淺談煤礦采煤工作面頂板事故原因和防治措施

摘 要：在煤礦生產(chǎn)中，安全生產(chǎn)是重頭戲，礦山安全管理重點(diǎn)與難點(diǎn)在于頂板管理，井下作業(yè)時(shí)，煤礦事故時(shí)有發(fā)生。但在這些事故中，大部分是頂板管理有安全隱患，最后發(fā)生事故，頂板事故中，小到巖塊掉落，大到冒頂片幫等，這類事故具有經(jīng)常性與頻繁性，引起煤礦企業(yè)高度重視。文章針對(duì)煤礦頂板事故成因和相關(guān)防治措施進(jìn)行細(xì)致分析與研究。

關(guān)鍵詞：煤礦采煤工作面；頂板事故原因；預(yù)防措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤礦生產(chǎn)安全事故中，有大部分事故是由于頂板引起的，尤其是采煤面頂板事故頻率最高，怎樣消除或者降低采煤面頂板事故是一個(gè)廣泛關(guān)注的話題，主要涉及頂板管理，方法是否合理與科學(xué)，影響煤礦高效性與安全性。認(rèn)真分析頂板事故原因，探討發(fā)生規(guī)律，對(duì)預(yù)防事故發(fā)生，達(dá)到安全生產(chǎn)，有重要意義。消除采煤面頂板事故發(fā)生的重要措施是加強(qiáng)管理。作者在長(zhǎng)期煤礦采煤工作中，積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就頂板管理方面與采煤面頂板事故原因與防治措施談些觀點(diǎn)與看法。

1 事故類型

（1）推垮型冒頂。在采煤面頂板事故中占一半比例，復(fù)合頂板下更常常發(fā)生，初采期推垮冒頂比較多見。（2）壓垮型冒頂。占冒頂事故約7%，發(fā)生率不高，但發(fā)生后破壞性大，造成嚴(yán)重?fù)p失，發(fā)生原因是初次來壓或周期來壓。（3）漏跨型冒頂。破碎巖層、頂板膠結(jié)差、偽托頂現(xiàn)象讓漏跨事故發(fā)生，采煤面作業(yè)遇到破碎層時(shí)，要采取措施，如不做好護(hù)頂和封頂工作，加上矸石下砸，支護(hù)設(shè)備失穩(wěn)時(shí)，發(fā)生漏垮冒頂。（4）沖垮型冒頂。采空區(qū)懸頂大時(shí)，有石塊掉下，會(huì)滑到煤壁，把支架沖倒，造成采煤面支護(hù)失效。出現(xiàn)較硬巖層時(shí)，及采煤面回柱出口周圍，頂板壓力部分支架擔(dān)負(fù)，這時(shí)沒采取保護(hù)措施撤回支架，頂板下砸，會(huì)沖到附近支架，造成冒頂事故。（5）局部巖塊事故。鑲嵌型頂板上出現(xiàn)巖塊冒頂，頂板被草帽滑等影響，或者有鍋頂狀包裹體，如空頂面大與支護(hù)不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)局部冒頂，這類事故范圍不大，但發(fā)生前少有預(yù)兆，作業(yè)人員不易發(fā)現(xiàn)，是頂板事故最易忽視的。

2 煤礦采煤面事故原因

2.1 管理原因。（1）安全意識(shí)差與管理制度不科學(xué)。（2）煤礦保護(hù)礦工安全七條未嚴(yán)格執(zhí)行。（3）煤礦領(lǐng)導(dǎo)下井時(shí)，履行職責(zé)不清，未同時(shí)下、升井，未保證井下24小時(shí)有領(lǐng)導(dǎo)帶班。（4）三違嚴(yán)重。（5）管理不嚴(yán)，質(zhì)量低劣。（6）頂板事故查處不力。

2.2 技術(shù)原因。（1）采煤方法等和設(shè)計(jì)不符，順序不合理。（2）地質(zhì)情況不清。（3）技術(shù)管理弱。（4）操作不過硬。（5）未礦壓觀測(cè)或觀測(cè)不認(rèn)真。

2.3 鑲嵌頂板的影響。鑲嵌頂板是原生的，或地質(zhì)運(yùn)動(dòng)形成的，結(jié)構(gòu)類型以下幾種：（1）矸石結(jié)構(gòu)，矸石頂板長(zhǎng)1到5米，兩頭尖與中間粗。一般有巖粉或裂隙淋雨。（2）類似魚背結(jié)構(gòu)。類似魚背頂板稱鍋底矸子。與正常頂板間有光滑面，或充入細(xì)巖粉。結(jié)構(gòu)直徑為1.0到1.5米，中間厚度為1.0米。（3）交叉解理面造成鑲嵌頂板。這類頂板，很多情況解理面有鈣質(zhì)巖粉。（4）交叉斷層面鑲嵌塊頂板。（5）逆斷層煤頂鑲嵌。這些頂板形式，與頂母體巖層不整合有關(guān)，其粘著力小與穩(wěn)定性差，易從母體中滾落，是局部冒頂?shù)囊蛩亍ｈ偳俄敯迕绊斒鹿识喟l(fā)生在近煤壁側(cè)，發(fā)生時(shí)間放炮以后。割煤后，永久支架未建立的階段內(nèi)。

2.4 底板穩(wěn)定性。地質(zhì)構(gòu)造與底板巖性影響，有時(shí)煤層和底板不整合接觸，底板光滑，尤其煤層傾角大，支架容易傾倒，從而發(fā)生事故。

2.5 煤層傾角影響。一般傾角緩開采容易，傾角大時(shí)，支架穩(wěn)定性受較大影響，尤其是結(jié)構(gòu)不合理，迎山角和柱窩不合適及液壓支架不合理，支架易傾倒，導(dǎo)致頂板事故。另外，煤層傾角大時(shí)，煤壁容易片幫引起事故。

2.6 采煤面地質(zhì)條件。煤礦采煤面作業(yè)中，有關(guān)地點(diǎn)經(jīng)常遇到特殊地質(zhì)構(gòu)造，如大斷層與破碎帶等，由于頂板較復(fù)雜，對(duì)頂板維護(hù)相對(duì)比較困難，在斷層與破碎帶等常有不可預(yù)見情況，在斷層還存在斷層泥，遇到水時(shí)，會(huì)出現(xiàn)軟化，這時(shí)可能出現(xiàn)坍塌，嚴(yán)重的是斷層上盤與下盤有節(jié)理裂縫，這些裂隙完好，節(jié)理縱橫交錯(cuò)，在節(jié)理面會(huì)有泥質(zhì)夾帶，會(huì)使圍巖破碎，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重阻礙采煤面頂板支護(hù)的管理效率；其次破碎巖體，也會(huì)帶來一定隱患與限制給頂板。

2.7 開采深度與淋水影響。開采深度和頂板管理關(guān)系密切，深度越大，煤層自重越大，支撐壓力也增大。開采深度和頂板事故為正比。淋水破壞膠結(jié)性，使頂板重量增加，支架載荷增大，容易發(fā)生事故。

3 采煤面冒頂預(yù)防措施

3.1 單體支柱面預(yù)防煤壁附近冒頂措施。（1）地質(zhì)方面盡可能查明有無鑲嵌頂板結(jié)構(gòu)，以便制定有針對(duì)性作業(yè)規(guī)程與操作規(guī)程，避免冒頂。（2）用及肘支護(hù)頂板支架，像正懸臂頂梁支架與正倒懸臂直線柱支架等，金屬網(wǎng)下，可用長(zhǎng)鋼梁支架棚。（3）炮采中，炮眼布置和裝藥量要合理，盡量避免支架。（4）使采煤面和煤層節(jié)理方向成垂直或者斜交。避免片幫。一旦片幫，要掏梁窩支護(hù)，避免冒頂。（5）工作面要三直一平，打好貼幫柱，執(zhí)行敲幫制度，作業(yè)嚴(yán)禁空頂。

3.2 綜采面冒頂預(yù)防措施。綜采面冒頂主要發(fā)生在煤壁附近冒頂，預(yù)防措施為：（1）支架設(shè)計(jì)用長(zhǎng)側(cè)板、內(nèi)伸縮前探梁與增加支架煤壁方向推力，提高初撐力。（2）工藝上，采煤機(jī)后，及時(shí)伸出梁，及時(shí)擦頂移架，頂梁俯視不超過7度。（3）破碎頂范圍大時(shí)，應(yīng)對(duì)破碎頂注入粘結(jié)劑，防止冒頂。（4）采煤面采用循環(huán)作業(yè)，執(zhí)行敲幫制度，工作嚴(yán)禁空頂。

3.3 放頂線附近冒頂預(yù)防。（1）加強(qiáng)地質(zhì)觀察，記載大巖塊尺寸與位置。（2）大巖塊范圍用木垛等支護(hù)。（3）大巖塊沿采煤面方向長(zhǎng)度超出一次步距時(shí)，大巖塊范圍要延長(zhǎng)控頂。（4）如果采煤面用金屬支柱，大巖塊范圍要用木支架來替換。（5）大巖塊都在放頂線外采空區(qū)時(shí)，用回柱絞車支柱。

3.4 預(yù)防端頭冒頂措施。（1）加強(qiáng)出口支護(hù)前，對(duì)巷道受影響而頂板下沉，頂?shù)装逡平c移近速度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，確定采煤面壓力影響，此范圍加強(qiáng)支護(hù)。（2）預(yù)防采場(chǎng)發(fā)生漏冒頂，在機(jī)頭機(jī)尾各用一梁三株抬棚支護(hù)，保證初撐力。每對(duì)抬棚邁步前移隨著機(jī)頭機(jī)位；或用雙楔頂梁支護(hù)。采煤面和巷道相連，用一對(duì)抬棚前移，托住原巷道棚梁。此外，采場(chǎng)兩端可用十字鉸接支護(hù)系統(tǒng)防漏冒。如采面風(fēng)向和運(yùn)巷頂板壓力大，超前支護(hù)用鉸接頂梁和單體支柱聯(lián)合。（3）采煤面安全出口和巷道連接壓力影響內(nèi)要加強(qiáng)支護(hù)，加強(qiáng)的巷道長(zhǎng)度不小于20米，符合作業(yè)規(guī)定。

3.5 采煤面大面積冒頂預(yù)防。一般預(yù)防：（1）提高支柱初撐力與剛度。由于木支柱與金屬支柱剛度差與初撐力小，導(dǎo)致煤層頂板離層，使采煤面支架不穩(wěn)，所以采面用液壓支柱。（2）提高支架穩(wěn)定。傾角大或者采煤面仰斜推進(jìn)，為防止沿傾斜推倒支架，要用抬棚與木垛等支架增加穩(wěn)定性。（3）控制采高。煤層要采全高，使頂帽破碎膨脹充滿采空區(qū)。措施目的是堵住大塊巖石滑動(dòng)。

4 結(jié)束語

煤礦生產(chǎn)中，生產(chǎn)問題變化多，經(jīng)?？偨Y(jié)頂板事故特點(diǎn)，認(rèn)真分析原因，發(fā)掘頂板事故規(guī)律，及時(shí)做好事故預(yù)防和頂板壓力預(yù)報(bào)等，這是預(yù)防事故最為有效和最經(jīng)濟(jì)的方式。管理人員經(jīng)常總結(jié)歸納事故原因、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)等，可通過觀察與記錄，對(duì)頂板事故起到很好的預(yù)防。煤礦管理人員應(yīng)不斷提高頂板管理水平與總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，必須做好安全管理，對(duì)頂板部位做好維護(hù)檢查，以科學(xué)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，把好質(zhì)量關(guān)，通過科學(xué)預(yù)測(cè)，合理監(jiān)測(cè)地質(zhì)構(gòu)造與安排人員、利用設(shè)備，這樣能有效遏制事故發(fā)生。

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