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煤礦地質構造與頂板事故關系分析

  
評論: 更新日期:2011年04月16日

 0前言
  
  筆者通過對三明煤礦區(qū)2001~2005年各類事故情況分析,發(fā)現(xiàn)頂板事故所占比例大,占事故起數(shù)比例的64.8%,是本地區(qū)煤礦的主要災害,冒頂事故對礦井安全生產危害極大。因此,從多角度和深層次剖析研究冒頂事故發(fā)生的原因,認為,冒頂事故的發(fā)生,一般與礦山地質條件、生產技術和組織管理等多方面因素有關,其中自然地質環(huán)境和惡劣的地質條件是孕育慘痛頂板事故的根源。本文通過剖析地質構造與頂板的關系,總結規(guī)律,找到一種“科學預測,超前預報,事先防范”的預防頂板事故途徑,以期在實踐中正確指導煤礦安全生產工作。
  
  1三明煤礦區(qū)地質構造與頂板特征
  
  1.1地質構造特征
  
  三明煤礦區(qū)地質構造復雜,區(qū)內斷層、褶曲發(fā)育,伴生的小斷層、小褶曲多,巖漿巖零星分布。由于地質構造的作用,使該區(qū)煤層的賦存狀況極為復雜,煤層的穩(wěn)定性極差,形態(tài)萬千、煤厚懸殊,基本上難以見到完整穩(wěn)定的煤層,多數(shù)煤層均以小煤包、藕節(jié)狀、瓜藤狀、雞窩狀煤層出現(xiàn),煤層頂?shù)装宄霈F(xiàn)不協(xié)調起伏,圍巖破碎。以上地質構造特征使頂板管理困難,在煤礦掘進和采煤過程中隨時隨地都有構造帶出現(xiàn),容易引發(fā)冒頂事故,不利于安全生產。
  
  1.2煤層頂?shù)装逄卣?br />   
  三明煤礦區(qū)煤層頂板主要特征是:硬度與韌性為弱,偽頂以炭質泥巖為主,厚度一般為0.1-0.3m左右,直接頂基本上以泥巖和砂質泥巖和粉砂巖為主,厚度一般為3-5m左右,老頂基上以石英砂巖、粗粉砂巖少量,砂質泥巖附層為為主,厚度20~25m,暴露后易冒落,加之受復雜地質構造的影響,頂板十分破碎,容易引發(fā)冒頂事故。
  
  1.3巷道圍巖特征
  
  將煤礦巷道圍巖劃分為5類,I類為非常穩(wěn)定圍巖,由較少裂隙、較少節(jié)理厚層狀石英砂巖、粗粉砂巖、輝灰綠巖、石英閃長玢炭巖等組成;II類為穩(wěn)定圍巖,由較少裂隙、較少節(jié)理厚層狀粉砂巖與砂質泥巖組成;III類為中等穩(wěn)定圍巖,由少裂隙,少節(jié)理粉砂巖、砂質泥巖組成;IV類為不穩(wěn)定圍巖,由節(jié)理、裂隙較多的泥巖與砂質泥巖組成;V類為極不穩(wěn)定圍巖,由節(jié)理、裂隙較發(fā)育的泥巖及松軟泥巖組成。三明煤礦區(qū)巷道圍巖以III類、IV類和V類為主。
  
  2煤礦地質構造與頂板事故的關系
  
  2.1褶皺構造與頂板事故。褶皺構造是巖(煤)層在地質作用力的影響下,產生變形而形成波狀彎曲且未失去連續(xù)性的構造形態(tài)。從地質力學分析,褶曲一般是水平擠壓力或水平擠壓剪切力作用形成,煤層要發(fā)生塑性流動或滑動,巖層受構造應力的作用,不同部位會產生一系列的裂隙、小斷層、節(jié)理等內部小構造。特別是在褶曲軸部往往烈隙、節(jié)理更發(fā)育、巖層破碎,煤層暴露后吸水脫落,同時其軸部產狀變化急劇,煤厚發(fā)生急劇擠厚壓薄現(xiàn)象,回采中不易支護,易發(fā)生片幫及冒頂事故。其次褶曲軸部煤厚度易突變(變厚或變薄),小眼掘進時易發(fā)生煤層跨落事故。
  
  2.2斷裂構造與頂板事故。由于斷層的存在,使煤、巖層斷開,兩側巖塊相對位移,破壞了煤層的連續(xù)性。斷層廣泛發(fā)育于不同構造環(huán)境中,類型很多,特別是構造復雜的礦區(qū),其斷距、破碎帶大小不一,對圍巖破壞程度也不同,破碎帶是產生頂板事故的主要部位;另外,常在斷層兩側出現(xiàn)牽引褶曲、揉皺、擠壓和破碎等現(xiàn)象,煤層和頂、底板中裂隙也顯著增加,且常導致煤層厚度突增或壓薄,生產中該部位煤(巖)層暴露后容易產生冒頂事故;還有一些頂斷底不斷或底斷頂不斷的小斷層及層間滑動構造部位,由于受到構造應力的作用,圍巖易脫落,且脫落面積較大,沒有預兆,也易發(fā)生頂板事故。

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