓦斯通道；

4） 抛出物表面及后部未见浮尘堆积；

5） 经观察，动力源主要来自巷道左侧，巷道右侧见煤壁外鼓0.24m；巷道顶板可见较大的向外冲击力影响而导致的梯形梁及钢筋网的明显变形，锚索锁头松动，直接顶板发生明显不均匀下沉，局部产生台阶错动；两帮梯字梁变形；底板溜子向巷道右帮偏移50，最大推移距离达到0.9m；

3、动力现象机理初步分析

从突出发生前瓦斯及突出危险性效果检验、突出发生过程、突出现场（无）风流痕迹、突出发生后瓦斯涌出量的变化，以及动力现象引起的巷道围岩变形破坏特征表明，本次动力现象不是一次普通的煤与瓦斯突出。

3.1 冲击特征分析

三水平回风下山掘进位置巷道埋深约1100m，巷道处于李口大向斜翼部下段，受构造应力影响严重，根据测算，该处巷道的原岩应力中垂直应力为σt=30MPa，最大水平应力大于σsmax=40MPa（图1）；考虑到巷道开挖后围岩应力重新分布引起的应力集中，巷道周边最大应力可超过80 MPa以上，围岩处于高应力状态。该煤层顶板为厚7.8m的较坚硬致密的砂质泥岩，同时，煤层干燥而呈性脆，巷道掘进过程中围岩可能达到或超过煤岩体的强度极限；脆性的巷道围岩具有冲击倾向性，高应力和硬脆的围岩必然满足冲击地压能量条件。

因此，可以认为，巷道开挖过程中，煤岩体处于极限应力状态。也就是说，该段巷道具有冲击危险性。

3.3 动力现象机理初步分析

为了探讨动力现象发生机理，可以将围岩系统视为顶板、底板、煤层组成的力学体系，其系统结构模型如图2。煤层中开掘的巷道可视为被顶底板夹持弹性体。从极限平衡的意义上来看，煤体夹持出现于高应力作用的掘进头，煤体夹持作用所产生的力学效应是：

——高应力、并在顶板岩层和煤层中储存（积累）有相当高的弹性能；

——高压带和弹性能积聚区位于巷道周边的应力集中带；

——顶底板岩体和煤层处于极限平衡状态；

——煤层系统失稳是由于顶板厚层弯曲断裂释放的弹性能引起。

上述四点表明，在煤体稍有扰动时，就可能导致煤体破裂。在动载荷作用下，煤体内部产生附加应力，并导致系统失稳；

煤体失稳形式主要决定于应力释放类型和强度；从冲击地压的角度分析，若应力大小足以酿成一次冲击地压，则被压缩的煤体将产生冲击式的加速破坏，此时，在煤体中原有的结构弱面处或新破裂面处的强度急剧下降，煤体作为一个内部具有一定程度破裂的整体，在冲击能的作用下，克服煤体与顶板的压剪作用力，煤岩体破坏并快速抛入巷道内。

除了高应力对掘进头产生的夹持压力外，若煤体中若存在较高的瓦斯压力，则瓦斯压力伴随煤体破裂而释放出的瓦斯能则会降低由夹持而发生失稳的临界；能量的叠加将使发生冲击和煤岩突出更加容易、强度会更大。

本次动力现象位置，具备很高的原岩应力，巷道顶板为较坚硬的厚层砂质泥岩，煤层干燥呈脆性；己15煤层瓦斯压力为2.85 MPa；因此，综合上述因素，认为：在高原岩应力作用下，煤岩系统积聚大量弹性能，处在掘进头处的煤体在顶底板岩层的夹持作用下，煤层中的高瓦斯压力使煤岩体三轴强度被消弱，具有高瓦斯压力的煤体，使夹持失稳极限值随之减小，另外，掘进头处，围岩应力状态的改变和抵抗能力的降低，使巷道围岩系统处于极限平衡状态，在爆破动载扰动力作用下，必然导致了本次煤与瓦斯动力现象。在这次动力现象中，可以明显看出，地应力和冲击地压因素起主导作用。

根据上述分析，综合冲击地压和瓦斯两种因素，可将本次动力现象定义为：高应力作用下，以冲击地压为主导，冲击地压和煤与瓦斯共同作用下的复杂矿井动力现象。我们也可将其称为：“冲击地压主导型煤与瓦斯突出”或“冲击主导型突出”，简单的也可以称为“冲击型突出”。

4、冲击型动力现象的防治

为了防治冲击地压带来的灾害，在现有条件下以卸压和改变巷道的应力状态为主。

4.1防治冲击地压的卸压措施

（1）巷道两帮卸压孔措施

巷道左帮每架施工两个卸压孔，一个孔与巷道施工方向夹角450，另一个孔与巷道施工方向夹角300，并且紧跟迎头；巷道右帮每架施工一个卸压孔，与巷道施工方向夹角450，同样紧跟迎头。卸压孔孔深10m，孔径89mm。左帮卸压孔布置：上一个孔开口孔距煤层顶板0.5m，下一个孔开口距煤层顶板1.0m；右帮卸压孔布置：开孔距煤层顶板0.5m。

（2）迎头深孔卸压（前探）钻孔措施：

为了防治迎头前方的冲击地压，同时起到前探孔的作用，进尺前在迎头施工一排3个钻孔，开孔位置为距煤层顶板0.5m。孔深30m，孔径89mm，保留10m超前距。

（3）迎头浅孔卸压孔措施

在打排放钻孔时，在迎头煤岩结合部，距煤层顶板0.2m处，施工一排4个钻孔，孔径89mm，孔深10m，孔间距1m，平行于煤层顶板，与巷道施工方向一致。

（4）高压磨射流割缝措施

有选择地对6个排放钻孔进行高压磨射流割缝，以加快卸压和瓦斯释放速度。在迎头施工完排放钻孔后，对上排的3号、5号孔、中排的12号、14号孔和下排的19号、21号孔实施高压磨射流割缝。超前距5m。

4.2防治冲击地压加强支护措施

（1）锚索由三花布置改为双排布置，滞后迎头距离由原来的5m变为3m，确保顶板支护及时。

（2）顶、底角锚杆严格按设计进行布置，并新配置斜角托盘，以加强顶、底角的支护强度。

（3）及时安装顶板离层仪，要求每天进行观测，看是否有异常情况发生。

5、结束语

篇(7)

关键词地质；灾害；因素；系统；预报；防治；措施；

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着人类活动的加剧和活动范围的不断扩大，工程建设造成的地质性破坏越来越多。我国幅员辽阔，国土面积广大，孕育地质灾害的自然地质环境条件复杂多变，自然变异强烈，不同地区人类工程活动的性质和强度也各不相同，因此所形成的地质灾害的类型、发育强度及危害大小也差异甚大，已成为世界上地质灾害多发的国家之一。我国灾害种类多、灾情严重、分布面积广。

一、概念

地质灾害是指由于地质作用和人为作用的单项因素或综合因素，使地质环境产生突发的或累进的破坏，并造成人类生命、财产损失的现象或事件。

地质灾害可分为狭义和广义两种。狭义上地质灾害为地震、火山、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵、特殊土类灾害等十几种。广义上主要包括狭义地质灾害在内的三十余种灾害。一般我们讲的地质灾害主要是狭义上的地质灾害。地质灾害防治工程学是基于地质工程学，以地质、地质环境和社会科学作为研究对象的特殊工程。它是区域调查、重点地质灾害勘察、监测、防治工程可行性研究、设计、施工、监理与管理的一个反馈体系。

二、我国地质灾害的特点

1、地质灾害频发的主要原因。近几年来,我国的地质灾害频发,大致原因是因为全球气候变化加剧,局面极端气象异常；地球进入地壳活动频繁期,造成地质变化剧烈；另外,人类对自然界资源的不正确开采与使用,对生态环境的破坏也是造成我国地质灾害频发的主要原因。

2、地质灾害的特点。从近几年的灾害发生情况来看,我国的地质灾害有三大特点:隐蔽性、突发性、破坏性。在地质灾害发生之前,人们往往感觉不到灾害发生的先兆,而后地质灾害突然发生,使人们措手不及,大量地毁坏建筑物、农田、工厂、公路等,造成严重的人员伤亡,这些特点都使我国的地质防治工作难上加难,同时说明我国的地质防治工作迫在眉睫。

三、地灾治理对策

在人类对地质损伤和地质灾害认识的基础上，通过对造成地质损伤的因素的经常性控制以减少灾害发生或者采取措施使地质损伤减少到不致发生地质灾害的程度，这个过程叫灾害治理。由于地质灾害的发生会对人民的生命财产造成巨大的损失，在实际治理工作中就应该采取措施避免这种损失或者把损失降到最低的程度。在相当长的一段时间内，人类对地质损伤的认识是微乎其微，对地质灾害的认识又往往局限于天灾人祸的范围之内——视之为“洪水猛兽”，表现为在地质灾害面前的束手无策，对地质灾害的治理更是处于自发的状态。直到自然科学发展到一定的程度，在人与自然相互影响的过程中人逐渐占据主导的位置，人类对地质灾害治理才赋予了自觉的内容。

3.1泥石流

3.1.1基础建设对泥石流形成条件的影响

基础建设对泥石流形成条件的影响主要有以下几个方面:(1)产生并加速松散固体物质的积累,露天开挖及坑采剥离山体速度较快,产生大量废土,是泥石流源地的主要形成原因,另外基础修筑公路破坏山坡植被,产生大量弃土,基础选矿排出的废渣也是泥石流物质来源。(2)增大了水体补给量。基础建设中植被遭严重破坏,改变了地面结构,调节雨水的能力显著降低,汇流时间缩短,洪峰流量和洪水总量增大,暴发泥石流的可能性也增大;废石、弃土堵沟成湖,蓄积了大量的水体。(3)基础建设改变了地形条件,增强动力条件。大量的废石、弃土堆放使山坡变陡,地面高差增大,从而加强了侵蚀能力;大量废石、弃土压缩沟床,增大流深和流速,也就增强了流体的动能和冲刷力,废石堆放减少了过流断面,使流体受压缩,流速增大,侧蚀和下蚀能力加强。

3.1.2泥石流的治理措施

治理措施包括工程措施和生物措施:

(1)工程措施的治理目的是减少灾害的发生频度,降低灾害的危害程度。一般是拦挡、排导和支护措施。对物质来源即上游的废石、弃土松散体进行拦挡,阻拦了泥石流的物质来源。修建拦挡坝或谷坊,同时,布置合理的排水措施,使土水分离。中下游进行排导,疏通沟道,防止沿途淤积漫流,冲毁田地,对沿途沟道边坡进行支护,防止塌方和道路毁坏。合适的地点修建速流通道,加速泥石流的排导。

(2)生物措施:生物措施的治理主要目的一是治理水土流失;二是美化环境。

(3)生物措施和工程措施相结合:通过二者相结合，以达到减少或消除泥石流发生因素。

3.2岩体崩塌、滚石

当地面上开挖后,开挖区边沿的山体高陡，岩体结理部分破坏，在自身重力和其上覆岩层的压力作用下,产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层的抗拉强度极限时,直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落。接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动,进而发生断裂和离层。随着自然的侵蚀,日晒雨刷、岩溶，风化岩层影响范围不断深入扩大。当风化到一定的程度时,部分山体就会移动脱离，形成崩塌、滚石,从而危及地面上的人民生命财产的安全等。

对崩塌、滚石的治理方案很多,但较常用的方法是清除不稳定岩体，再挂网、喷浆，还有就是采用被动拦网的方法。

3.3滑坡

滑坡活动受多种因素影响,主要发生在雨季。而软硬相间岩层,由于差异风化,坚硬岩体突出,由结构面切割或重力蠕变,坚硬岩体就会产生的崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩塌,因此构造越发育,岩体越破碎,越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场,使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布,岩体产生卸荷裂隙,它们多张开且平行于边坡面,并使原有裂隙扩展和张开,由其所切割的岩体,可能失稳而形成崩塌滑坡。

抗滑工程是防止山体滑坡不可缺少的一部分,尤其对于人们活动频繁的就近坡体来说,意义非同寻常。抗滑工程包括削坡卸载、抗滑桩、抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙、锚杆格构、预应力锚索格构等。抗滑桩大截面积排式抗滑单桩、抗滑链、钢管桩、承台式抗滑桩、抗洪桩、桩基挡墙、椅式挡墙、排架式抗滑桩、抗滑刚架桩、板桩抗滑桩和锚固桩、土质改良注浆、微型桩。

结束语

总之，在地质灾害防治工作中,灾后治理工作很重要，但是主要要做好灾前预防工作,重视地质灾害的试验设备与技术的开发工作；制定相应的地质灾害的分析、评价、计算工程理论的研究；开发先进的灾害监测监控系统,在地质灾害发生之前准确做到预警工作。除此之外,还可以从其他相关方面进行地质灾害的防治工作,努力将地质灾害的影响降到最小,将地质灾害引发的损失降到最低。当人们注意到了环境对人类生存的重要性,懂得如何正确解决资源需求与保护人类生存环境的矛盾时,科学的地使用土地资源将被越来越广泛地采用,以便人民更好地安居乐业。同时现有的技术手段完全可以避免基础建设引发的不良地质灾害的产生。

参考文献

[1]地质工程勘察、检验监测及设计施工与灾害防治技术实用手册.中国知识出版社.2010-11

[2]胡茂焱.地质灾害与防治技术.中国地质大学出版社.2009-9

[3]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].国家质检总局(SBTS),2002

[4]地质工程手册.中国知识出版社.2011