针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4–3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含水层下采煤应如何确定保护层厚度则未明确;进而以泥岩与黏性土层均具有阻水功能为桥梁,推导出基岩含水层下采煤可参照“松散层下黏性土层累计厚度大于采厚”条件执行,遵照“就高不就低原则”,基岩含水层下保护层厚度统一取采厚的4倍为宜;既然规范适用条件为单层采厚不大于3.0 m,则附表4–3中“松散层厚度小于采厚”的规定难以理解,建议删除。其次,基于“保护”一词的科学内涵对“保护层”重新定义,即导水裂缝带顶界面到含水层底界面之间的隔水岩层均具有“保护”功能,应统称为保护层b;进而提出了保护系数s概念,即保护层厚度与单层采厚的比值;松散含水层下保护系数分区阈值i=2、3、4、5、6、7),基岩含层下保护系数分区阈值i=4,据此对顶板水害风险进行等级划分:突水区(s≤0)、危险区(0<s<i)、安全区(s≥i)。此外,借鉴底板突水系数概念,将单位厚度保护层承受的水头压力称为保护层承压系数(=/b),通过对3种煤水结构条件下承压系数的分析,得出第4系松散含水层、非煤系基岩含水层下采煤可以不考虑水压,煤系基岩含水层下采煤随着开采深度增加、水压随之增大而带来突(涌)水风险。最后,分析了底板含水层顶部存在被泥质物充填隔水带时,《“三下”开采规范》给出的底板防水安全煤(岩)柱表达式(a≥1+2+4)与附图相矛盾,正确的表达式应为a≥1+2-4。
为预防煤矿顶板事故的发生,发现事故致因的知识和致因灾害链的网络分析具有重要意义;以煤矿顶板事故报告中的事故原因为数据集,构建事故致因知识图谱,并基于复杂网络对致因灾害链进行网络分析。研究结果表明:顶板冒顶、空顶、支架变形等22个原因是导致煤矿顶板事故发生的主要致灾因子;灾害链网络分析中风险度最大的边为违章指挥→作业人员违章作业;对关键节点和边实施管控,能有效控制煤矿顶板事故的发生或衍生发展。
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会