天湖山煤矿区局部冒顶片帮事故多发的地质特性原因分析及防范对策

黄长昌

天湖山煤矿区局部冒顶片帮事故多发的地质特性原因分析及防范对策

黄长昌

永春县煤炭工业公司

近几年的事故统计分析表明，局部冒顶片帮事故是天湖山煤矿区的的主要事故类型，比例高于省内其它矿区，该文尝试从天湖山地质构造特性分析入手，探讨局部冒顶片帮事故多发的原因，从而找出有针对性的解决办法。

煤矿 地质构造 安全生产事故 顶板管理

天湖山煤矿区位于福建省中部戴云山脉南段，大部分在永春县境内，由4个矿区20个井田组成，矿区面积58km2，是福建省东南沿海唯一的产煤区，号称“闽南煤都”。矿区从1956年开始建矿，改革开放后逐渐达到开采高峰，现在年产原煤约250万吨，主要销往泉州、莆田和厦门等沿海经济发达地区，是永春县的经济支柱之一。煤矿开采为当地经济发展做出了重大贡献，但是频繁发生的矿难却让煤矿工人付出鲜血甚至生命的代价。天湖山矿区的主要事故类型有自身的特点，本文从近几年的煤矿事故统计数据入手，分析局部冒顶片帮事故多发与天湖山矿区地质构造特性之间的关系，及我们应采取的对策。

1 天湖山煤矿区主要事故类型

1.1 煤矿事故类型以局部冒顶片帮事故为主

天湖山矿区内县矿、乡镇煤矿2001~2005年共发生70起事故，死亡74人，其中冒顶片帮事故56起，死亡59人，分别占事故起数和死亡人数的80％和79.7％；中毒窒息事故4起，死亡5人，分别占事故起数和死亡人数的5.71％和6.76％；放炮事故4起，死亡4人，均占事故起数和死亡人数的5.71％；触电事故2起，死亡2人，均占事故起数和死亡人数的2.85％；运输事故4起，死亡4人，均占事故起数和死亡人数的5.71％。70起事故中，1次死亡2人的仅有4起，占起数的5.71％，其余94.29％的事故都是1次死亡1人的事故。这期间的统计数据与1983~2005年的长期统计数据基本一致。因此，可以认为因冒顶片帮而导致的顶板事故是天湖山矿区煤矿事故的最主要类型。

1.2 局部冒顶片帮事故发生地点分析

现对56起局部冒顶片帮事故发生的地点及事故性质做进一步分析：

发生在采煤工作面及其附近的有26起，死亡28人，分别占该类事故起数和死亡人数的46.4％和47.5％；

发生在掘进工作面及其附近的有15起，死亡16人，分别占该类事故起数和死亡人数的26.8％和27.1％；

发生在维修巷道作业场所的有12起，死亡12人，分别占该类事故起数和人数的21.4％和20.3％；

其它场所发生顶板事故的有3起，死亡3人，分别占该类事故起数和死亡人数的5.4％和5.1％，主要是误进采空区、坐在巷道边吸烟等意外顶板事故。

在采煤顶板事故中，有2起是违章偷采保安煤柱而发生的。

在采掘及维修作业过程中，有9起（占16.1％）发生在作业地点周围有采空区的地方，一定程度上受到采动影响。

在采掘及维修作业过程中，有3起发生在无监护、单人作业的环境之下。

在维修作业过程中，有4起（占维修作业顶板事故的33.3％）发生在小井口和运巷口。

从以上分析可知，局部冒顶片帮的主要发生地依次为采煤工作面及其附近、掘进工作面及其附近和维修作业场所，分别占该类事故起数和死亡人数的94.6％和94.9％。

2 局部冒顶片帮事故多发的地质特性原因分析

2.1 煤田地质构造特点

天湖山煤田地质构造复杂，褶曲、断裂发育，在漫长的成煤历史时期，经受了多次地质构造运动，使其地质构造景观千姿百态，煤层形变尤为剧烈，各种褶曲一应俱全，褶曲规模及幅度大小不一。该煤田由于受到后期地质构造运动的改造，广泛发育缓倾角断裂，F31断层为其代表，控制面积29.5km2，水平推覆距离＞5km。该断层上下盘的构造形态具有不同的特点：下盘以轴向北东、向南亦向北倾伏的线状紧密褶皱为主，煤层在倾向上厚薄变化频繁，稳定性差；在走向上稳定性相对较好，断层较少，主要有北北东向斜切正断层和北西向张性阶梯状正断层。由于强烈褶皱的影响，不少临界厚度的极薄煤层发生成煤物质的塑性流动，在空间走向上形成一系列厚煤带，使得一些原先为不可采的极薄煤层具备一定的工业利用价值，从而提高了整个矿区资源利用率。F31断层上盘属于同一时代的含煤层组，总体倾向北西，倾角变化剧烈，局部褶曲发育，北西向和北东向断层多，煤层产状在走向和倾向上的变化都很大。

缓倾角断裂在天湖山煤田的南北两翼广泛发育，造成德化曾坂矿区和安溪剑斗矿区仅剩龙岩组第三段地层，含煤性降低；地质构造景观以单斜构造为主，但在走向和倾向上的变化都比较大，斜交断层十分发育。

2.2 煤层顶底板特性

由于天湖山煤田为福建最靠东侧“东南古陆”（古老的花岗岩古陆）的一个煤田，因而地层中SiO2总含量超过省内其它煤田，导致地层中砂岩比例明显高于其它煤田。这也就是天湖山矿区各煤矿均以刚性地层为主，岩层一般比较坚硬，岩石力学强度比较大，软弱地层比例小。即矿区内地层以粉砂岩、细砂岩等刚性岩层为主，而泥岩、炭质泥岩等软性低强度岩层比列不大，且褶皱构造发育，又广泛存在煤层压薄带，最大限度地降低了冲击地压的威胁，有利于顶板管理（见表1）。

表1 天湖山矿区巷道围岩稳定性分类表

矿区由以砂岩、粗粉砂岩、细粉砂岩、砂质泥岩和泥岩及煤层组成的多个沉积旋迥形成二迭系下统童子岩组煤系地层（P1ｔ1），主要含煤段为第一段和第三段，总计含煤70多层，其中可采煤层有64、63、62、60、59、54、53、41、37、29、22、16、13、10号等十多层煤层；另还有61、52、51、47、43、36、30、9号等局部可采煤层。除了个别煤层以外，其它绝大部分煤层的顶、底板岩性差别不大。煤层直接顶一般为细粉砂岩，老顶为粗粉砂岩或细砂岩，其伪顶一般为薄层状泥岩或炭质泥岩。而煤层直接底板一般为薄层状炭质泥岩过渡到细粉砂岩，老底一般为粗粉砂岩或细砂岩（见表2）。

表2 天湖山矿区29号煤层顶底板示意图表

2.3 局部冒顶片帮事故多发与地质构造特性的因果关系

本矿区以褶皱构造为主要地质构造特征，煤系地层以坚硬和次坚硬岩层为主，加之煤层的不稳定性造成采区中广泛存在的压薄不可采点（包括不可采带），以及断层的发育等所有这些因素，都对地质应力起着分散和消解作用，因此，本矿区矿压显现历来不明显，也没有发生过大的矿压危害。矿区褶皱和断裂构造发育的地质构造特点，使煤层顶底板的完整性受到破坏，顶底板产状变化剧烈，节理裂隙发育，透镜状伪顶广泛分布，井下断层破碎带随处可见，矿井内难以形成正规的采煤工作面，多数采煤工作面只能采用残采法采煤，给采煤工作面的顶板管理和掘进巷道的顶板管理造成很大困难。由于岩性坚硬，顶板较好，导致该区基本上为裸体巷道，工作面空顶作业较为普遍，这是导致局部冒顶片帮事故成为本区最主要事故类型的主要原因。

3 局部冒顶片帮事故防范对策

3.1 完善顶板管理保障机制

3.1.1落实各项制度

要转变本区围岩好、不易发生顶板事故的错误看法，主要措施是落实责任制。完善安全生产管理机构，健全安全生产责任制，将具体责任逐级分解、明确到个人。在顶板管理方面，主要要落实敲帮问顶制，安全员下井跟班制和“四级确认制”，要转变管理方式，做到以制度管人、管事，用制度来控制顶板事故的发生。

3.1.2强化现场控制

建立顶板管理“四级确认”制，即作业者本人、班组长、安全员、安全生产管理人员共同对作业场所的顶板管理进行把关确认。顶板处理和支护由有经验的工人负责，班组长负责现场指挥和检查，安全员负责跟班作业并对班组长的工作进行检查，安全生产管理人员对安全员的工作进行检查，形成一级对一级确认，一级对一级负责的现场控制机制。具体作法是在现场配备一本顶板管理记录薄，四级人员按各自职责填写工作情况，并签字确认，记录薄每月一本，保存建档，并做为奖惩的主要依据。

3.1.3落实奖惩措施

制度的落实有赖于奖惩措施的真正实施，否则只能成为一纸空文。煤矿安全生产管理机构应定期组织安全生产检查，在查找隐患的同时，对个人在顶板管理方面的工作职责进行评估，不尽责的，可以当场提出批评，表现突出的，也可以现场给予表扬，定期或是在重要的节日兑现奖惩办法。

3.2 支护对策及注意事项

3.2.1采煤工作面支护对策及注意事项

采煤工作面一般可采用点柱支护，局部顶板破碎带或厚煤带采用木垛支护，若采用点柱支护，则要“穿鞋戴帽”，点柱支护的密度视顶板完整程度、伪顶发育情况而定，一般柱距1m。压薄带常留作为“密集支柱”使用。

良渚反山遗址12号墓玉钺一套3件，其中钺通长70厘米，上端宽14.4厘米，刃部宽16.8厘米，最厚0.9厘米，孔径0.53厘米。此钺南瓜黄色，有透明感。上部有孔，但很小，显然，不是用来悬挂和捆扎用的，那么，它到底作何用？是装饰，还是别的？不得而知。

该矿区伪顶一般为薄层状泥岩或炭质泥岩，容易冒落，应严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业，坚决制止“三违”现象的发生。

3.2.2巷道支护对策及注意事项

本矿区一般为全岩石门，因岩层完整，岩性坚硬，多采用裸体自然拱，不须另外加以支护。遇到穿越煤层或破碎带时，以喷浆支护或以水泥砌碹永久支护。对裸体自然拱巷道,平时应加强检查，及时清除危石或浮石。

半煤岩巷道一般应采用木棚架支护，若煤层比较薄，顶底板比较完整，可以斜撑或以水平点柱代替木棚架支护（本矿区煤层变质程度高，都为硬质块煤），有条件的，用金属支架进行支护更为理想。若煤层较厚且顶底板较破碎时，应以前探梁临时支护。

三岔口处因巷道暴露面积大，一般应采用水泥砌碹支护；上山小井开口处同样是顶板管理的重点部位，一般应采用木棚架支护。

矿区内从未发生过冲击地压灾害，以上巷道支护方法一般可以满足巷道支护要求，问题的关键是根据巷道所处围岩选择正确的支护形式。

3.2.3巷道维修安全对策

巷道维修必须坚持由外向内、逐架进行的原则，将巷道内的积水、淤泥、浮煤、矸、木材等杂物清理干净，保持巷道畅通，必要时应先采取临时支护措施，防止冒顶伤人或堵人，在作业全过程中应有专人观察顶板，处理巷道大冒顶时，必须由有作业经验的工人进行。

3.3 强化培训，提高工人素质

3.3.1转变安全观念，提高安全意识

转变安全观念不应是一句空话，要用责任制去保障，用奖惩制度去落实。顶板事故是本区最主要事故类型，应将顶板管理作为本区安全生产工作的首要任务。本区围岩稳定，容易使人产生麻痹思想和侥幸心理，应努力克服。

3.3.2建立适合实际的安全培训机制

本区从业人员流动性大，安全培训容易产生短期行为。对企业来说，有些工人刚培训完，第二天可能就走人了；对工人来说，培训没有效益，要么上课不听，要么干脆旷课。因此有必要在矿区建立一个培训中心，常年组织各类培训，新工人只有在培训中心培训合格并取证后，才能到煤矿就业。这样就能解决未培训先下井、重复培训、不培训等问题，培训质量比较有保证。

3.3.3加强防护技能的培训

井下作业尽管科技含量不高，但危险性大，工人需要注重掌握综合防护技能，比如打眼工光会打眼不行，还要学会顶板的确认、机电安全知识和自救互救知识。有必要对工人进行级别评定，级别跟工资待遇挂钩，让级别高的工人帮带级别低的工人。加强现场培训，平时注重一事一训，让受训者直接参与，让受训者及时受到指正。工人级别的评定，也有助于提高工人学习业务知识的积极性，有助于建设稳定的职工队伍。

[1] 胡仲超,周亦斌.泉州市煤炭志.1994.

[2] 吴再生,刘禄生.井巷工程[M].北京:煤炭工业出版社,2004.

[3] 曹允伟,等.煤矿开采方法[M].北京:煤炭工业出版社，2004.