矿井工作面顶板透水安全控制技术研究

冯 亮，薛 鹏

（1.陕西省榆林市神木市煤炭运销管理站，陕西 榆林 719300；2.陕西省榆林市神木市煤矿技术服务中心，陕西 榆林 719400）

我国对于矿产资源发展的重视程度非常高，矿产生产是一项较为危险的工作，一般情况下，生产过程中主要有以下几种灾害，分别为水灾、火灾、井下有害气体、顶板透水等，这几项灾害一旦发生都是非常严重的，都会对矿产产业带来毁灭性的打击[1]。这几项灾害中，顶板透水灾害相对更严重一点，如果在开采的过程中出现了顶板透水的事故，要求矿产产业必须要停止作业，避免出现更严重的安全事故。根据近几年来的调查报告显示，近十年来，我国各大规模矿井内出现顶板透水事故的总数接近300起，共导致1730名矿工死亡，对矿产企业直接造成的经济损失高达几亿元[2]。根据这些数据我们不难看出，顶板透水事故是一项非常严重的井下灾害，对于施工人员和施工单位都有着极大的影响，矿产企业在开展工作之前，一定要做好预防措施，确保施工人员的人身安全，提高生产的安全性[3]。

1 矿层围岩特性

矿井工作面顶板透水事故对于矿井来说是致命的，为了能够精确的得出矿井工作面顶板透水的安全控制技术，就必须要掌握好顶板所处矿层的地质特性。下面我们以某地区的矿场资源进行分析研究，该矿产的工作面顶板有零星分布的不同类型矿体，矿体的大小在50cm左右，并且矿体结构的四周都覆盖着一层泥岩。通过技术人员的研究分析得出，顶板的岩石组成主要是以泥岩和砂岩为主，整体上具有不错的可塑性，但是整体的强度是非常差的。

一般情况下，矿井工作面的顶板岩体具有几何特性，多呈现出几何状态的分布形式。这个岩层部位比其他的岩层部位更厚，当整体下沉过程中，工作面顶板所在的矿层与其他部位的岩层有着一定的协调性。

矿井工作面顶板对于整个的井下作业来说是非常关键的，如果发生断裂就会造成大范围的岩层移动。顶板就相当于房屋的楼板，如果楼板断裂，就会导致上层物体坍塌，发生较为严重的安全事故。顶板是矿井对上层岩层的承载主体，如果发生断裂，造成的后果是可想而知的。

顶板的存在能够有效的保障矿井施工的开展，顶板能够起到有效的支撑和防护的效果。通常情况下，顶板处在矿层与关键层之上，一旦关键层发生了形变，就会导致顶板和矿层出现变形，进而使矿层的围岩结构出现问题，三者之间是有很大联系的。只要其中一个岩层出现问题，就会导致整体出现很大的问题，造成严重的矿井事故。由此可见，在对顶板工作面的透水问题进行研究时，一定要重点关注岩层的厚度、强度和荷载大小等方面，做好前期的准备工作，提高井下作业的安全性。

2 导致矿井内顶板透水因素

矿井顶板透水问题对于矿井的后续工作是非常不利的，为此必须要提起有效的重视。一旦煤矿顶板出现透水，不仅会影响矿井正常的作业，还会对与矿井工作有关的环节造成影响，对参与矿下作业的工作人员带来极大的安全威胁。为了能够有效的防治顶板透水事故的发生，首先就需要明确引发该问题出现的原因，在施工过程中尽可能的做到预防，如果在施工过程中遇到不可避免的透水问题，一定要及时的给出科学的补救措施，避免事故严重化。

（1）采矿工作面的转移.随着矿下作业开采的深度增加，就会对土层造成一定的影响，并且对岩层中的含水层造成很大的破坏，越往下发掘，岩层中的含水量就越大。一旦开采的位置出现误差，就会对地下结构造成一定的破坏，导致含水层出现漏洞，使本不该出现的水涌现出来。

（2）矿井内顶板位置特殊。导致作业面顶板出现透水问题的因素是很多的，其中一个很重要的因素就是顶板设置的位置不合理，将顶板设置在了含水量充足的富水区，这对于矿井作业来说本来就是一个极大的隐患。随着开采工作的不断深入，很容易对含水层造成破坏，富水区发生的透水事故是非常严重的，对矿井施工是灭顶灾害。为了有效的避免这类因素影响的透水事故，就需要在确定开采区域时做好有效的勘察，不能将顶板设置在富水区，有效的降低自然因素的影响，确保开采人员的人身安全，保障企业的经济效益。

（3）采场推进。矿产资源开采是一个循序渐进的过程，地下岩层在外力作用下还是比较脆弱的，在实际的开采过程中，因为推进开采而导致顶板透水问题的现象也是比较常见的。这种问题的出现与人为因素有很大的关系，开采人员在进行开采之前，并没有对该地区进行细致的了解，盲目的进行开采，极易对岩层造成破坏，进而导致事故的发生。这种人为因素影响的透水事故是非常严重的，并且一旦出现就没有办法进行补救，对矿井的影响是极大的。为了能够有效的避免人为因素带来的透水事故，就需要在进行开采之前，对现场进行有效的地质勘探，明确开采区域内的岩层情况，对岩层的含水量也必须要明确的分析，根据勘探的结果来进行方案的制定，对可能出现的问题提前进行预防，有效的提高开采的效率。

（4）透水量的限度设定。在实际的井下开采过程中，矿井内顶板对于透水问题是有一定的抵抗能力的，在这个抵抗范围内，顶板是不会出现透水问题的，但是一旦超过这个范围，就会引发顶板透水问题。但是在实际的开采过程中，随着开采深度的推进，井下矿层的含水量是不断增加的，这就是导致矿层出现透水的原因。在实际的开采过程中，要想有效的避免这类透水问题的发生，就必须要严格的进行顶板透水量的监测，必须要做到实时监测，如果不能对顶板透水量进行保障，就需要及时的调整开采的时间，如果不能改变开采时间，就需要在保证开采质量的基础上，尽可能的缩短开采的时间，对工作人员进行安全教育，树立工作人员安全开采的意识，管理人员加强监督力度，严格的按照国家标注来进行开采监督管理。

3 安全控制技术措施

（1）控制原则。对于矿井开采工程来说，矿井作业面顶板透水问题是一个非常严重的问题，对工作人员的生命安全、矿产企业的经济效益有很大的影响。顶板透水灾害的控制原则首先就是对易出现透水问题的部位进行综合检测和评价，根据检测的结果给出相关的综合评价，在此基础上着手对富水区的顶板进行有效的控制，研究富水区的裂隙分布情况，这些裂缝就是透水问题防治的关键点。顶板透水问题需要进行实时监控，每天都要有专业的工作人员来对其进行有效的观察，便于及时的发现问题，第一时间进行解决。观察的重点要放在含水岩层的裂缝上，如果裂缝有扩大的苗头，需要及时的叫停开采工作，防治裂缝扩大而导致透水灾害。

（2）顶板透水事故控制技术。在开采施工进行之前，需要工作人员就透水问题进行细致的分析研究，这项工作是开采的基础，但是仅做好这项工作还是远远不够的，还需要做好透水灾害的控制工作，只有做好有效的保险工作才能降低顶板事故发生的几率。①确定含水层及富水区域的位置。对于顶板所处的位置来说，富水区更容易出现顶板透水灾害，把握含水区和富水区的位置是控制顶板透水事故的关键，确定两者的所在区域后，施工人员能够对其进行有效的控制，在此基础上进行后期工作的确定，制定开采的方式和开采的深度。这样制定的开采方案能够最大限度的降低透水灾害发生的几率，确保在开采过程中能够避开断裂矿层和富水区，有效的控制了灾害的发生。②做好输水排水工作。在制定开采方案时，还需要对可能存在的突水区进行预测，开采前期的准备工作是比较复杂的，不仅要做好预测工作，还需要做好控制工作。工作人员首先需要根据勘探结构来推算出矿产的瞬时透水量最大量，根据结构来设计出科学的排水系统。不仅如此，还需要考虑岩层的硬度和抗性，对存在的问题要做到及时的解决。

4 结语

矿产产业对我国经济的发展有着极大的促进作用，国家对于矿井开采的重视程度不断加深。近几年来，矿井工作面顶板透水问题出现的频率有所下降，但是还时有发生。矿井顶板透水灾害对于采矿而言有着极大的危害，会影响矿井的运行，也对工作人员的人身安全带来很大的威胁。做好开采前的准备工作，提前进行安全控制技术的研究，能够有效的降低透水灾害的出现。