关键词：郭二庄煤矿 顶板隐患 防治措施 处理预案
1 矿井概况
位于河北省邯郸武安市北部的郭二庄煤矿,以高村为中心,南距武安市5km。矿区东缘为邢台-都党公路,南端为邯郸-长治公路。煤矿运煤专线在上泉车站与褡午环形铁路接轨,交通四通八达。井田范围：位于东径113°47′09″～113°48′32″,北纬36°40′10″～36°43′47″,大致为东西走向,南北长3.5km,东西长7km。西部以井田F4断层与地方煤矿为界；东部以F22断层及-550m水平切割各煤层为边界,南以第13地质剖面与上泉勘探区为界；北以第1地质剖面与郭二庄矿为界。
2 井田地质构造特征
郭二庄井田是以断裂结构为主的有岩浆岩侵入的单斜构造,褶曲次之,且褶曲宽缓。断裂方向以北北东-及北东向最为发育,高角度正断层,将矿区细分成多个小型地垒、地堑及断块。矿区为中等型地质构造。地层在第10地质剖面线以北近南北走向,倾向东。第10地质剖面线以南走向转为北东,倾向南东。地层倾角12°～30°,一般12～20°。
3 顶板事故成因
3.1地质因素
3.1.1 煤层顶板岩性及岩层组合。持续变化的沉积环境破坏了煤层顶板岩性的稳定性,使得顶板中出现煤线及炭质泥岩,构成了复合顶板。在这类煤层上作业常伴有推垮型冒顶事故。
3.1.2 断层和褶曲。断层改变了初次放顶、初次来压和周期来压的步距,这样的煤矿构造打破了顶板的完整性,成为局部漏冒型冒顶事故多发的主要原因。在某一阶段,煤层应力分布状态会因为褶曲构造而发生变动,而且综采面顶板受力条件也随之变动。一般来讲,大褶曲不会过度扰动作业面顶板,而小褶曲则是顶板局部破碎的主要原因,严重时引发冒顶事故。
3.2 非地质因素
3.2.1 支护不及时。作业面支护不及时或空顶作业,尤其是在过破碎带,贯通等施工安全防护不到位。爆破后支柱倒下,相应的支护未及时跟进,引发了冒顶。
3.2.2 支护质量差。锚喷巷道厚度、锚杆深度均未达到设计要求,致使锚固力与作业需求不符。采面如支柱迎山不够,支护稳定性差,顶板有顶煤,有的直接在浮煤浮矸上支护。支柱在顶板来压时被摧倒或穿顶插底,支护效果差,这是冒顶事故多发的主要原因。修复巷道所用材料不达标,支护强度达不到预期,加之操作不当,极易引发冒顶事故。
3.2.3 未掌握周期来压规律。老顶周期来压,作业面矿压显现强烈,对支架的作用力相较于往常而言更加猛烈。如果不熟悉周期来压规律,来压前未及时加固顶板,就可能造成顶煤冒落。
4 矿井顶板事故的预防措施
对于顶板管理工作,要从管理入手,以质量标准化为重点,做好各种规程、规范的落实工作,严格执行各种质量标准,利用各种安全设施和观测手段,以严格、科学、细致的管理工作和有效的支护措施保证生产安全,杜绝各种恶性顶板事故的发生。
4.1 采煤工作面顶板事故的预防 ①工作面的初采、初放以及安装、回收必须制定专项安全技术措施。初放期间,矿成立“初放领导小组”,组织有关人员现场跟班支护。安装、回收期间,安排调度、安监、技术人员跟班指挥。②采面两巷超前支护,上下端头及采面的各种特殊支护,对其技术要求,均要在作业规程中明确规定,现场落实,保证质量。③加强采面泵站和液压系统管理,泵站压力、乳化液浓度,采面支柱与超前替换支柱的初撑力均要达到标准要求。综采支架升柱要保证足够的初撑力。
4.2 掘进、巷修顶板事故的预防
4.2.1 掘进及支护。①对于锚网支护的巷道要及时锚固顶板。锚杆间距、锚梁间距以及锚帮滞后距离要符合作业规程要求,严格按作业规程的要求施工。②应用锚网梁支护时,临时支护措施完备,锚网梁及时跟头,锚杆预紧力达到要求,按规定进行网的铺设和连接。要按要求设置顶板离层指示仪。加强锚网梁巷道后路的检查、维修、加固工作。③锚杆支护巷道按规定做拉力试验。煤巷必须进行顶板离层监测,并用记录牌显示。离层仪得安装必须符合规定,顶板离层仪指示位置位于红区时,必须对顶板进行加固处理。
4.2.2 巷修及特殊地区 。①过松软破碎带时,应该优先采用预注浆加固的方法。即先停止掘进,然后对掘进方向巷道顶部进行注浆加固,增强破碎顶板的稳定性于承载能力,待浆液凝固具有一定强度后,即可向前正常掘进。②巷道维修时必须坚持先修后回的原则,翻修或更换支架时,必须用长工具捅掉活矸,用抬棚、点柱加固相邻2m范围的失修支架,支架回收时,先维修、清理后路,净高大于1.8m,人工回收有危险时,采用回柱绞车回收。
5 顶板事故的处理
5.1 巷道冒顶事故处理 ①作业面顶煤冒落后立即停工,现场人员全部撤离,班组长统计人数,同时上报事故情况,在现场负责任的指挥下全力抢修。调度室立即通知救灾应急指挥部人员,并根据井下人员定位系统确定冒顶地区人员分布情况。②综合分析冒顶事故的原因。基于顶板岩性特点对冒顶的范围进行估测,结合作业面具体情况及分析结果制定安全技术措施。③抢救人员根据救灾指挥部制订的方案和安全措施,采取各种可能的方法,尽快抢救遇险人员。要用呼喊、敲击等方法确定遇难人员位置、人数。大块矸石可用千斤顶、撬棍等工具掀开。被堵人员应尽快与外界取得联系,尽力节约水和食物,并保留一盏矿灯照明,做好长时间避灾准备。顶板如有冒落危险时,必须采取临时支护,防止二次冒落。
5.2 回采工作面冒顶事故处理 ①回采工作面发生冒顶事故,区队长、班组长立即清点人数,组织抢救,并向矿调度汇报冒顶位置、范围、高度等情况。调度室立即通知救灾应急指挥部人员,并根据井下人员定位系统确定冒顶地区人员分布情况。②抢救人员根据指挥部门的方案措施,尽快抢救遇险人员,具体处理冒顶的方法,根据现场情况可采取以下相应措施：发生冒顶时,采取掏梁窝、架单腿棚或悬臂梁、小木垛的方法；工作面架前冒顶,根据现场情况,采用打贴帮柱、木架棚顶等措施,由上向下的处理方法。③处理冒顶在人员抢救出前,如用溜子出矸,必须在冒顶下方断开溜子,重接机尾,如机组在冒顶下方,必须将机组吊起。
6 结论
通过对郭二庄煤矿井田地质构造特征的分析,认为该区域断层构造、褶曲构造较为发育,并且伴有岩浆岩侵入,地质构造比较复杂。该区域大中型断层19条,落差均大于20m,这使得矿井开采过程中顶板脆弱,容易发生顶板事故。因此,在充分认识郭二庄煤矿矿井顶板事故机理和影响因素的基础上,可以更加准确地预测预报工作面顶底冒顶危害,提出有效的防治措施,对下一步煤矿安全生产具有重要意义。
参考文献：
陈炎光,钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制.北京：中国矿业大学出版社,1994.
国家安全监察局人事司.煤矿安全监察.北京：中国矿业大学出版社,1993.
柴登榜.矿井地质工作手册.北京：煤炭工业出版社,1981.
作者简介：韩子朝,男,河北邯郸人,中共党员,本科,采矿工程师,从事煤矿掘进开采工作30余年,现在冀中能源股份有限公司阳邑煤矿任副总工程师,从事煤矿生产管理工作。
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