辽宁石油化工大学 陕西省渭南市 714000
摘要：针对小构造对煤矿掘进和采煤的影响进行分析，在煤矿掘进和采煤过程中所出现的多数事故，主要是煤层中或者顶板上面出现的不均匀地质构造引起的。当工作人员遇到小的地质构造时，操作者往往不够重视，使其小的地质构造往往引起顶板事故。大多数的顶板事故是由于煤层中或顶板上不均匀地质构造引起的。掘进和采煤过程中碰到小的地质构造时，操作者往往不够重视，使其小的地质构造往往引起顶板事故。所以分析小构造对煤矿掘进和采煤的影响和提出具体防范措施具有重要意义。
关键字：小构造；掘进；采煤；影响
前言：长期以来，由于相关工作人员对煤矿掘进过程中的地质构造状况不是足够重视，进而导致相关预防及防范工作不是十分到位，这也就在一定程度上给煤矿采集事故的发生埋下了一定的隐患。为此，煤矿开采相关工作人员应进一步增强对小地质构造相关地形的了解和认识，进而为预防和降低煤矿采集事故提供一定的前提与保障。
一、概述
煤矿顶板事故是指井下采煤过程中，煤层顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中断等灾害事故。冒顶事故危害很大，据统计，冒顶事故占其他事故数的60%以上，伤亡人数占40%左右。而大多数的顶板事故是由于煤层中或顶板上地不均匀质构造引起的。掘进和采煤过程中当碰到大的地质构造时，一般都会制定具体有效的预防措施和应急预案，防止顶板事故发生；而当碰到小的地质构造时，却往往引不起现场操作者的足够重视，导致未及时上报、或未采取有效措施防范，因此，引起顶板事故的可能性增大。
二、小地质构造的常见类型
（一）小断层
在煤矿作业中，小断层十分常见，其特征主要表现为：煤层顶板或底板位移现象明显；在小断层影响下，煤层厚度逐渐变薄时，尖灭现象明显；煤层厚度逐渐增大时，而又极易出现岩石楔子现象；煤层逐渐消失时，岩石越来越多，煤层顶底板岩性变化显著。在煤矿作业中，倘若岩石带发生揉皱情况，那么就表示煤矿裂隙位置处岩体出现位移。这些现象的发生，均是断层的常见特征。
小断层落差不大于4.5m，在煤矿掘进与采煤作业中，小断层、小裂缝、逆断层现象非常普遍。正断层的特点为下盘上升、上盘下降，与其他断层结构相比，正断层的稳定性与平整度较好。逆断层特点是倾斜角大，并且小褶皱现象十分严重。所以，巷道支护作业具有很大的难度，尽管巷道支护可以取得良好的效果，但在地质条件的影响下，必然会使巷道支护稳定性越来越差。煤矿岩层荷载外部挤压力较大，非常容易出现层滑问题。煤层层理不清晰，再加上应力作用集中，导致煤矿岩层局部破裂现象非常普遍。
（二）小褶皱
在向斜结构、背斜结构中，小褶皱发生频繁。在煤矿掘进与采煤作业中，煤层顶板构造主要为挠曲构造，其具有规模性、不规则等特征，导致巷道支护周边煤矿岩层经常产生塑性变形，甚至出现冒顶事故，对于作业人员而言，具有很大的威胁性。所以，作业人员必须对此现象予以高度重视，结合实际情况，提出有效的预防与解决办法，以此提高煤矿生产效率。
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（三）复合顶板
煤层顶板类型主要有三种，即直接顶、伪顶、老顶。在煤层顶板中多存在着薄煤线，一般来说，此种结构经常位于直接顶和伪顶的接触面。复合顶板主要是由薄岩层与多层煤线组合而成，倘若在此结构内部建设巷道支护，必然会对其稳定性产生影响。所以，在煤矿掘进与采煤作业中，必须对复合顶板形式予以高度重视。
三、小构造的影响不容忽视
掘进和采煤过程是打破原岩应力平衡的过程，它会引起岩体内部应力的重新分布，使煤层和顶板发生不同程度的变形，或使巷道和回采工作面周围的煤岩发生破坏。存在小地质构造时，相应应力变化也会明显地在掘进和采煤过程中显现出来。此时，如果顶板管理不当、支护质量不好、压力继续增大、岩石变形超过弹性变形极限，就会出现断裂、垮落、片帮局部冒顶。经过多年现场观察和分析研究，小地质构造的影响主要有：（1）回采过程中，遇到小地质构造时，煤层和顶板在围岩压力的作用下会出现不同程度的变形、破碎，容易形成局部冒顶。特别是在放顶煤回采工作面，煤层和顶板破碎后沿架前煤壁垮落，给顶板形成一定空间，很易造成顶板大面积垮落或支架上方悬空，甚至出现倒架危险，给安全生产带来很大隐患。（2）掘进过程中，遇到小地质构造时，往往会发生局部冒顶，形成巷道高冒区，容易造成瓦斯积聚，给安全生产带来重大隐患。（3）掘进过程中，煤层和顶板有时未发现异常，有些地方的顶板很平整，尚未看出小地质构造的预兆；但在打顶板锚杆和锚索时，钻机的钻进速度明显比平时的速度要快，这会说明煤层顶部隐藏着小地质构造；这种隐藏的小地质构造更可怕，更容易引发冒顶事故。所以这种隐藏的小地质构造必须引起高度重视。
四、全面制定相应的预防措施
（一）采煤工作面局部冒顶的预兆和预防措施
采煤工作面局部冒顶事故发生之前，常有以下预兆：顶板裂缝、裂隙张大增多，有掉碴、掉矸，煤层与顶板接触面上有矸石片不断脱落，淋头加大等情况。预防措施：采用浅截深割煤，一次截深不超过
0.5m；采煤机割煤后要及时移架，或采用超前柱金属顶梁补打临时支护，减小控顶距离。可弯曲输送机在整体移动时，容易破碎的顶板，可能造成冒顶。因此，采取相应措施：要按常规操作顺序移动；实行边移机、边回临时支柱、边支基本支柱，把空顶时间缩小到最小限度，并在顶板破碎处先打上托板后再移机。工作面的上、下出口控顶面积较大，裸露时间较长，在超前支承压力作用下，顶板下沉量大，设备移动时反复支撤。因此，这些地段顶板容易破碎，一般采取上、下顺槽中超前工作面架抬棚，有时还要加打密集支柱或木垛支护。
（二）掘进过程中局部冒顶的预兆和预防措施
掘进过程中局部冒顶事故发生之前，常有以下预兆：顶板裂隙内卡有活矸，并有掉碴、掉矸现象，先小后大；煤层与顶板接触面上，有很薄的矸石片不断地脱落；预防措施：顶板、巷帮支护必须紧跟迎头，不允许任何滞后，必须坚持“掘一排、支护一排”原则。配备必要的矿压观测手段，观压观测每隔50m安设一顶板离层仪，要安排专人按要求安设、观测，并做好记录。巷道地质条件发生变化时，应按变化程度，调整支护参数或采取应急措施及时处理。掘进时，片帮或冒顶会使巷道超宽或超高，必须根据具体条件补打临时支护。
（三）遇到隐藏的小地质构造时的预兆和预防措施
遇到隐藏的小地质构造时的预兆：打顶板锚杆和锚索时，感觉出锚杆的钻进速度明显要比平时的速度要快；打好锚杆和锚索后，出现淋水，有时淋水会很大。预防措施：掘进工作面要制定相应的制度，对出现类似的情况，必须进行汇报和登记，并进行挂牌管理。打好锚杆和锚索后，立即补打其他类型的支护，工作面必须配备其他类型的补强支护材料。
小结：总而言之，本文的论述是沿着一条粗浅的脉络阐述，在实践工作作业中应当切实抓住容易冒顶的薄弱环节，针对采煤和掘进过程中所出现的任何问题，都需要进行详细认真的分析，工作人员必须要做好行之有效的想应对措施。发生顶板事故，有些是属于对客观事物认识有限，而更多的则是工作中的缺点和错误造成的。其主要原因是思想不集中、麻痹大意，对地质构造不清、地压规律不明，支护质量不好、检查不及时。因此，通过本文对小地质构造的论述，在做好上述各项工作的同时，应要切实抓住容易冒顶的薄弱环节，坚持必要的敲帮问顶制度、验收支架制度、岗位责任制度、以及认真做好移架放顶制度等预防冒顶的相应措施。再者，研究事故发生的具体原因及规律，有针对性地采取有效措施是预防事故的重要任务。
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[4]商来军.小地质构造对煤矿掘进和采煤的影响与应对措施[J].黑龙江科技信息，2015（07）.
论文作者:王春磊
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第06期
论文发表时间:2019/6/21
标签：顶板论文; 煤层论文; 地质论文; 煤矿论文; 事故论文; 断层论文; 工作面论文; 《工程管理前沿》2019年第06期论文;