采场地压及顶板控制是地下采矿的核心(8月5日顶板冒落事故)

1 引言

2022年8月5日山西省长治市沁源县王陶镇凤凰台煤业有限公司发生顶板冒落，造成5人遇难，这是今年发生的第3起或第4起较大的顶板冒落事故。由于煤矿的岩石强度比非煤矿的岩石强度低，因此从概率上讲煤矿更容易发生顶板冒落。Anyway，无论是地下煤矿还是非煤矿山，采场地压及顶板控制仍是采矿工程最核心的内容，也是采矿岩石力学持续研究的对象:

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尽管随着地压控制技术和机械化程度的不断提高，顶板冒落(Roof Collapse)事故不再经常发生，但偶然地也会发生这样的事故，因此需要采矿工程师和地质工程师(包括工程地质学家和岩土工程师)的密切配合，尽管避免顶板冒落。悲观地讲，如果事故发生时，作业人员正好位于顶板冒落下方，基本上没有生存的可能；如果是独头掘进，作业人员位于顶板冒落位置以内，那么冒落的岩石将会阻塞空气的进入，即使没当场砸死，也会慢慢地因缺氧而窒息。当前地压处理和顶板控制确实纳入了地下矿井安全检查中，要求矿山企业进行地质结构和岩体稳定的超前预测预报，但更多强调的是管理。显然这不是一个单纯的管理问题，不幸的是国内大多数矿山目前没法做到这一点。

不管采取如何严格的管理措施，煤矿巷道的顶板冒落仍然是地下开采面临的一个主要风险因素，本质上来说，这是由这个行业的性质决定的，国外一些煤矿近期也发生过类似的事故，例如2021年9月，澳大利亚Queensland的一个煤矿发生顶板冒落，造成1人死亡；2022年1月，美国Pennsylvania的一个煤矿发生顶板冒落，死亡1人【顶板冒落，死亡一人 (USA)】。因此，采矿岩石力学研究的主要任务之一是尽可能降低顶板冒落的概率，其中通过研究事故案例来改进开挖方法和支护措施可能是顶板控制最好的研究方法。本文分为三部分进行讨论：

(1) 统计了最近两年发生的顶板冒落事故;

(2) 分析了4个典型的顶板冒落案例，包括3个煤矿和1个非煤矿，其中2个是2022年发生的事故;

(3) 从采矿岩石力学的角度提出了导致顶板冒落的6个因素和预防措施。