浅析煤层顶板工程地质特征与稳定性范文

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摘要：本文主要分析了煤层顶板工程地质特征，重点介绍了煤层顶板工程地质稳定性评价方法，它不仅能够为后期矿井采掘工程的布置提供参考和借鉴，而且还可以预防与减少安全事故的发生，提高煤矿安全开采效率。通过对煤层顶板工程地质特征及稳定性进行分析和介绍，以期为煤矿的安全生产提供可靠的保障，创造出最大化的经济与社会效益。

关键词：煤层顶板；工程地质特征；稳定性

1.概况

某煤矿拟设计每年的矿井生产能力为9万t。矿区岩层倾角在14-30°，倾向呈南东向展布。由于该地区地质构造比较发育，导致岩层局部产状变化范围比较大，部分岩层倾角甚至超过了60°。该煤矿的含煤地层是二叠系上统龙潭组（P3l），是海陆交互相沉积，煤矿平均厚度75.23m。

2.工程地质特征

(1)岩体类型在顶板岩层控制阶段，顶板岩体的质量发挥了不可替代的作用，其中岩性和厚度，不仅受到围岩压力的影响，而且也可以通过岩体强度的变化来对围岩的安全性、稳定性产生不利影响。在地下工程设计、施工过程中，需要对该煤矿的岩体类型进行全面、系统的分析，结果发现该煤矿层顶板岩性主要为粉砂岩、泥岩、砂岩等，具体数据如表1所示。(2)岩体质量通过对该煤矿的地层岩体结构类型进行分析的基础上确定岩体质量类型，主要包括薄层状、层状和散体结构。第四系属于散体结构范畴，T1m、T1y3-2、T1y2、P3c、P2m归纳为层状、似层状结构，T1y1、T1y3-1、T1y3-3、P3l归纳为薄层状结构。本矿区各地层岩体质量采用了《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GBl2719—91）中所提出的岩体质量分级标准，表2为该矿岩体质量分级结果。通过对煤矿岩石质量进行评价后发现，该矿区岩石完整性属中等，岩石质量整体上为差-中等。(3)工程地质特征通常情况下，工程地质特征主要包括矿体及井巷围岩的厚度、岩性、岩石的物理力学性质、岩体结构及岩石的质量指标。实际上，岩石力学强度由于岩性及胶结程度决定，而本次研究中该矿顶板岩性为粉砂岩、泥岩、砂岩等，硬度较高，具有比较好的稳定性。该煤矿顶板长兴灰岩所具有的饱和抗压强度范围为40.30-60.90MPa，平均51.50MPa，内摩擦角β=41.1°抗剪试验内聚力为6.13MPa。(4)岩性分区通过对岩体类型、岩体质量及工程地质特征进行分析后，来开展岩性分区工作。从岩性角度可以把该煤矿的岩体类型划分为硬质岩体、中硬岩体和软质岩体，具体如表3所示。岩性不同其所具备的岩体力学性质也存在一定的差异，其中硬质岩体能够确保地下工程围岩稳定性；软弱岩体一般具有遇水软化崩解膨胀、力学强度低等不良性质，导致工程围岩稳定性比较差；软硬相间类型的岩体其所具有的工程围岩强度介于硬质岩体和软性岩体中间。然而，如果软岩夹在硬质岩体中间，将有可能由于层间错动而成为软弱夹层，使岩体工程稳定性变差。

3.煤层顶板工程地质稳定性评价

(1)评价指标确定原则行煤层顶板工程地质稳定性评价判定过程中，评价指标要具有代表性，不仅要考虑矿井生产，而且还需要考虑煤层顶板的稳定性，从而有效提高煤矿企业的经济效益，实现绿色、高效生产。同时，相关评价指标数据可以简单获取，并对矿井现有资料给予充分的利用，又快捷高效，而且还可以提高煤矿效率。评价指标确定原则要遵循下述几点：①确定指标类型。该过程需要根据矿井的生产特点和地质特征，确定需要运动的指标；②建立指标模型。筛选出有与矿井生产相关的地质信息，并从中抽离出有效信息，并对其进行量化处理，然后构建与其相匹配的数学模型；③选用优势指标。所选择的指标需要对研究结果进行反复的验证，并剔除不满足本次研究要求的劣势指标。总之，指标的选择、确定和运用，不仅容易获取，而且还需要对地质资料给予充分考虑，以便更好的反映客观规律。(2)评价集的建立在评价集建立过程中，需要对该煤矿内钻孔地质资料给予综合考虑，并以国家矿井地质规程为依据，来进行评价集的建立。(3)单因素模糊评价本次研究过程中，以单个影响因素为对象，对矿井地质资料开展综合、系统分析。应用模糊数学统计法，来评价煤层顶板稳定性，从而获得单影响因素的评判集。

4.结束语

综上所述，煤层顶板岩体所具有的物理力学性质是评价煤层顶板稳定性的主要指标，且随煤层埋深增加煤层顶板的抗拉强度、比重和抗压强度逐渐增大，而孔隙率和泊松比逐渐降低。通过选择针对性的评价方法可以有效了解和掌握煤矿顶板工程地质的稳定性，为后续煤矿开采工作的进行提供保障。

参考文献

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[2]王海军.永陇矿区LYL井田2号煤层顶板沉积环境及其稳定性评价[J].煤田地质与勘探,2016,11(6):104-105.

[3]彭军.潘集矿区深部13-1煤层顶板工程地质特征及其稳定性评价[D].安徽理工大学：地质资源与地质工程,2015.

作者：宋雅慧 单位：山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局