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摘要：本文主要分析了煤層頂板工程地質特征，重點介紹了煤層頂板工程地質穩定性評價方法，它不僅能夠為后期礦井采掘工程的布置提供參考和借鑒，而且還可以預防與減少安全事故的發生，提高煤礦安全開采效率。通過對煤層頂板工程地質特征及穩定性進行分析和介紹，以期為煤礦的安全生產提供可靠的保障，創造出最大化的經濟與社會效益。

關鍵詞：煤層頂板；工程地質特征；穩定性

1.概況

某煤礦擬設計每年的礦井生產能力為9萬t。礦區巖層傾角在14-30°，傾向呈南東向展布。由于該地區地質構造比較發育，導致巖層局部產狀變化范圍比較大，部分巖層傾角甚至超過了60°。該煤礦的含煤地層是二疊系上統龍潭組（P3l），是海陸交互相沉積，煤礦平均厚度75.23m。

2.工程地質特征

(1)巖體類型在頂板巖層控制階段，頂板巖體的質量發揮了不可替代的作用，其中巖性和厚度，不僅受到圍巖壓力的影響，而且也可以通過巖體強度的變化來對圍巖的安全性、穩定性產生不利影響。在地下工程設計、施工過程中，需要對該煤礦的巖體類型進行全面、系統的分析，結果發現該煤礦層頂板巖性主要為粉砂巖、泥巖、砂巖等，具體數據如表1所示。(2)巖體質量通過對該煤礦的地層巖體結構類型進行分析的基礎上確定巖體質量類型，主要包括薄層狀、層狀和散體結構。第四系屬于散體結構范疇，T1m、T1y3-2、T1y2、P3c、P2m歸納為層狀、似層狀結構，T1y1、T1y3-1、T1y3-3、P3l歸納為薄層狀結構。本礦區各地層巖體質量采用了《礦區水文地質工程地質勘探規范》（GBl2719—91）中所提出的巖體質量分級標準，表2為該礦巖體質量分級結果。通過對煤礦巖石質量進行評價后發現，該礦區巖石完整性屬中等，巖石質量整體上為差-中等。(3)工程地質特征通常情況下，工程地質特征主要包括礦體及井巷圍巖的厚度、巖性、巖石的物理力學性質、巖體結構及巖石的質量指標。實際上，巖石力學強度由于巖性及膠結程度決定，而本次研究中該礦頂板巖性為粉砂巖、泥巖、砂巖等，硬度較高，具有比較好的穩定性。該煤礦頂板長興灰巖所具有的飽和抗壓強度范圍為40.30-60.90MPa，平均51.50MPa，內摩擦角β=41.1°抗剪試驗內聚力為6.13MPa。(4)巖性分區通過對巖體類型、巖體質量及工程地質特征進行分析后，來開展巖性分區工作。從巖性角度可以把該煤礦的巖體類型劃分為硬質巖體、中硬巖體和軟質巖體，具體如表3所示。巖性不同其所具備的巖體力學性質也存在一定的差異，其中硬質巖體能夠確保地下工程圍巖穩定性；軟弱巖體一般具有遇水軟化崩解膨脹、力學強度低等不良性質，導致工程圍巖穩定性比較差；軟硬相間類型的巖體其所具有的工程圍巖強度介于硬質巖體和軟性巖體中間。然而，如果軟巖夾在硬質巖體中間，將有可能由于層間錯動而成為軟弱夾層，使巖體工程穩定性變差。

3.煤層頂板工程地質穩定性評價

(1)評價指標確定原則行煤層頂板工程地質穩定性評價判定過程中，評價指標要具有代表性，不僅要考慮礦井生產，而且還需要考慮煤層頂板的穩定性，從而有效提高煤礦企業的經濟效益，實現綠色、高效生產。同時，相關評價指標數據可以簡單獲取，并對礦井現有資料給予充分的利用，又快捷高效，而且還可以提高煤礦效率。評價指標確定原則要遵循下述幾點：①確定指標類型。該過程需要根據礦井的生產特點和地質特征，確定需要運動的指標；②建立指標模型。篩選出有與礦井生產相關的地質信息，并從中抽離出有效信息，并對其進行量化處理，然后構建與其相匹配的數學模型；③選用優勢指標。所選擇的指標需要對研究結果進行反復的驗證，并剔除不滿足本次研究要求的劣勢指標。總之，指標的選擇、確定和運用，不僅容易獲取，而且還需要對地質資料給予充分考慮，以便更好的反映客觀規律。(2)評價集的建立在評價集建立過程中，需要對該煤礦內鉆孔地質資料給予綜合考慮，并以國家礦井地質規程為依據，來進行評價集的建立。(3)單因素模糊評價本次研究過程中，以單個影響因素為對象，對礦井地質資料開展綜合、系統分析。應用模糊數學統計法，來評價煤層頂板穩定性，從而獲得單影響因素的評判集。

4.結束語

綜上所述，煤層頂板巖體所具有的物理力學性質是評價煤層頂板穩定性的主要指標，且隨煤層埋深增加煤層頂板的抗拉強度、比重和抗壓強度逐漸增大，而孔隙率和泊松比逐漸降低。通過選擇針對性的評價方法可以有效了解和掌握煤礦頂板工程地質的穩定性，為后續煤礦開采工作的進行提供保障。

參考文獻

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[3]彭軍.潘集礦區深部13-1煤層頂板工程地質特征及其穩定性評價[D].安徽理工大學：地質資源與地質工程,2015.

作者：宋雅慧 單位：山西省煤炭工業廳煤炭資源地質局