頂板災害防治精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇頂板災害防治范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

[關鍵詞]煤炭頂板；水砂

中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）42-0111-01

煤礦開采行業相對其他行業來說，危險性極高，如瓦斯爆炸、突然涌水、崩棚現象以及冒頂等災害經常發生。頂板事故相對于其他事故，雖然傷亡率比較少，但是頻率相當高，是影響施工開采的一大隱患。本文就頂板事故中常發生的水砂災害進行了探討。

1、引起煤礦頂板水砂災害的主要因素

1.1 上覆水體因素

煤礦頂板發生水害的關鍵條件是煤礦附件有水源，而上覆水質的性質會對巖層性質有較大的影響，為保證煤礦開采的安全性，有上覆水存在的煤礦必須先進行疏放水，確認安全后才可以開采作業。上覆水體影響煤礦頂板安全的因素主要包括：水的性質、巖層的性質、水量的大小以及上覆水體對頂板作用的壓力大小。被污染的水里含有大量的腐蝕性物質，會對土壤和巖石都有比較大的腐蝕作用，甚至改變巖石的物理性質，使巖石含有孔洞，透水性增加，強度減少，增加頂板事故發生的可能性。另外，當上覆水體量比較大時，或者上覆水體與頂板的距離比較小的時候，上覆水體就會對頂板產生比較大的壓力，當頂板無法承受上覆水體的水壓時，就對發生頂板嚴重透水、坍塌等災害。當含水層中含有大量輕質的細砂、粉砂時，礦井充水就會產生涌砂現象，攜帶來的涌砂往往難以清理， 淤塞巷道，如不及時處理同樣會造成水砂災害。

1.2 開采技術因素

開采技術對煤礦頂板的影響主要包括兩個方面，支護方式和回采過程。支護方式主要分為梯形和拱形，其類型包括木支架、金屬支架和鋼筋混泥土等，它們的支護能力不同。在對支護參數進行設計時，不可以根據經驗而忽略實際情況。此外，不合理的回采工序也會導致頂板事故的發生，如在鉆孔的過程中鉆孔的深度和距離沒有按照作業規程規定鉆取，角度出現偏差等可能會導致涌水現象的發生。

1.3 巖層狀況因素

一方面，對于存在斷層和破碎帶的特殊地質的采煤地點，對施工作業帶來了極大的挑戰，由于斷層常常伴隨著斷層泥砂，遇水極易發生坍塌事故；另外，由于泥砂質的存在，該處的巖層的穩固性就較差，圍巖容易破碎，在爆破震動的作用下會使巖體發生改變，容易發生頂板冒落，在這種環境下進行作業，安全性是相對較低的。另一方面，對頂板也有較大的影響，一般來說，巖性越軟，導水裂隙帶的發育就越低，對開采作業越有利；開采的深度越大，導水裂隙帶的長度也越大，也就越危險；回采面積越大，導水裂隙帶的高度也會隨之增大，但是隨著回采工作面推進速度的加快，導水裂隙帶的高度卻逐步減小。另外，煤層傾角的影響，煤層傾角越大，矸石滑動的可能性也就越大，上覆巖層也就較容易發生破壞。不穩定巖塊的作用，在斷生三角塊等作用下會導致頂板圍巖承力能力發生變化，使巷道承重支柱受力不均，易發生坍塌事故。

2、煤礦頂板水砂災害的預防措施

2.1 全面考察地質構造，排除危險

在采煤作業開始之前，非常有必要對地質構造進行調研和分析。上覆水體，煤和水是共生的資源，煤礦大都含有上覆水體，而上覆水體是造成煤礦頂板水害的重要原因，為了防止頂板水害的發生，我們十分有必要了解水體的性質，水文地質條件，上覆水量的大小。為避免煤礦頂板水砂災害的發生，在加大排水量的同時，十分有必要清理突水攜帶的大量涌砂，避免堵塞現象的發生。煤層地質條件，評價頂板安全性能，煤層頂板有易冒落的松軟頂板、中等冒落性的頂板、難冒落的堅硬頂板、極難冒落的堅硬頂板和可塑性彎曲的頂板五類，在考察時要對頂板特性進行歸類，并且針對不同的頂板要有不同的防護措施。巖層的性質，要著重考察巖層是否受到腐蝕，巖層是否存在裂隙和節理，是否存在斷層和褶皺，是否有破碎帶和擠壓帶，并且在開采的過程中是否有可能發生層間滑動現象，對每種可能發生的危險要進行一一的考察、排除、監測，并準備好保護措施，以預防頂板水砂災害造成的安全事故。

2.2 力求優化采煤技術，合理施工

在采煤過程中要使用科學的工藝，要保護好頂板，優化采煤技術方面，最重要的是要保證采煤作業的安全性，在安全性的基礎上再考慮其效率和經濟性。為防止出現頂板安全事故，可適當減少空頂跨度，并采用合理的支護方式，及時支護，盡量減少空頂時間，尤其是存在破碎帶或貫通帶的地段，常常會出現支柱被炮崩倒的現象，此時若不進行及時的補救措施，極易發生冒頂的災害。提高支護的質量，若用木支架進行支護時要事先檢查它們的強度，錨桿插入深度是否能使錨固力達標等方面，因為當頂板來壓時，如果支護質量存在問題，無法抵抗突然產生的巨大壓力，就可能出現比較嚴重的頂板事故，如冒頂，坍塌等較嚴重的后果。合理的打炮眼、放炮，嚴格控制裝藥在打炮眼作業時，鉆眼人員必須按章操作，鉆眼的深度和角度嚴格按照要求，要嚴格檢查鉆孔的涌水情況，遵守“有疑必探，先探后掘”的原則，當涌水量較大時要停止作業并及時撤退工人，避免透水現象帶來的安全隱患，當出現霧氣、水叫、頂板來壓、滲水、采掘工作面或其他地點出現掛紅、掛汗等透水預兆時，一定要及時撤退所有工作人員至安全地帶。在施工的過程中要避免破壞到頂板，爆破的時候破壞到頂板就會導致頂板暴露太大面積，對存在斷裂的頂板就容易發生頂板水砂災害，在布置工程時，可垂直于構造方向來布置工程，這樣比沿著構造方向布置的頂板暴露面積要小的多，增加頂板的安全性。

2.3 改加強完善管理制度，提高意識

健全管理制度，根據有關法律法規，并結合近些年來出現的頂板事故，分析這些頂板事故發生的原因，探討如何避免頂板事故的發生，并整理出切合實際的安全生產管理制度，將制度落實到各個部門并嚴格執行。對每個崗位要有明確的規定，實行嚴格的考察制度，可以用現場考察各種實際情況或者閉卷考試的方法了解每位基層員工對基本技能的熟悉情況。實行嚴格的問責制度和監管制度，每位基層員工、技術人員和管理人員要對自己生產范圍或管轄范圍的安全負責，從而進一步提高安全生產的意識。此外，要加強現場管理，比如瓦斯、安全檢查員每班都必須要及時監測瓦斯、頂板壓力、涌水量等情況，從而以避免產生爆炸、透水、坍塌等安全事故的發生；在設備防爆性能管理方面，一定要嚴禁失爆設備工作，需要安裝失爆設備時必須要有安瓦員在現場，并對周圍一定范圍內的瓦斯濃度進行嚴格的檢測，只有當瓦斯濃度符合規定要求時才可以安裝失爆設備；另外，當班跟班區隊員要加強對頂板壓力、瓦斯、涌水等變化情況進行跟蹤檢查，確保施工能安全順利的進行?？傊?，在管理方面一定要嚴抓每一個細節，通過安全教育提高員工對安全生產的自覺性，通過對員工定期培訓如何預防頂板事故以及頂板事故的危害性，把安全生產的意識深入到每個員工心里，必能將頂板事故扼殺在搖籃里。

3、結語：

如何有效的防止煤礦頂板水砂災害，其關鍵就是要對頂板的變化情況有明確的認識并對頂板的變化及時的做出正確的反應。許多水砂災害發生之前都是有預兆的，如透水前空氣會變冷，煤壁掛汗、掛紅，頂板淋水加大，有水叫和臭味等，及時的撤退就不會產生人員傷亡，因此，加強對工作人員的應急培訓也是十分必要的。

篇(2)

關鍵詞：動力災害 沖擊礦壓預應力桁架

前言

煤礦開采過程中，在高應力狀態下積聚有大量彈性能的煤或巖體，在一定的條件下突然發生破壞、冒落或拋出，使能量突然釋放，呈現聲響、震動以及氣浪等明顯的動力效應。這些現象統稱為煤礦動力災害，是煤礦重大災害之一。目前，我國的沖擊礦壓及礦震災害十分嚴重，近年來，隨開采深度增加，此類災害有加重的趨勢。在高突礦井沖擊礦壓現象所引發的災害后果更為嚴重，已成為制約煤礦安全生產新的災害，是煤礦行業發展的重大障礙。我礦3層、9層都發生過不同程度的沖擊地壓事故，17層的煤層動力現象也比較明現。進入三水平，防沖的手段是我礦未來安全生產的主要課題。

沖擊礦壓防治措施

分析目前所采用的各種壓力控制方法，從其對付礦壓的原理來看，不外乎抗壓、讓壓、躲壓、移壓四種控制途徑。

抗壓，是指通過提高支架的支撐能力或提高支護密度等方法，用加強支護的手段去抑制或減少圍巖的移動，增強巷道的抗變型能力。如增大型鋼的規格，提高支架的承載能力，充填支架背后的空間等。

讓壓，是指在采用適當支護措施和保持支架本身不遭受嚴重損壞的前提下，容忍圍巖產生一定變形，以釋放掉一些能量，從而大大降低圍巖對支架造成的壓力。

躲壓，是指根據工程體周圍應力重新分布的特點和規律，在巷道位置的選擇上將巷道布置在應力降低區內，從時間或空間上躲避開高壓力的影響和作用。

移壓，是指通過人工方法將巷道圍巖松動，形成卸壓槽孔或其他形式的卸壓空間，在保持整體穩定的條件下，降低自身的承載能力，迫使載荷轉移到離巷道較遠的地點，達到減輕巷道受壓的目的。

通過對已發生的沖擊礦壓事故現象調查發現，事故發生時的特點如下且基本相同：（1）事故發生前沒有明顯前兆，速度快；（2）事故發生時伴有巨響，有氣浪；（3）事故發生后有大量煤體拋出，嚴重堵塞巷道，破壞嚴重。

前言中我們說過沖擊礦壓是在高應力狀態下積聚有大量彈性能的煤或巖體，在一定的條件下突然發生破壞、冒落或拋出，使能量突然釋放。其釋放應力巨大，拋出大量貨物，抗壓對防治沖擊礦壓來說可行性比較小所以我們放棄抗壓手段。結合以往的經驗，沖擊礦壓常用防治措施如表1所示：

表1 常用治理措施匯總表

類別 防范措施 解危措施 防護措施

作用

原理 避免形成高度應力集中，避免產生能量積聚的條件，預先改變煤巖沖擊傾向 降低應力梯度，創造能量釋放條件，破壞煤巖結構 避免造成災害事故

措施

名 稱 開采解放層

合理的開拓開采布置

煤層預注水

煤層超前松動爆破

頂板預注水

頂板超前爆破 煤層卸載注水

煤層卸載爆破

煤層松動爆破

煤層卸載鉆孔

頂板爆理

底板爆理 加強支護

寬巷掘進

爆破工藝制度控制

除了以上所列舉的經常使用的治理方法，我們還可以使用錨網索+可伸縮性支架聯合支護。

眾所周知錨網索支護屬于主動支護，可以充分利用圍巖的自承能力、所需材料體積小、重量輕輔助運量低，雖然其有許多優點，但由于是隱蔽性較強的支護形式，壓力顯現不明顯并且剛性有余韌性不足，一旦產生沖擊壓力圍巖的應力平衡必然被打破，勢必發生大面積冒頂事故。但可伸縮性支架為柔性支架，優點是其斷面形狀與頂板冒落后形成的自然平衡相吻合，可以讓過沖擊壓力的峰值，在錨網索失效的瞬間對其產生支撐力阻止巷道繼續垮塌冒落，有利于保持巷道的穩定性。 雖然可伸縮支架可以有效的防止沖擊礦壓的發生但隨著煤礦科技的發展，產生了一種更加先進的支護技術：預應力桁架錨桿支護。

3預應力桁架的概念

預應力桁架是將巷道兩肩窩深部巖體作為錨固點，專用張拉機通過桁架連接器將高強度的預應力鋼絞線鎖緊，并傳遞張拉力實現對頂板淺部圍巖的兜護和對頂板結構的加固，控制頂板的離層、防止頂板加固區整體垮冒。

4預應力桁架的作用機理

預應力桁架最初應用在頂板，當支護的預應力達到一定程度時，能形成預應力承載結構，該結構不僅能通過大變形實現對外層結構的適應性讓壓，同時能在大變形中保持整體穩定性特征的層狀頂板結構叫預應力承載梁，它具有連續傳遞應力的效應，從而使垂向應力集中程度減緩，兩幫煤體破壞減弱，消除或大大減緩頂板離層，并從根本上控制巷道圍巖的最終變形量，以達到最佳支護效果。這種支護方式充分發揮了各自的優勢，剛柔相濟、內外并舉、標本兼治，即控制變形又保證安全，達到了良好的安全和經濟效果。

圖1預應力桁架的承載結構的作用機理

5預應力桁架的優點

預應力桁架與其他傳統支護相比有很多優點：1）桁架內錨固點為巷道兩肩窩深部巖體，十分可靠。2）桁架中拉緊的鋼絞線與頂板形成線或面接觸，作用范圍大，松散破碎頂板受力狀態好。3)鋼絞線抗剪性能強，能緩解水平應力導致的頂板支護結構的剪切破壞；4）隨圍巖變形易形成閉鎖結構，支護結構不易失效；5）桁架施加的水平預拉力在巷道頂板內產生一對對稱彎矩，平衡頂板彎曲而產生的拉應力區，減少頂板破壞。6）與U型棚支護相比，每米巷道節省500元左右，施工直接成本大大減少，減輕了工人的勞動強度，減少了輔助運輸量，提高了單進水平。

此項技術在生產中取得了不錯的效果，如今該技術已推廣應用，為礦區建設高產高效礦井提供了可靠的支護技術保障。

預應力桁架支護技術在控制頂板離層、大傾角高幫整體移動、小煤柱松散變形及高應力巷道圍巖關鍵部位加固等復雜條件下的應用具有很強的靈活性和針對性，應用范圍非常廣泛。

6 結語：

1）預應力桁架支護技術在控制頂板離層、大傾角高幫整體移動、小煤柱松散變形及高應力軟巖巷道圍巖關鍵部位加固等復雜條件下的應用具有很強的靈活性和針對性。

2) 根據現場工業實驗結果表明，該治理措施有效地制止了沖擊礦壓事故的發生，必免了災害性事故的蔓延，安全生產做以保障，同時有著明顯的經濟效益。

參考文獻：

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關鍵詞：極淺埋 薄基巖 潰水潰沙 留頂煤 防治技術

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0073-01

1 工程概況

4205工作面位于石場灣煤礦二水平Ⅳ-2層煤，臨近采區無生產活動。煤層埋深37～43 m之間，頂板巖性差基巖層薄，為薄基巖區域。基巖區段上覆基巖薄，薄基巖上部為黃泥巖，屬于松散沙層；水文方面，上覆承壓水含水巖組，為工作面頂板間接充水含水層，局部為直接充水含水層，對開采威脅較大，故4205工作面為極淺埋薄基巖含水沙層工作面。（如圖1）

2 潰水潰沙機理分析

在淺埋煤層開采中，由于頂板受到開挖卸荷的直接影響，頂板出現拉破斷，在煤壁前方老頂的上部產生裂隙，隨工作面推進逐漸向下擴展，在工作面煤壁形成貫通裂縫。由于4205工作面極淺埋薄基巖區域基巖薄、采高相對大、上覆松散體，頂板基巖的繼續破斷會使老頂巖塊在工作面煤壁處全厚切落，且出現回轉、臺階下沉的現象，使原本閉合的裂縫張開，潰水潰沙通道形成；4205工作面開采至雨季時，含水層通過大氣降水補給，若裂隙帶波及到此處含水巖組，將給沙體提供足夠的水頭動力，工作面有發生潰沙潰水的危險，如圖2所示。

3 潰水潰沙防治技術

為有效防止4205工作面潰水潰沙災害的發生，采取了一系列有效的防治措施，保證了工作面安全回采。

3.1 疏、排水防治技術

在4205運煤、軌道巷薄基巖區域實施了21個疏放水孔工程，共計泄水量11000 m3；另外，沿兩巷均勻分布多臺大功率潛水泵，配置敷設Φ108排水鋼管兩趟，保證工作面綜合排水能力約為460 m3/h，有效的解決了頂板潰水問題。

3.2 開采方式防治技術（如圖3）

結合淺埋煤層來壓特點，4205工作面壓力顯現特點為兩端壓力小，中部壓力大。針對此情況，采取工作面“中部超前推進，兩端滯后”的方式，如圖3所示，將整體來壓變為分段式來壓，來壓顯現不明顯。

3.3 留頂煤防治技術

由于煤體自身有一定的硬度，留頂煤相當于間接增加了薄基巖的厚度，保證了薄基巖頂板的完整性，對頂板水也起到了很好的控制效果。進入薄基巖區段后開始留頂煤，沿薄基巖延伸方向，在超薄基巖區段留30～40 cm頂煤，在薄基巖區段以外可留20～30 cm頂煤，在頂板破碎劇烈地區可加大留頂煤厚度（50 cm），實現了4205工作面薄基巖區域的安全生產。

4 結論

通過分析4205極淺埋薄基巖含水沙層工作面潰水潰沙發生的機理，采取了疏、排水、“中部超前推進，兩端滯后開采”和留頂煤開采的措施，確保了水量在允許范圍內，將工作面整體來壓變為分段式來壓，保證了薄基巖頂板的完整性，起到了很好的潰水潰沙防治的效果，保證了4205工作面的安全開采。

參考文獻

[1] 錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制[M].北京：煤炭工業出版社，1992.

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關鍵詞：煤礦地質學；煤礦安全；礦物；巖石；地質構造；含煤巖系

文獻標識碼：A中圖分類號：TD17 文章編號：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071

煤礦地質學是地質學的一個分支，是專門研究煤、煤層和含煤巖系的地質特征及成因、分布規律的科學，主要內容有礦物與巖石、地質構造、煤的形成和含煤巖系、煤田水文地質。煤礦安全是研究煤礦安全生產的一門學科，內容包括煤礦五大自然災害防治：礦井瓦斯防治、礦塵防治、礦井火滅防治、礦井水防治、礦井頂板災害防治等理論知識。下文重點論述煤礦地質對礦井瓦斯、礦井水、頂板管理的影響。

1影響瓦斯含量的地質因素

影響瓦斯含量的地質因素有：（1）煤的變質程度，褐煤沒有產生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；長煙煤吸附能力低，最大吸附量為20～30m2/t；無煙煤吸附能力最強，最大吸附量達50～60m2/t。（2）圍巖和煤層的滲透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地質構造，斷裂構造，張性斷裂有利于瓦斯的排放，壓性斷裂不利于瓦斯的排放。褶皺構造，頂板為致密并未暴露地表時，瓦斯含量背斜頂部增大，向斜槽部瓦斯含量減小。頂板為脆性巖石且裂隙較多時，瓦斯含量背斜頂部減小，向斜槽部增大。（4）地下水活動，地下水的流動有利于瓦斯的擴散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（巖層）表面吸附水分子，減少對瓦斯的吸附。水分子占據了煤（巖層）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地層出露地表的程度越高，越利于瓦斯擴散。（6）煤層埋藏深度，瓦斯風化帶以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯壓力隨深度增加。影響煤與瓦斯突出的地質因素有：（1）煤層厚度，大于20cm煤層才會突出；煤層厚度增大，突出增大。（2）煤層埋藏深度，深度增加突出次數增多，突出強度增大，突出范圍擴大。（3）地質構造，地質構造帶控制突出范圍。（4）煤的力學性質，軟分層突出可能性大。（5）圍巖性質硬而且厚，突出危險性增大。（6）其他地質因素，巖漿侵入、煤的變質程度高突出易發生，涌水量大突出危險性要小等。

2礦井水文地質對礦井水的影響

煤礦開采中，地下水或地表水進入礦井的過程，稱為礦井充水。充水條件是水源和通道，是煤礦地質研究的內容。

2.1礦井的充水水源

大氣降水：（1）礦井涌水量隨季節的變化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滯后降水一段時間。（2）礦井涌水量的大小與地區有關。南方降雨多，礦井涌水量大；北方降雨少，礦井涌水量少。（3）隨著開采深度的增加，大氣降水對礦井涌水量的影響減少。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）季節性地表水由于是地下徑流，仍然對涌水量有影響。地下水按埋藏條件將地下水分為：（1）上層滯水：地表以下局部隔水層以上的水。范圍小，水量小，季節性，對開采影響不大；（2）潛水：地表以下，第一個穩定隔水層以上的水，對建井和露天煤礦影響較大；（3）承壓水：充滿兩個穩定隔水層且有壓力的重力水。煤礦開采水時，如果遇到這樣的水源，就會有大量水涌入，會造成礦井淹緊，如我國華北石炭二疊紀煤系的頂板奧陶系石灰巖水。按含水層性質將地下水分為：（1）孔隙水：松散巖層中的水，對建井和露天煤礦影響較大；（2）裂隙水：巖層裂縫中的水，對煤礦生產影響較大；（3）巖溶水：石灰巖、白云巖等可溶性巖石中的水，對煤礦生產帶來影響。老空水是采空區和廢棄巷道由于長期停止排水積存的水，其特點是：（1）來勢兇猛，短時間水量很大，常伴有有毒有害氣體，帶來惡性事故；（2）老空水是酸性水，腐蝕金屬設備；（3）如果和其他水源無水力聯系，容易疏干，否則不易疏干。

2.2礦井充水的通道

孔隙：如礫石、粗砂巖松散，存在空隙。導通性好，透水性強。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括風化裂隙、成巖裂隙、構造裂隙。而最嚴重是構造裂隙，包括節理和斷層。其中斷層破碎帶常是水源的通道和積水區，即可以導水也可以積水。溶隙：石灰巖、白云巖等可溶性巖石被水溶解，形成溶洞，互相導通。人為的充水通道：（1）封閉不良的鉆孔。導通地表水和煤層頂底板含水層水；（2）采礦活動采空區冒落產生的裂隙、煤層底板底鼓產生裂隙。導通地表水和煤層頂底板含水層水；（3）礦井長期排水，形成水位陷落漏斗。向外擴展，到達新的水源，使礦井涌水量增大。

3采煤工作面頂板管理

頂壓是地壓表現的主要形式，頂壓的大小主要取決于頂板巖石的物理力學性質。頂板事故分為掘進工作面頂板事故和采煤工作面的頂板事故。在掘進過程中，如遇到頂板破碎和壓力大，容易發生冒頂。當遇到斷層，褶曲的軸部的頂板破碎易發生冒頂事故，這些都和巖石的性質和地質構造有關，巖石強度低，受壓后易破碎。當臨近斷層由于受地應力的作用，頂板巖層破碎，出現斷層帶。背斜和向斜的軸部由于受地應力的作用，頂板巖層破碎。掘進工程中，由于空頂作業導致頂板冒落，破巖后未及時支護出的頂板，在頂板壓力的作用下就會冒落。采煤過程中，煤層頂板分為偽頂、直接頂、老頂，偽頂隨采隨落，直接頂在回柱或支架前移后垮落，應為煤層采高的2～3倍，冒落后充滿采空區。否則基本頂處于懸空狀態，隨著懸空面積增大，基本頂來壓，發生基本頂冒落。厚層難垮落的頂板，回柱放頂或支架前移，直接頂不冒落，形成大懸頂。到了一定程度，大面積來壓，造成工作面垮面。采煤過程中由于煤層傾角過大，支架會下滑、傾斜，導致冒頂。另外，影響礦塵產生量的地質因素主要有：（1）地質構造：地質構造破壞嚴重的地區，斷層、褶曲比較發育，煤巖較為破碎，礦塵的產生量大；（2）煤層賦存條件：同樣技術條件下，開采厚煤層比開采薄煤層的產塵量大，開采急傾斜煤層比開采緩傾斜煤層的產塵量多；（3）煤巖的物理性質：節理發育、結構疏松、水分低、脆性大的煤巖，開采時產塵量較大，反之則小。影響煤炭自燃的地質因素主要有：（1）煤的化學成分；（2）煤的物理性質；（3）煤層的地質條件。綜上所述，煤礦地質對煤礦安全有極大的影響，因此必須認真細致做好煤礦地質工作，研究影響煤礦安全生產的各種地質因素，為煤礦安全生產服務。

參考文獻

[1]陶昆．煤礦地質[M]．徐州：中國礦業大學出版社，2008．

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【關鍵詞】煤礦；沖擊地壓；防治

隨著煤礦開采向縱深發展，沖擊地壓也發生次數也隨之正比例增加。根據資料，國外主要產煤國家從20世紀80年代開始先后進入深部開采，如德國、英國、波蘭，這些國家很多煤礦都有煤層存在沖擊傾向，具有沖擊危險。隨著采深增大，這些國家的沖擊危險也越加嚴重。由于經濟建設需要，我國煤炭資源開發力度的加大，開采深度不斷延伸，越來越多的礦井出現了災害性沖擊地壓。目前我國煤礦以10～20m/a的采深增大速度，我國國有重點煤礦的平均采深已達到700m。由于采深加大，中國現已成為世界上除德國、波蘭以外煤礦沖擊地壓危害最嚴重的國家之一。隨著開采強度和采深的增加，現有沖擊地壓礦井的沖擊頻率和強度在不斷增加，沖擊地壓礦井數量還在不斷增加，沖擊地壓礦井分布范圍正日趨擴大，而且災害日趨嚴重。

1 沖擊地壓顯現特征與分類

1.1 沖擊地壓的顯現特征

一股情況，隙擴展后，將剩余能量以煤、巖沖擊到巷道形式進一步釋放。因此沖擊地壓具有以下特征。突發性：沖擊地壓發生前一般沒有明顯的宏觀前兆，相當多的沖擊地壓是由地質構造帶、殘留煤柱引發的，發生突然、猛烈。但持續時間短暫，難于事先準確預測發生時間、地點和強度。瞬時震動陛：沖擊地壓發生過程急劇而短暫，伴有巨大的聲響和強烈震動發生，一般不超過幾十秒。巨大的破 l生：沖擊地壓發生時，堅硬頂板斷裂后瞬間明顯下沉，但一般不冒落；有時底板突然開裂鼓起，大量煤體突然破碎并從煤壁高速拋出，堵塞巷道，損壞設備，還可能伴有嚴重的人員傷亡和巨大的財產損失。

1.2 沖擊地壓的分類

沖擊地壓按沖擊顯現巖體類別、沖擊源、釋放能量進行如下分類：依據沖擊的巖體類別將沖擊地壓分為煤層沖擊和巖層沖擊。煤層沖擊是頂板巖層受高應力作用產生巨大彈陛能作用于煤體，當彈l生能超過其極限強度后，煤體破碎拋出釋放剩余彈性能過程；巖體沖擊是高強度脆性巖石瞬間釋放彈性能，巖體急劇、猛烈拋出。

按沖擊地壓釋放的地震能大小分為微沖擊、弱沖擊、中等沖擊、強烈沖擊和災害沖擊。微沖擊表現為局部小范圍的煤巖體拋出和礦體震動，包括射落和微震。弱沖擊表現為少量的煤巖體拋出并產生局部破壞，伴有微小響聲和地震效應，但沒有造成嚴重破壞。中等沖擊是急劇、猛烈的破壞，拋出大量的煤巖體，產生氣浪造成巷道內支護設施移位、少量設備損壞。強烈沖擊能使巷道內數千米范圍內的支護設施破壞以及設備損壞，修復工作量很大。災害性沖擊使整個采區或—個水平的巷道發生坍塌，個別情況會導致整個礦井報廢。

2 煤礦沖擊地壓產生的原因

（1）煤巖層結構影響。發生沖擊地壓事故工作面頂板主要存在2種結構，分別是硬頂 更煤 更底和硬頂一薄軟層—煤層。這兩種地質條件是沖擊地壓發生的潛在條件。當誘發因素起作用時，煤層開采后就容易引發沖擊地壓事故發生。

（2）地質構造影響。沖擊地壓事故通常發生在斷層、褶曲、煤層傾角變化帶等地質構造區域內。地質構造周圍存在高應力，煤層開采后導致構造應力集中引發沖擊地壓發生。

（3）開采深度：隨著開采深度的增加，煤巖體蘊藏的彈性能也越大，當其超過煤層的極限抗壓強度，應力達到臨界破壞條件時，就可能發生沖擊地壓。例如唐山礦沖擊地壓全部發生在一530m以下，就證明了這點，而目發生的頻度和強度都隨著深度增加而增大。

（4）支承壓力：煤層開采后，在工作面煤體和圍巖中產生應力集中，形成支承壓力。在兩順槽超前范圍內承受較高的支承壓力，在鄰近采空區的煤體內，還要受到側向固定支承壓力的作用，尤其是兩側采空的煤巖體內，多種壓力相互疊加使煤體內的應力集中程度更高，易于發生沖擊地壓。

3 沖擊地壓預測技術

（1）宏觀判斷與礦壓觀測法?？疾爨彽V相同煤層發生沖擊地壓現狀，依據本礦開采條件與地質情況，判斷本區域沖擊地壓的發生、發展趨勢。采用頂板動態儀、液壓枕、測力計、鋼卷尺等常規礦壓觀測手段，觀測和記錄監測區域的頂板壓力、頂板下沉量、片幫、板炮、采空區懸頂等礦壓顯現現象，經處理分析后宏觀判斷監測區域的沖擊危險性。

（2）電磁輻射監測與鉆屑法。煤巖層沖擊地壓發生前，由于受應力作用會產生電磁輻射，通常在—個穩定范圍內；當沖擊地壓將要發生時，電磁輻射強度出現突變。實驗表明，煤巖沖擊、變形破壞的變形值釋放的能量與電磁輻射的幅值、脈沖數成正比。根據電磁輻射信號的強弱即可判斷沖擊地壓的危險陛。鉆屑法是指通過在有沖擊傾向煤層中打小孔徑鉆孔，根據打鉆時煤層每米深度排出煤粉量的多少，以及相關動力現象來預測沖擊地壓危險f生的一種方法。通過測量鉆孔煤粉量大小確定煤層應力狀態。

（3）微震與地音法。微震法主要是監測煤巖體內發生的微小震動，并對其進行分析解釋，當震動的幅值超過某一均值時，就容易引發沖擊地壓，利用此種方法來對沖擊地壓進行預測和預報。地音法是在監測區內布置地音探頭，由監測裝置連續自動采集地音信號，經實時處理加工成報告、圖表。通過對數據進行整理分析，判斷監測區域的沖擊危險程度。

4 沖擊地壓治理技術

（1）合理開拓布局，采用正確開采方法。井田和采區應有計劃的合理開采，盡量采用長臂采煤法后退式開采，并采用全部垮落法管理頂板；當煤層開采存在沖擊危險時，應首選開采保護煤層；同時合理安排煤層開采程序，防止形成“孤島”工作面。

篇(6)

內容提要本文主要介紹了對平煤集團十二礦三水平回風下山掘進工作面沖擊型動力現象的發生機理的初步認識及防治技術。通過對沖擊型動力現象的發生機理進行探討，從而采取針對性的防治措施，取得了明顯的效果，為其它掘進工作面沖擊型動力現象的防治提供了技術支持。

沖擊型動力現象是指在巷道掘進過程中，承受高壓的脆性煤體或巖體極限平衡遭到破壞，向自由空間突然釋放能量的動力現象，是一種嚴重威脅煤礦安全生產的動力災害，具有突發性和巨大的破壞性。

平煤集團十二礦目前的開采深度已經達到1100m，標高達到-775m，三水平回風下山施工至對應標高為-730m，垂深1100m位置時，發生了一次由沖擊地壓引起的巖石和煤與瓦斯動力現象，拋出大量的巖石和煤，涌出大量的瓦斯，并且造成巷道斷面縮小，鎦子發生位移。因此隨著開采深度的增加，沖擊地壓已經嚴重影響我礦的安全生產，成為又一種新的自然災害。

1、地質概況

己七三水平回風下山位于己七采區下部，南接二期回風下山下部，北至李口向斜軸部附近。該工作面設計長度2230m，標高－590m—-820m左右，垂深為890m-1200m左右，對應地面標高為180-370m。巷道布置在己15煤層之中，該工作面煤層賦存較穩定。正常煤層為原生結構煤，煤的破壞類型為II-III類，局部為Ⅳ類，煤層節理比較發育。煤層傾角在8-20°左右，平均12O。煤層頂板為深灰色砂質泥巖，底板為黑色泥巖，透氣性較差，性脆，煤層干燥，塑性差，不利于瓦斯的釋放。煤層瓦斯含量約18-25m3/t，掘進過程中絕對瓦斯涌出量約1.7－4m3/min。該面無大的構造分布。

2、沖擊型動力現象的特征

2009年11月29日凌晨3點45分，當三水平回風下山施工到距開口940m時，發生了煤巖與瓦斯突出,突出瓦斯量1600m3，煤巖量80噸，拋出距離7.7m.。

本次動力現象有如下特征：

1）拋出煤巖體充填巷道總長度7.7m，其中前4m為全巷道堆積，后3.7m為半巷道堆積，突出總量約為80t；

2） 拋出物上部為一層破碎巖石塊，無分選性，其內部有少量碎煤；

3） 從拋出的煤巖及堆積狀態看，無瓦斯通道；

4） 拋出物表面及后部未見浮塵堆積；

5） 經觀察，動力源主要來自巷道左側，巷道右側見煤壁外鼓0.24m；巷道頂板可見較大的向外沖擊力影響而導致的梯形梁及鋼筋網的明顯變形，錨索鎖頭松動，直接頂板發生明顯不均勻下沉，局部產生臺階錯動；兩幫梯字梁變形；底板溜子向巷道右幫偏移50，最大推移距離達到0.9m；

3、動力現象機理初步分析

從突出發生前瓦斯及突出危險性效果檢驗、突出發生過程、突出現場（無）風流痕跡、突出發生后瓦斯涌出量的變化，以及動力現象引起的巷道圍巖變形破壞特征表明，本次動力現象不是一次普通的煤與瓦斯突出。

3.1 沖擊特征分析

三水平回風下山掘進位置巷道埋深約1100m，巷道處于李口大向斜翼部下段，受構造應力影響嚴重，根據測算，該處巷道的原巖應力中垂直應力為σt=30MPa，最大水平應力大于σsmax=40MPa（圖1）；考慮到巷道開挖后圍巖應力重新分布引起的應力集中，巷道周邊最大應力可超過80 MPa以上，圍巖處于高應力狀態。該煤層頂板為厚7.8m的較堅硬致密的砂質泥巖，同時，煤層干燥而呈性脆，巷道掘進過程中圍巖可能達到或超過煤巖體的強度極限；脆性的巷道圍巖具有沖擊傾向性，高應力和硬脆的圍巖必然滿足沖擊地壓能量條件。

因此，可以認為，巷道開挖過程中，煤巖體處于極限應力狀態。也就是說，該段巷道具有沖擊危險性。

3.3 動力現象機理初步分析

為了探討動力現象發生機理，可以將圍巖系統視為頂板、底板、煤層組成的力學體系，其系統結構模型如圖2。煤層中開掘的巷道可視為被頂底板夾持彈性體。從極限平衡的意義上來看，煤體夾持出現于高應力作用的掘進頭，煤體夾持作用所產生的力學效應是：

——高應力、并在頂板巖層和煤層中儲存（積累）有相當高的彈性能；

——高壓帶和彈性能積聚區位于巷道周邊的應力集中帶；

——頂底板巖體和煤層處于極限平衡狀態；

——煤層系統失穩是由于頂板厚層彎曲斷裂釋放的彈性能引起。

上述四點表明，在煤體稍有擾動時，就可能導致煤體破裂。在動載荷作用下，煤體內部產生附加應力，并導致系統失穩；

煤體失穩形式主要決定于應力釋放類型和強度；從沖擊地壓的角度分析，若應力大小足以釀成一次沖擊地壓，則被壓縮的煤體將產生沖擊式的加速破壞，此時，在煤體中原有的結構弱面處或新破裂面處的強度急劇下降，煤體作為一個內部具有一定程度破裂的整體，在沖擊能的作用下，克服煤體與頂板的壓剪作用力，煤巖體破壞并快速拋入巷道內。

除了高應力對掘進頭產生的夾持壓力外，若煤體中若存在較高的瓦斯壓力，則瓦斯壓力伴隨煤體破裂而釋放出的瓦斯能則會降低由夾持而發生失穩的臨界；能量的疊加將使發生沖擊和煤巖突出更加容易、強度會更大。

本次動力現象位置，具備很高的原巖應力，巷道頂板為較堅硬的厚層砂質泥巖，煤層干燥呈脆性；己15煤層瓦斯壓力為2.85 MPa；因此，綜合上述因素，認為：在高原巖應力作用下，煤巖系統積聚大量彈性能，處在掘進頭處的煤體在頂底板巖層的夾持作用下，煤層中的高瓦斯壓力使煤巖體三軸強度被消弱，具有高瓦斯壓力的煤體，使夾持失穩極限值隨之減小，另外，掘進頭處，圍巖應力狀態的改變和抵抗能力的降低，使巷道圍巖系統處于極限平衡狀態，在爆破動載擾動力作用下，必然導致了本次煤與瓦斯動力現象。在這次動力現象中，可以明顯看出，地應力和沖擊地壓因素起主導作用。

根據上述分析，綜合沖擊地壓和瓦斯兩種因素，可將本次動力現象定義為：高應力作用下，以沖擊地壓為主導，沖擊地壓和煤與瓦斯共同作用下的復雜礦井動力現象。我們也可將其稱為：“沖擊地壓主導型煤與瓦斯突出”或“沖擊主導型突出”，簡單的也可以稱為“沖擊型突出”。

4、沖擊型動力現象的防治

為了防治沖擊地壓帶來的災害，在現有條件下以卸壓和改變巷道的應力狀態為主。

4.1防治沖擊地壓的卸壓措施

（1）巷道兩幫卸壓孔措施

巷道左幫每架施工兩個卸壓孔，一個孔與巷道施工方向夾角450，另一個孔與巷道施工方向夾角300，并且緊跟迎頭；巷道右幫每架施工一個卸壓孔，與巷道施工方向夾角450，同樣緊跟迎頭。卸壓孔孔深10m，孔徑89mm。左幫卸壓孔布置：上一個孔開口孔距煤層頂板0.5m，下一個孔開口距煤層頂板1.0m；右幫卸壓孔布置：開孔距煤層頂板0.5m。

（2）迎頭深孔卸壓（前探）鉆孔措施：

為了防治迎頭前方的沖擊地壓，同時起到前探孔的作用，進尺前在迎頭施工一排3個鉆孔，開孔位置為距煤層頂板0.5m?？咨?0m，孔徑89mm，保留10m超前距。

（3）迎頭淺孔卸壓孔措施

在打排放鉆孔時，在迎頭煤巖結合部，距煤層頂板0.2m處，施工一排4個鉆孔，孔徑89mm，孔深10m，孔間距1m，平行于煤層頂板，與巷道施工方向一致。

（4）高壓磨射流割縫措施

有選擇地對6個排放鉆孔進行高壓磨射流割縫，以加快卸壓和瓦斯釋放速度。在迎頭施工完排放鉆孔后，對上排的3號、5號孔、中排的12號、14號孔和下排的19號、21號孔實施高壓磨射流割縫。超前距5m。

4.2防治沖擊地壓加強支護措施

（1）錨索由三花布置改為雙排布置，滯后迎頭距離由原來的5m變為3m，確保頂板支護及時。

（2）頂、底角錨桿嚴格按設計進行布置，并新配置斜角托盤，以加強頂、底角的支護強度。

（3）及時安裝頂板離層儀，要求每天進行觀測，看是否有異常情況發生。

5、結束語

篇(7)

關鍵詞地質；災害；因素；系統；預報；防治；措施；

中圖分類號：F407.1 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

隨著人類活動的加劇和活動范圍的不斷擴大，工程建設造成的地質性破壞越來越多。我國幅員遼闊，國土面積廣大，孕育地質災害的自然地質環境條件復雜多變，自然變異強烈，不同地區人類工程活動的性質和強度也各不相同，因此所形成的地質災害的類型、發育強度及危害大小也差異甚大，已成為世界上地質災害多發的國家之一。我國災害種類多、災情嚴重、分布面積廣。

一、概念

地質災害是指由于地質作用和人為作用的單項因素或綜合因素，使地質環境產生突發的或累進的破壞，并造成人類生命、財產損失的現象或事件。

地質災害可分為狹義和廣義兩種。狹義上地質災害為地震、火山、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫、海水入侵、特殊土類災害等十幾種。廣義上主要包括狹義地質災害在內的三十余種災害。一般我們講的地質災害主要是狹義上的地質災害。地質災害防治工程學是基于地質工程學，以地質、地質環境和社會科學作為研究對象的特殊工程。它是區域調查、重點地質災害勘察、監測、防治工程可行性研究、設計、施工、監理與管理的一個反饋體系。

二、我國地質災害的特點

1、地質災害頻發的主要原因。近幾年來,我國的地質災害頻發,大致原因是因為全球氣候變化加劇,局面極端氣象異常；地球進入地殼活動頻繁期,造成地質變化劇烈；另外,人類對自然界資源的不正確開采與使用,對生態環境的破壞也是造成我國地質災害頻發的主要原因。

2、地質災害的特點。從近幾年的災害發生情況來看,我國的地質災害有三大特點:隱蔽性、突發性、破壞性。在地質災害發生之前,人們往往感覺不到災害發生的先兆,而后地質災害突然發生,使人們措手不及,大量地毀壞建筑物、農田、工廠、公路等,造成嚴重的人員傷亡,這些特點都使我國的地質防治工作難上加難,同時說明我國的地質防治工作迫在眉睫。

三、地災治理對策

在人類對地質損傷和地質災害認識的基礎上，通過對造成地質損傷的因素的經常性控制以減少災害發生或者采取措施使地質損傷減少到不致發生地質災害的程度，這個過程叫災害治理。由于地質災害的發生會對人民的生命財產造成巨大的損失，在實際治理工作中就應該采取措施避免這種損失或者把損失降到最低的程度。在相當長的一段時間內，人類對地質損傷的認識是微乎其微，對地質災害的認識又往往局限于天災人禍的范圍之內——視之為“洪水猛獸”，表現為在地質災害面前的束手無策，對地質災害的治理更是處于自發的狀態。直到自然科學發展到一定的程度，在人與自然相互影響的過程中人逐漸占據主導的位置，人類對地質災害治理才賦予了自覺的內容。

3.1泥石流

3.1.1基礎建設對泥石流形成條件的影響

基礎建設對泥石流形成條件的影響主要有以下幾個方面:(1)產生并加速松散固體物質的積累,露天開挖及坑采剝離山體速度較快,產生大量廢土,是泥石流源地的主要形成原因,另外基礎修筑公路破壞山坡植被,產生大量棄土,基礎選礦排出的廢渣也是泥石流物質來源。(2)增大了水體補給量?；A建設中植被遭嚴重破壞,改變了地面結構,調節雨水的能力顯著降低,匯流時間縮短,洪峰流量和洪水總量增大,暴發泥石流的可能性也增大;廢石、棄土堵溝成湖,蓄積了大量的水體。(3)基礎建設改變了地形條件,增強動力條件。大量的廢石、棄土堆放使山坡變陡,地面高差增大,從而加強了侵蝕能力;大量廢石、棄土壓縮溝床,增大流深和流速,也就增強了流體的動能和沖刷力,廢石堆放減少了過流斷面,使流體受壓縮,流速增大,側蝕和下蝕能力加強。

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減少災害的發生頻度,降低災害的危害程度。一般是攔擋、排導和支護措施。對物質來源即上游的廢石、棄土松散體進行攔擋,阻攔了泥石流的物質來源。修建攔擋壩或谷坊,同時,布置合理的排水措施,使土水分離。中下游進行排導,疏通溝道,防止沿途淤積漫流,沖毀田地,對沿途溝道邊坡進行支護,防止塌方和道路毀壞。合適的地點修建速流通道,加速泥石流的排導。

(2)生物措施:生物措施的治理主要目的一是治理水土流失;二是美化環境。

(3)生物措施和工程措施相結合:通過二者相結合，以達到減少或消除泥石流發生因素。

3.2巖體崩塌、滾石

當地面上開挖后,開挖區邊沿的山體高陡，巖體結理部分破壞，在自身重力和其上覆巖層的壓力作用下,產生向下的彎曲和移動。當頂板巖層內部所形成的拉張應力超過該層巖層的抗拉強度極限時,直接頂板首先發生斷裂和破碎并相繼冒落。接著是上覆巖層相繼向下彎曲、移動,進而發生斷裂和離層。隨著自然的侵蝕,日曬雨刷、巖溶，風化巖層影響范圍不斷深入擴大。當風化到一定的程度時,部分山體就會移動脫離，形成崩塌、滾石,從而危及地面上的人民生命財產的安全等。

對崩塌、滾石的治理方案很多,但較常用的方法是清除不穩定巖體，再掛網、噴漿，還有就是采用被動攔網的方法。

3.3滑坡

滑坡活動受多種因素影響,主要發生在雨季。而軟硬相間巖層,由于差異風化,堅硬巖體突出,由結構面切割或重力蠕變,堅硬巖體就會產生的崩塌、落石。地質構造發育使完整巖石被分割成割裂體,割裂體在誘發因素下失穩而形成崩塌,因此構造越發育,巖體越破碎,越易產生崩塌、落石。人為影響主要是開挖坡腳、改變應力場,使坡體內積存的彈性應變能釋放而造成應力重新分布,巖體產生卸荷裂隙,它們多張開且平行于邊坡面,并使原有裂隙擴展和張開,由其所切割的巖體,可能失穩而形成崩塌滑坡。

抗滑工程是防止山體滑坡不可缺少的一部分,尤其對于人們活動頻繁的就近坡體來說,意義非同尋常?？够こ贪ㄏ髌滦遁d、抗滑樁、抗滑擋墻、加筋擋墻、錨定板擋墻、預應力錨索擋墻、錨桿擋墻、錨桿格構、預應力錨索格構等?？够瑯洞蠼孛娣e排式抗滑單樁、抗滑鏈、鋼管樁、承臺式抗滑樁、抗洪樁、樁基擋墻、椅式擋墻、排架式抗滑樁、抗滑剛架樁、板樁抗滑樁和錨固樁、土質改良注漿、微型樁。

結束語

總之，在地質災害防治工作中,災后治理工作很重要，但是主要要做好災前預防工作,重視地質災害的試驗設備與技術的開發工作；制定相應的地質災害的分析、評價、計算工程理論的研究；開發先進的災害監測監控系統,在地質災害發生之前準確做到預警工作。除此之外,還可以從其他相關方面進行地質災害的防治工作,努力將地質災害的影響降到最小,將地質災害引發的損失降到最低。當人們注意到了環境對人類生存的重要性,懂得如何正確解決資源需求與保護人類生存環境的矛盾時,科學的地使用土地資源將被越來越廣泛地采用,以便人民更好地安居樂業。同時現有的技術手段完全可以避免基礎建設引發的不良地質災害的產生。

參考文獻

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[3]GB50021-2001巖土工程勘察規范[S].國家質檢總局(SBTS),2002

[4]地質工程手冊.中國知識出版社.2011