煤炭采掘工作面頂板管理對安全生產的重要性

夏宇

摘 要：我國的煤炭開采主要是以井下作業(yè)為主，危險性較高，尤其是采掘工作面頂板發(fā)生事故的風險性更高。為提高煤炭生產的安全性，應進一步加強煤礦采掘工作面頂板管理工作，以確保煤炭開采工人生命財產的安全。為此，主要就煤炭采掘期間工作面頂板事故發(fā)生的原因進行分析，同時提出加強工作面頂板安全管理的措施，以實現(xiàn)煤炭采掘作業(yè)的安全、高效生產，從而促進煤炭采掘事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：頂板管理；煤炭采掘； 安全生產

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.18.102

采掘工作面頂板管理是煤炭采掘安全生產的重要環(huán)節(jié)，煤炭采掘頂板工作面頂板事故具有高發(fā)生率等特點，嚴重威脅煤炭事業(yè)的安全發(fā)展。因此在實際的采掘工作中，應加強頂板管理，避免事故的發(fā)生。要杜絕頂板事故的發(fā)生，煤炭企業(yè)必須把控好每一個生產環(huán)節(jié)，從而確保煤炭生產的高效性與安全性。

1 煤炭采掘工作面頂板的巖層分類

眾所周知，煤炭采掘工作面的目的主要是將工作面周圍巖石的變形情況控制在一個適當?shù)姆秶?，旨在為煤炭的采掘工作提供更安全、更高效的空間。根據頂板巖層及煤層的位置分布，可將頂板的巖層分為以下幾種類型。

1.1 老頂巖層

老頂巖層主要位于直接頂巖層的上方，該巖層與直接頂巖層間具有一定的距離，主要由砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖等構成，較為堅硬，厚度也較大。該煤層一般情況下不會有直接頂巖層出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，主要在采掘空區(qū)上方形成一個較大的懸露面積。

1.2 直接頂巖層

直接頂巖層主要位于偽頂巖層或煤層上部，主要是由泥質頁巖、砂巖、頁巖等構成。該巖層的特點是一旦工作面支架撤回，該巖層極易發(fā)生坍塌。

1.3 偽頂巖層

偽頂巖層主要位于煤層上方，極易垮落，該巖層厚度較小。該巖層在煤炭掉落的瞬間極易發(fā)生整塊坍塌，偽頂巖層的厚度約為0.3m～0.5m。

1.4 其他

從頂板管理角度出發(fā)，還可將頂板分為塑性彎曲頂板、中等垮落頂板、堅硬頂板、松軟頂板等，根據這些頂板的分類，可采取針對性的措施管理頂板，從而有效避免頂板事故的發(fā)生。

2 煤炭采掘工作面頂板事故發(fā)生的原因

2.1 工作面因素

在煤炭采掘期間，應根據現(xiàn)場的施工條件，合理設定機頭及機尾的位置，并將移動的速度及范圍控制在一個合理的范圍，以確保施工的安全性。但是一旦移動期間超出支護結構的范圍大小，就會導致頂板發(fā)生松動，若情況較嚴重還有可能導致整個頂板出現(xiàn)松動，甚至下落，從而導致了頂板事故的發(fā)生。在煤炭采掘期間，煤炭采掘工人很難把控好工作面兩端的移動狀態(tài)及接頂?shù)奈恢茫虼斯ぷ髅嬉蛩厥菍е马敯迨鹿实闹匾蛑弧?/p>

2.2 煤壁周圍環(huán)境的影響

由地質條件看來，煤炭一旦出現(xiàn)裂縫，頂層面的頂應力作用就會出現(xiàn)改變，從而導致煤層游離巖塊出現(xiàn)增加，對煤礦采掘工作造成十分嚴重的影響。在炮采實施期間，煤層極易出現(xiàn)松動，煤層不牢靠，就極易出現(xiàn)崩塌，從而增加煤層的層頂壓力。此外，煤壁周圍的支護若不牢固，煤層自身的強度也就不足以抵抗頂板事故的發(fā)生。因此，煤壁周圍環(huán)境也是導致頂板事故的一個重要原因。

2.3 冒頂問題的影響

在煤炭采掘期間，需不斷采掘新的巷道。而在新巷道的采掘期間，一旦施工措施選擇錯誤，在巷道的連接處極易出現(xiàn)冒頂問題。煤炭采掘的一個重要特點就是隨著煤炭采掘速度的變化，頂板下沉的速度也會隨之改變。而煤炭企業(yè)為了將生產效率提高，就會將煤層的開采速度大大增加，導致頂板下沉的速度進一步加快了。一旦頂板出現(xiàn)巖石體積過大或數(shù)量過多，就會導致工作面支架出現(xiàn)不穩(wěn)定，從而影響煤層的整體穩(wěn)定性，導致頂板出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，最終引發(fā)冒頂事故。

2.4 巷道掘進的影響

高度危險性是煤炭開采工作的特點，在煤炭開采作業(yè)期間極易受到各種方面的影響。作為煤炭開采的關鍵環(huán)節(jié)之一是巷道掘進，而巷道施工是事故發(fā)生風險最高的施工環(huán)節(jié)。在巷道掘進施工期間，往往會由于各種工作的原因，導致頂部巖體出現(xiàn)破裂、松動，嚴重時甚至會引發(fā)礦井的坍塌。因此在巷道掘進期間，應確保支護的可靠性，以保證施工的安全，從而有效減少巖體冒落問題的出現(xiàn)。

2.5 頂板破碎帶來的影響

在井下煤層中的斷層帶周圍存在一些斷泥層，一旦地下水涌入斷泥層，極易導致坍塌事故、斷泥層軟化等事故的出現(xiàn)。而采用爆破或水泥質充填的方法取得的效果均不是特別理想，還是會導致滑動現(xiàn)象或圍巖破碎等現(xiàn)象，導致頂板壓力進一步增加，而頂板壓力一旦超出巖體的抗拉強度，就會進一步引發(fā)冒頂事故。

3 加強煤炭采掘工作面頂板管理的具體措施

3.1 全面提升煤炭開采工人的安全意識

煤炭開采工人的安全素質主要包括安全生產意識、安全生產水平、安全生產經驗、安全生產知識、安全生產紀律等。因此提升煤炭開采工人的安全素質是提高頂板質量管理水平的關鍵。煤炭開采工人的流動性較大，且存在安全生產意識、安全生產技術、安全生產經驗顯著不足等缺陷。因此，煤炭企業(yè)應采取相關的措施，例如定期舉辦安全生產講座，主要講解安全生產意識、安全生產水平、安全生產經驗、安全生產知識、安全生產紀律等內容，并將安全生產考核納入工資體系，從而有效提高煤炭開采工人的安全知識水平及安全生產技術能力及安全生產紀律。

3.2 穩(wěn)定煤層頂板的管理

在煤炭開采作業(yè)期間不但要全面貫徹國家的相關規(guī)定，還應將操作聯(lián)系理論，根據施工的實際情況做好穩(wěn)定煤層頂板的管理工作。在施工期間，嚴格遵守相關的規(guī)定，嚴格把控支柱的質量，主要包括定期監(jiān)測總做及質量核定工作。確保在操作期間正確使用切頂、超前、端頭出口、貼幫等特殊支護，在質量核定期間注意保持支護的整齊與穩(wěn)定，同時要加強煤炭開采作業(yè)期間的初次放頂工作，在初次放頂前，應將各項相應的對策編制好，同時控制好各工作環(huán)節(jié)之間的銜接工作，每個工作環(huán)節(jié)均應由專人負責，施行責任制。此外，對超前支撐壓力的監(jiān)測可采用頂板動態(tài)儀器進行監(jiān)測，避免承受壓力太大引發(fā)冒頂跨面事故。

3.3 加固局部的煤層頂板

在煤炭開采作業(yè)期間，應加強局部煤層頂板的支護工作。隨著近幾年煤炭開采作業(yè)掘進深度的加深，進一步加大了煤層之間的壓力，同時也會導致煤巖層出現(xiàn)離層，導致頂板遭受的越來越大的壓力，無法保證其穩(wěn)定性。因此在煤炭開采過程中，應加強局部煤層支護的強度，從而提高煤巖層的支撐能力，進一步降低冒頂事故的發(fā)生率。一般施工條件下，局部厚煤層的支護主要是在其兩側展開支護作業(yè)，該支護方式不但可以控制較廣的范圍，同時還具有操作性強、穩(wěn)定性高、支撐能力強等優(yōu)點。

3.4 巷道頂板及掘進工作面的管理

在巷道的采掘過程中，應大力推廣“三小”技術、光爆錨噴技術，同時利用錨網、錨梯形鋼筋、錨W鋼帶等替代錨桿，若巷道頂板是泥頁巖，則在掘進頭30米外的地方存在約8mm的松動范圍；若巷道頂板是泥炭頁巖，則在其頂板就會出現(xiàn)約1.6米的松動范圍。因此在操作過程中，應保證錨桿的錨固力控制在20kN～50kN范圍內。前碳鋼的種類有一梁三環(huán)式、一梁二環(huán)式等，可采用可調式和卡環(huán)式工字鋼。在實際施工期間，還應調整工作面兩側的范圍，以確保施工的安全性。

4 結論

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，煤炭開采行業(yè)也在不斷發(fā)展。頂板管理是煤炭開采作業(yè)的一個關鍵環(huán)節(jié)，對保證煤炭開采工作的安全性及高效性具有十分重要的作用。要保證煤炭采掘工作面頂板管理的質量，必須要提高煤炭開采工人的安全生產意識，同時注意加強穩(wěn)定煤層頂板的管理、加固局部的煤層頂板、加強巷道頂板及掘進工作面的管理，確保每個采掘環(huán)節(jié)均緊密配合，從而有效提高煤炭采掘工作面頂板管理的質量。

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