采煤工作面頂板事故的控制

盧小維

（西山煤電股份公司西銘礦，山西 太原 030052）

根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究可以看出，大部分煤礦安全事故是由于工作面的頂板事故所引起的，因而采煤工作面頂板安全事故已經(jīng)逐漸成為煤礦企業(yè)非常重視的一類生產(chǎn)安全事故。由于工作面頂板事故所造成的損失往往比較巨大，既會(huì)對(duì)煤礦企業(yè)帶來無法挽回的損失，同時(shí)還會(huì)在社會(huì)上帶來惡劣的影響，所以，在煤礦開采工作時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)致力于控制采煤工作面的頂板安全，從根本上避免事故的發(fā)生，只有這樣才能確保煤礦企業(yè)穩(wěn)定、和諧發(fā)展。

1 采煤工作面頂板事故的主要類型

采煤工作面頂板事故主要可以劃分為以下幾種類型。

1）推垮型冒頂事故。通常在煤礦生產(chǎn)過程中工作面開采的初期經(jīng)常會(huì)發(fā)生這一類型的頂板事故，推垮型冒頂事故是煤礦企業(yè)對(duì)工作面頂板事故預(yù)防工作的重點(diǎn)。

2）壓垮型冒頂事故。老頂初次來壓或周期來壓時(shí)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致壓垮型冒頂事故，這類采煤工作面頂板事故的特點(diǎn)是發(fā)生率相對(duì)較小，但是造成的危害是不容忽視的。

3）為漏垮型冒頂事故。在采煤工作面破碎頂板中經(jīng)常會(huì)發(fā)生這一類事故，在預(yù)防的時(shí)候要采取有效的頂板控制技術(shù)。

4）沖垮型冒頂事故。由于在堅(jiān)硬的巖層中具備較大的采空區(qū)懸頂，當(dāng)巨石沿著通道傾斜的滑向煤壁時(shí)便會(huì)對(duì)支架和特殊支架帶來侵害，繼而引發(fā)頂板事故。

5）局部巖塊冒頂事故。局部巖塊冒頂事故容易對(duì)人造成傷害，同時(shí)發(fā)生之前并非會(huì)有任何明顯的預(yù)兆，因而如何控制這類采煤工作面頂板事故是工作的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

2 采煤工作面頂板事故的預(yù)兆

在工作面不斷推進(jìn)的過程中增加了頂板的暴露面積，必須要盡快的支護(hù)工作空間并處理采空區(qū)域，以保障工作面的安全和回采工作的順利展開，其中工作空間包括采煤機(jī)械運(yùn)行、運(yùn)煤、運(yùn)料、行人及通風(fēng)等。應(yīng)當(dāng)注意每個(gè)細(xì)節(jié)問題，以避免事故的發(fā)生，通常情況下在發(fā)生頂板事故前主要有以下先兆。

1）會(huì)出現(xiàn)響聲，在巖層下沉斷裂以及頂板壓力急劇增大的時(shí)候，支架會(huì)產(chǎn)生很大的聲響，這種響聲就是頂板安全事故發(fā)生的先兆。

2）掉渣，裂縫和碎塊會(huì)在頂板巖石中出現(xiàn)，受到震動(dòng)后會(huì)發(fā)生掉渣的現(xiàn)象。

3）片幫，在冒頂前會(huì)在煤壁上形成應(yīng)力集中，使煤層變得松軟，由此使得片幫煤的增多。

4）漏頂?shù)默F(xiàn)象，在出現(xiàn)大面積的冒頂之前，碎的偽頂或直接頂會(huì)出現(xiàn)漏頂［1］。

這些均是發(fā)生事故的先兆，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的予以處理。在采煤工作面頂板事故控制的過程中應(yīng)對(duì)這些先兆充分的了解，積累足夠的經(jīng)驗(yàn)，以便有效避免采煤工作面頂板安全事故的發(fā)生，促使煤礦開采工作有條不紊的進(jìn)行。

3 采煤工作面頂板事故的發(fā)生機(jī)理

在煤礦開采的過程中，直接頂對(duì)采煤工作面的空間影響較大，頂板具有中等穩(wěn)定的性質(zhì)，但頂板的穩(wěn)定性是由節(jié)理裂隙的發(fā)育程度決定的，由于煤層松軟及工作面循環(huán)的不正規(guī)，這便會(huì)引發(fā)頂板破碎的現(xiàn)象，再加上頂板破碎導(dǎo)致的液壓支架前梁空隙漏出，進(jìn)而造成直接頂斷裂下沉到采面，這就是冒頂發(fā)生的基本原理。節(jié)理裂隙主要分為原生裂隙、構(gòu)造裂隙和地壓裂隙三種。其中，對(duì)頂板控制影響較大的因素為地壓裂隙和構(gòu)造裂隙，地壓裂隙的形成原因?yàn)槊罕谇皬?qiáng)大的支撐壓力作用在直接頂上，這種裂隙與工作面平行，會(huì)影響液壓支架的穩(wěn)定性，在煤礦開采過程中，工作面承受大量的基本頂和上覆壓力。而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是形成結(jié)構(gòu)斷裂的主要因素，結(jié)構(gòu)斷裂的發(fā)生經(jīng)常會(huì)貫穿在整個(gè)巖層，由于地下水的作用會(huì)將其他物質(zhì)帶進(jìn)來，進(jìn)而減弱了水平面表面之間的粘附力，如果這種裂隙在直接頂上發(fā)生就會(huì)沒有任何前兆的發(fā)生冒頂事故。如果在移架的過程中反復(fù)支撐和卸載頂板就有可能引起頂板的破碎，在支撐頂梁不能與頂扳形成接觸面的情況下頂板破碎的程度更加嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。

4 采煤工作面頂板事故的控制措施

由上述可知，采煤工作面頂板安全事故大體上分為五個(gè)類型，即推垮型冒頂事故、漏垮型冒頂事故、壓垮型冒頂事故、局部巖塊冒頂事故以及沖垮型冒頂事故［2］。其中，采煤初期發(fā)生頻率最高的為推垮型冒頂事故，而發(fā)生概率最低的為壓垮型冒頂事故，其中漏垮型冒頂事故、沖垮型冒頂事故、局部巖塊冒頂事故是需要重點(diǎn)加以防范的，在采煤工作面頂板事故控制的過程中可以從以下幾個(gè)方面著手進(jìn)行。

1）要加強(qiáng)礦井地質(zhì)工作，在充分研究與分析開采煤層頂?shù)装鍡l件的基礎(chǔ)上做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。

2）要采取合理的頂板控制技術(shù)來解決小型構(gòu)造發(fā)育的采面問題。

3）對(duì)于煤礦安全規(guī)程及相關(guān)的作業(yè)規(guī)程和技術(shù)措施的編制、審批、貫徹工作，煤礦企業(yè)要引起足夠的重視，通過深入的調(diào)查研究來謹(jǐn)慎的對(duì)待并認(rèn)真貫徹執(zhí)行相關(guān)規(guī)程。

在對(duì)井下的第一手資料進(jìn)行調(diào)查和分析的同時(shí)，根據(jù)開采技術(shù)條件的不同來對(duì)相關(guān)的規(guī)程和措施予以改進(jìn)與完善。

4.1 采煤工作面初采時(shí)的頂板控制措施

對(duì)于采高大于開切眼高度的情況，在擴(kuò)巷的時(shí)候就應(yīng)當(dāng)從開切眼一端開始進(jìn)行。將懸臂梁支護(hù)應(yīng)用在單體支柱工作面上，對(duì)于頂板穩(wěn)定情況下開切眼支護(hù)的情況，首先將中柱打在原棚梁下，然后將煤壁側(cè)的棚腿撤掉，在將一排金屬頂梁架設(shè)在拉線打柱后進(jìn)行回采。當(dāng)工作面的頂板發(fā)生破碎的現(xiàn)象時(shí)，就需要架設(shè)一梁三柱的抬棚，在將煤壁側(cè)幫的棚腿撤掉后開始進(jìn)行回采。在初采工作面時(shí)應(yīng)當(dāng)將開切眼刷大，根據(jù)頂板的具體情況，可以將開切眼支護(hù)采用與工作面推進(jìn)方向一致的錨桿加鋪頂網(wǎng)支護(hù)［3］。

4.2 采煤工作面過舊巷的控制措施

由于長(zhǎng)時(shí)間的使用以及工作面承受了超前壓力，增加了折梁斷柱的數(shù)量，引起的頂板破碎現(xiàn)象容易發(fā)生冒頂。因此，應(yīng)當(dāng)加快工作面過舊巷時(shí)的速度，以便于減少頂板的壓力。為了將空頂時(shí)間和空頂面積減少應(yīng)邊采邊支護(hù)。在綜采工作面過舊巷時(shí)，可以首先采用液壓支架的前探梁將棚梁端頭托住，然后再逐漸的將拉架前移，如果頂板出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，可以將上抬梁傾斜的放在前探梁上，這樣可以利用上抬梁空巷的棚粱前進(jìn)，達(dá)到預(yù)期的控制效果。

4.3 采煤工作面收尾時(shí)控制冒頂?shù)陌踩胧?/h3>

為了保證行人和運(yùn)料的暢通性，可以在開采到停采線時(shí)留出最小的控頂距。為了保證退路的暢通應(yīng)當(dāng)用木垛保護(hù)好上下安全出口。采用從采空區(qū)向煤壁和從底部到頂部的回柱次序，如果有中間巷的工作面煤層傾角較小，可以采用兩頭向中間的順序進(jìn)行回柱，在回柱時(shí)要注意頂板的情況。對(duì)于采空區(qū)內(nèi)的支架回收工作，要做到全方位的清潔，如果采用的是從上到下的回柱方法，為了避免巖石垮落而導(dǎo)致事故的發(fā)生，應(yīng)密切注意頂板的情況。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代化采煤技術(shù)的不斷提高，相當(dāng)多的煤礦企業(yè)相繼制定了一系列的安全管理章程，采煤工作面所引起的安全事故逐漸有減少的趨勢(shì)，但是如何預(yù)防這些事故的發(fā)生仍然是采煤安全工作中的重點(diǎn)。所以，煤礦企業(yè)的管理人員應(yīng)高度重視采煤工作面頂板事故的預(yù)防工作，通過大量的經(jīng)驗(yàn)找到切實(shí)有效的控制措施，對(duì)采煤工作面進(jìn)行科學(xué)管理，預(yù)防安全事故的發(fā)生，保障生命和財(cái)產(chǎn)不受損失。

［1］ 程雙明.采煤工作面頂板事故及頂板管理的探討［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)（學(xué)術(shù)版），2012，31（11）：117－119.

［2］ 郭志勇，高春生，紀(jì)永剛.煤礦井下采煤工作面頂板事故預(yù)防措施探析［J］.中國(guó)科技縱橫，2012（6）：143－145.

［3］ 馬志虎.淺談井下采煤工作面頂板事故措施［J］.科技資訊，2013，7（15）：36－38.