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煤矿生产地质条件与顶板事故关系分析王国俊（霍州煤电吕梁山煤电有限公司木瓜矿，山西 方山 033102）摘 要本文分析了煤矿矿井地质条件与顶板事故的关系，对顶板事故的概念、老顶与直接顶的相关概念，地质条件对顶板事故的影响进行了分析。
在此基础上，针对防治顶板事故的主要措施进行了分析，希望对矿井开采工作有一定的指导作用。
关键词煤矿 地质条件 顶板事故中图分类号 TD327；TD77+1 文献标识码A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2017.06.067Analysis on relationship between geological condition and roof accident in coal mineWang Guo-jun( Huozhou coal LuLiangshan Coal Co., Ltd. MuGua coal mine,Shanxi Fangshan 033102)Abstract: This paper analyzed the relationship between the coal mine geological conditions and the roof accident, introduced the concept of roof accident, the concept of the main roof and the direct roof, and the geological conditions on the roof accident analysis. On this basis, the main measures for the prevention and control of roof accidents are analyzed,It is hoped that there will be some guidance to the mining of the mine.Key words : coal mine geological condition roof accident收稿日期2017-02-27作者简介 王国俊（1966-），男，山西曲沃人。
煤矿地质构造与顶板事故的关系【摘要】煤炭是我国改革开放发展至今最重要的基础能源，为裂引发的缝隙会伴随着地质运动，进一步扩大，造成两侧岩层相我国基础建设贡献力量。
在煤矿开采过程中 , 有时会发生采掘工互疏远，这样就会对整个岩层的结构、走向带来影响，岩层之间作面顶板事故，造成人员伤亡，对煤矿安全产生造成极大危害。
的移动会造成不同形态错位，使得煤层所处的地质结构进一步复顶板事故产生的原因是多方面的 , 与矿山地质条件不清、生产技杂，从而对煤矿开采作业带来了极大的威胁，加大了煤层顶板事术管理、劳动组织管理、作业人员的安全意识等因素有关 .故发生率。
【关键词】煤矿地质构造；顶板事故 2.4 岩浆侵入与顶板事故doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.07.4038地质中岩浆侵入也是导致矿井顶板事故的一个重要原因。
岩引言浆的侵入不仅会破坏煤层连续性和完整性，而且岩浆所形成的岩体由于其边缘非常不规则，在侵入体前缘煤层中会出现特殊揉皱煤炭由于其不可再生性，最近几年，国家对其开发利用实施现象，进而形成紊乱且具旋涡状褶曲等小构造，从而给矿井顶板了高度关注和合理开采。
顶板事故是煤矿生产中较为多发的事故整体稳定性造成较大影响。
这种情况下，只有准确掌握岩浆侵入灾害，严重威胁井下人员和设备的安全，顶板事故的发生是与煤体的分布特征及规律，采取针对性支护，才能有效降低局部冒顶矿地质条件以及开采扰动等因素密切相关的，因此，顶板事故的现象的发生概率。
预防关键是要搞清矿井区域的地质构造，分析与事故发生的关系， 3 加强煤矿顶板事故防治的措施并在此基础上采取科学合理的安全保障措施。
3.1 准确掌握地质构造及顶底板特征1 煤矿开采过程顶板事故的主要类型分析煤矿生产企业要提高顶板事故防御能力，准确掌握地质构造煤矿开采工程中顶板事故的发生会对开采工作和矿工的生命及煤层顶、底板特征非常关键。
一方面，煤炭生产企业应在全面安全产生严重的威胁，因此，在井巷工勘察基础上，对地质构造及煤层顶、底程施工之前应对相应的地板特征进行全面分析，掌质条件进行调查和分析，提前做好防治措施，总结煤矿开采过程握其与顶板事故之间的关系，以采取针对性防御措施。
顶板事故在煤矿安全事故中占据非常大比例，是煤矿安全管理的重中之重。
而煤矿地质构造与顶板事故的发生存在较大关系，加强地质构造与顶板事故之间关系的研究有利于煤矿安全管理水平的提高，确保煤矿开采作业安全。
在开采作业之前，地下岩体结构较为完整和稳定，岩体内部应力处于平衡状态，但是随之开采作业的进行，地下岩体结构完整性和稳定性被破坏，岩体内部受理随之发生变化，防御不到位就很容易发生顶板事故，进而影响煤矿开采安全及正常进行。
1 顶板事故发生类型分析（1）局部冒顶事故。
局部冒顶事故是煤矿顶板事故的一种常见类型，通常发生在复合顶板断裂部位，主要原因有老顶断裂、支承压力场明显等方面。
复合顶板采用薄层结构，或是开采层埋藏深度、采高及开采宽度都较大，且采动应力场高峰深入壁前方，出现内应场，都会导致局部冒顶事故。
（2）压垮型顶板事故。
压垮型顶板事故，也就是顶板压垮支架等大面积垮塌事故，常发生在直接顶及老顶大面积来压过程中。
在实际煤矿井下开采作业环境中，当支架阻抗力不能与直接顶大面积运动作用平衡，顶板就会发生沉降，支撑能力也随之失去，这种情况下就会导致压垮型顶板事故。
另外，如果支架阻抗能力足够平衡直接顶沉降的作用力，但如果允许压缩量难以满足老顶沉降至给定变形位置状态的要求，同样会导致压垮型顶板事故的发生。
（3）推垮型顶板大面积垮塌事故。
这种类型的顶板事故主要也是发生在顶板来压过程中，主要分为老塘推垮、向壁推垮和沿倾斜方向推垮三种情况。
推垮动力来源于直接顶板自身、老顶裂断来压冲击等方面。
由于支架设计阻抗能力不足、支架架设质量较差等原因，使得直接顶与老顶分界层之间或复合结构直接顶分层间存在较大离层空间，导致失去层向运动摩擦阻抗能力缺乏，从而发生推垮型顶板大面积垮塌事故。
另外，老塘直接顶板冒落、直接顶板来压或在老顶来压导致下岩壁裂断等也会使得直接顶或其下部分层处周围出现割裂状态，进而导致该类型顶板事故的发生。
2 煤矿地质构造与顶板事故的关系分析（1）褶皱构造与顶板事故。
煤矿井下地质构造对煤层顶板事故的影响摘要：多数煤层顶板事故是由于地质构造不清而造成的，因此清楚掌握矿山开采范围内的地质构造对减少顶板事故具有积极重大的作用。
本文分析了煤矿生产过程中地质构造对煤层顶板事故的影响，并提出了一些相应的预防办法。
关键词：矿山；地质构造；煤层顶板；顶板事故0引言为防治顶板事故，满足煤矿安全生产、高产高效的要求，必须要以先地质预测，再结合物探及钻探等科技手段，最后通过现代化电子信息技术来探清本矿的地质构造，以此提供有力科学的地质保障，降低煤矿顶板事故的发生。
1.顶板事故的成因1.1地质构造对顶板事故的影响地层受力发生断裂，沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的构造。
在较大断层附近一般都会伴生着一些较小的断层及裂隙，其断层性质基本与大断层相同，这种情况在顶底板都是厚砂岩层时最为常见。
这些小断层及裂隙虽然落差小，不能影响煤矿工作面的正常开采，但是它将使煤层的顶底板产生破碎，如果这些小断层及裂隙较多，将对煤层工作面的顶板产生更大的危害，容易造成顶板事故的发生。
1.2褶皱构造对顶板事故的影响岩层在构造运动作用下，因受力而发生弯曲，一个弯曲称褶曲，如果发生的是一系列波状的弯曲变形，就叫褶皱。
褶皱的基本单位是褶曲。
褶曲是发生了褶皱变形的岩层中的一个弯曲，通常在地层受水平挤压力或者受水平挤压剪切力时产生。
煤矿开采的煤层在受各种构造应力的作用下，会产生各种各样的裂隙、节理等煤层内小构造。
尤其在褶曲的轴部，这种地质表现尤为明显，煤岩层的破坏程度也更大，当煤层在开采、掘进等生产过程中被揭漏就会更易产生脱落现象，甚至是发生片帮和冒顶等事故。
1.3断裂构造对顶板事故的影响在断层的作用下，将煤岩层分割开，两盘发生相对位移，使煤岩层不再具有岩层的连续性与完整性。
断层产生于各种不同构造中，在构造环境较复杂的煤矿矿区，伴随断层所产生的破碎带及其对顶板的破坏程度都较构造环境简单的矿区严重，因为破碎带的大小与破碎程度是煤矿顶板事故的一个主要影响因素,所以这类矿区更易发生顶板事故。
煤矿技术2016年12期︱311︱基于煤矿顶板事故与地质构造关系的研究彭 军贵州省水城矿业股份有限公司大湾煤矿西井生产技术组，贵州 六盘水 553000摘要：当前，我国大部分煤矿矿井的地质构造较为复杂，顶板极容易发生破碎的故障，其中，部分矿井的顶板坚硬，在掘进与采煤过程中，非常容易出现冒落的问题，进而诱发顶板事故。
根据相关调查不难发现，煤矿开采过程中引发顶板事故的根本因素还是地质构造，基于此本文重点就煤矿顶板事故与地质构造之间存在的联系及其防治对策展开了具体分析，仅供相关人士参考。
关键词：煤矿；地质构造；顶板事故；关系 中图分类号：TD82 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）12-0311-011 引言 当前，我国社会经济发展迅速，对于煤矿等资源的需求量不断增加，煤矿开采规模持续增大，于此同时安全事故层出不穷。
顶板事故作为我国煤矿开采中的一大常见事故，造成的人员、经济损失十分大，必须得到煤矿企业的高度重视。
顶板事故主要是因为采掘工作面冒顶而造成的，可分为人为原因、自然原因，后者主要表现为地质构造方面的问题，因此在煤矿开采作业中，加强地质构造调查研究十分必要。
此外，还应积极采取针对性措施，对采煤过程中存在的安全隐患进行全面的排除。
2 煤矿地质构造与顶板事故的关系 2.1褶皱构造与顶板事故 褶皱构造，是基于地质作用而产生的波状弯曲的构造形态，但是岩层整体上还是连续的、完整的。
站在地质力学的角度上来看，褶曲主要是受到的是水平挤压作用的影响，以致于煤层产生塑性流动。
在褶皱构造形态下，岩层不同程度的分布着一些裂缝、节理，尤其是在褶曲轴部节理裂隙发育，使得煤层充分暴露，最终由于吸水产生脱落现象，相应的轴部产状急剧变化。
若是煤层已经出现了严重的挤厚压薄情况，此时再想进行回采，难度十分大，支护困难，安全风险也较大，极易出现冒顶事故，威胁到作业人员的生命安全。
值得注意的是，褶曲轴部煤厚度也会发生突变，一旦出现厚度变大/小的情况，采用小眼掘进措施，就极易出现煤层跨落的危险。
地质条件与煤矿顶板事故的关系作者：葛鹏来源：《农家科技下旬刊》2014年第09期摘要：顶板事故的发生发展一般与矿山地质条件因素有关，其中自然地质环境和恶劣的地质条件是孕育惨痛顶板事故的根涯。
文章剖析了顶板事故的类型及其发生过程，并在此基础上分析研究煤矿地质构造与煤层顶板的关系，总结规律，进一步阐述防治煤矿顶板事故的对策措施，以期在实践中正确指导煤矿安全生产工作。
关键词：煤层顶板；顶板事故；地质因素；预防措施一、顶板冒落机理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。
在一定条件下，回采工作面的顶板下沉量和支架的支撑力成反比，顶板下沉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。
二、顶板事故发生的类型及过程（一）局部冒顶事故发生条件和发展过程。
具备下列开采条件，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。
（二）压垮型顶板事故发生的条件和发展过程。
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。
YF-ED-J7189
可按资料类型定义编号
煤矿地质构造与顶板事故关系分析实用版
In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment.
（示范文稿）
二零XX年XX月XX日
煤矿地质构造与顶板事故关系分
析实用版
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0前言
笔者通过对三明煤矿区2001～20xx年各类
事故情况分析，发现顶板事故所占比例大，占
事故起数比例的64.8％，是本地区煤矿的主要
灾害，冒顶事故对矿井安全生产危害极大。
因
此，从多角度和深层次剖析研究冒顶事故发生
的原因，认为，冒顶事故的发生，一般与矿山
地质条件、生产技术和组织管理等多方面因素
有关，其中自然地质环境和恶劣的地质条件是
孕育惨痛顶板事故的根源。
本文通过剖析地质构造与顶板的关系，总结规律，找到一种“科学预测，超前预报，事先防范”的预防顶板事故途径，以期在实践中正确指导煤矿安全生产工作。
1三明煤矿区地质构造与顶板特征
1.1地质构造特征
三明煤矿区地质构造复杂，区内断层、褶曲发育，伴生的小断层、小褶曲多，岩浆岩零星分布。
由于地质构造的作用，使该区煤层的赋存状况极为复杂，煤层的稳定性极差，形态万千、煤厚悬殊，基本上难以见到完整稳定的
煤层，多数煤层均以小煤包、藕节状、瓜藤状、鸡窝状煤层出现，煤层顶底板出现不协调起伏，围岩破碎。
以上地质构造特征使顶板管理困难，在煤矿掘进和采煤过程中随时随地都有构造带出现，容易引发冒顶事故，不利于安全生产。
1.2煤层顶底板特征
三明煤矿区煤层顶板主要特征是：硬度与韧性为弱，伪顶以炭质泥岩为主，厚度一般为0.1-0.3m左右，直接顶基本上以泥岩和砂质泥岩和粉砂岩为主，厚度一般为3-5m左右，老顶基上以石英砂岩、粗粉砂岩少量，砂质泥岩附层为为主，厚度20～25m，暴露后易冒落，加之
受复杂地质构造的影响，顶板十分破碎，容易引发冒顶事故。
1.3巷道围岩特征
将煤矿巷道围岩划分为5类，I类为非常稳定围岩，由较少裂隙、较少节理厚层状石英砂岩、粗粉砂岩、辉灰绿岩、石英闪长玢炭岩等组成；II类为稳定围岩，由较少裂隙、较少节理厚层状粉砂岩与砂质泥岩组成；III类为中等稳定围岩，由少裂隙，少节理粉砂岩、砂质泥岩组成；IV类为不稳定围岩，由节理、裂隙较多的泥岩与砂质泥岩组成；V类为极不稳定围岩，由节理、裂隙较发育的泥岩及松软泥岩组成。
三明煤矿区巷道围岩以III类、IV类和V
类为主。
2煤矿地质构造与顶板事故的关系
2.1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。
特别是在褶曲轴部往往烈隙、节理更发育、岩层破碎，煤层暴露后吸水脱落，同时其轴部产状变化急剧，煤厚发生急剧挤厚压薄现象，回采中不易支护，易发生片帮及冒顶事
故。
其次褶曲轴部煤厚度易突变(变厚或变薄)，小眼掘进时易发生煤层跨落事故。
2.2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（岩）层暴露后容易产生冒顶事故；还有一些顶断底不断或底断顶不断的小断层及层间滑动构造部位，由于受到构造应力的作用，围岩
易脱落，且脱落面积较大，没有预兆，也易发生顶板事故。
2.3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，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。
2.4煤岩组合与顶板事故。
煤层的顶、底板岩层的岩石性质、厚度、结构构造、岩石强度、含水性是煤矿生产中确定支护方式、采空区处理方法的重要依据，它们是引发顶板事故的重要地质因素。
由于煤系地层受到地质应力
及后期构造变动影响，煤岩层均已产生形变，导致围岩破碎，顶板多变不平整，煤层形态多变，经实践证实,通常易引发顶板事故的煤岩组合情况有：A、围岩节理和劈理发育地段，易产生煤岩层脱落伤人，尤其是雨季期间，水沿裂隙渗入，更易造成冒顶及跨帮事故；B、煤层伪顶完整性差，强度低，如果支护没有及时跟上，或支护手段、方式没有适应煤层顶板变化，也极易产生顶板事故；C、岩层胶结物以泥质、粘土质为主的，容易产生顶板滑移和冒顶事故；D、煤层厚度急剧变化地段造成顶板稳定性差，容易产生顶板事故；E、急倾斜煤层一旦发生局部冒顶时，由于顶板向下滑移，可能扩大成为大面积的冒顶；F、以沼泽相、泥炭沼泽相为主的煤岩组合，在原始沉积时部分沉积物
的表层可能发生风化，形成土壤层，高岭土化作用显著，这些地段容易发生冒顶；G、煤岩结构复杂的煤层中往往含有多层夹矸层，开采中易发生夹矸至上分层脱落伤人事故。
3防治煤矿顶板事故对策
3.1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，针对工作面具体的地质条件，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。
3．2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。
围岩的次生应力与原岩应力和侧压系数有关，应将巷道布置在顶板压力不会太集中，顶板稳定性较好的部位。
3.3强化现场管理及生产技术管理
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的防范措施，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。
3.4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。
要控制好采煤面顶板的稳定性，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，严格控制采煤面暴露面积和采空区高度等技术指标，使采煤面在地压稳定期间采完。
3.5搞好班组建设，充分发挥班组长在煤矿顶板管理中的作用
班组是煤矿安全生产工作贯彻落实的落脚点，是降低事故发生率的关键点。
队长和班组长是生产一线的指挥官、又是战斗员，接触生产一线的时间长，对井下情况、顶板情况、自然条件的变化、出现的难点问题等最早知道。
必须充分发挥班组长作用，切实加强班组建设，加强班组长的培训和安全教育，提高他们的业务素质和安全管理水平，使他们在生产一线出现安全隐患时，能够正确判断，及时果断处理，避免顶板事故的发生。
4结语
自然地质环境和恶劣的地质条件是孕育惨
痛顶板事故的根源。
广大生产技术人员必须对矿区地质构造和顶底板特性认真研究，掌握其与顶板事故的内在联系，采取符合本矿区实际的科学对策，煤矿顶板事故可以得到有效防范。
