研究煤礦采煤工作面頂板事故原因及其防治措施

張體剛 惠凡光

摘要：安全生產(chǎn)對于煤礦開采作業(yè)而言具有非常重要的影響和作用，不僅是煤礦采煤作業(yè)的基礎(chǔ)，同時也是可以實現(xiàn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的必要前提條件。因此，本文針對煤礦采煤工作面頂板事故的原因進(jìn)行分析，并且根據(jù)實際情況，提出有針對性的防治措施，為煤礦采煤的效率和質(zhì)量提供有效保證。

關(guān)鍵詞：煤礦采煤；工作面頂板；事故原因；防治措施

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對煤礦資源的需求不斷增加。煤礦企業(yè)為了在市場中占據(jù)有利位置，同時還要滿足市場對煤礦資源的個性化需求，必須要加大開采力度。但是煤礦開采過程中，安全問題一直都是重點，特別是煤礦的頂板管理，由于具有一定的難度，所以導(dǎo)致安全生產(chǎn)管理的很多方案和措施無法真正有效地落實到實處。煤礦開采作業(yè)過程中，一旦出現(xiàn)事故，不僅會導(dǎo)致采礦人員的傷亡，而且還會導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以必須要提高對事故的重視程度，特別是工作面的頂板事故，采取有針對性的控制措施，避免事故的發(fā)生。

1.煤礦采煤工作面頂板事故類型分析

1.1推垮型冒頂事故分析

在對推垮型冒頂事故類型進(jìn)行分析時，如果將頂板事故的性質(zhì)作為出發(fā)點對其進(jìn)行研究，那么可將其劃分為沖擊推垮型以及復(fù)合頂板推垮型，由于這兩種類型的事故類型不同，所以造成的后果也大不相同。首先，在對沖擊類型的推垮型冒頂事故進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)這種類型的事故，通常情況下會發(fā)生在煤層頂板的直接頂出現(xiàn)離層之后，這種現(xiàn)象就會相對比較明顯。在此時，會出現(xiàn)兩種情況，一種情況是直接會產(chǎn)生沖擊推垮型冒頂事故，另外一種情況則是下位分層會先出現(xiàn)離層的狀態(tài)，同時還會直接斷裂成大塊游離頂板。在這種情況下，上位巖層中掉下來的部分矸石將會直接砸在下位游離頂板上，最終引起嚴(yán)重的推垮型冒頂事故[1]。除此之外，如果下位分層在開采作業(yè)時，先出現(xiàn)了離層的現(xiàn)象，那么上位巖層中掉落的矸石對已經(jīng)離層的下位分層將會造成非常嚴(yán)重的沖擊影響。最終導(dǎo)致其出現(xiàn)大塊的游離頂板，并且形成推垮型冒頂事故。其次，在對復(fù)合頂板推垮型冒頂事故進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)在煤礦開采作業(yè)實施過程中，復(fù)合頂板是由各種不同類型巖性的巖層以及煤層相互組合而成。所以復(fù)合頂板下層會出現(xiàn)一些厚度相對比較小的煤層或者是巖層，同時如果在開采作業(yè)時，其支護(hù)強度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求等，都會導(dǎo)致復(fù)合型頂板推垮型冒頂事故的發(fā)生，所以必須要引起重視。

1.2壓垮型冒頂事故分析

煤礦采煤工作面頂板事故的發(fā)生率近年來一直有非常明顯的上升趨勢，如果不及時針對這些事故進(jìn)行處理，那么很有可能會造成非常嚴(yán)重的后果。所以必須要根據(jù)不同類型的事故，對其進(jìn)行深入分析，這樣才能夠根據(jù)事故原因提出有針對性的防治措施，為煤礦采煤作業(yè)的安全性提供保證。在對壓垮型冒頂事故進(jìn)行分析時，由于回采工作面在采煤作業(yè)之后，會涉及的各種不同類型的頂板巖層，全部都要對回采工作面的支架進(jìn)行操作，將這些支架全部都垂直在層面方向的頂板力上，頂板力的大小并不相同[2]。如果此時支架在其中的作用無法對頂板力進(jìn)行良好的支撐，那么勢必會引起非常嚴(yán)重的壓垮型冒頂事故。在與過去的很多案例進(jìn)行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)這種類型的事故大多數(shù)情況下都會發(fā)生在基本頂來壓的狀態(tài)下。該類型事故一旦發(fā)生，將會造成非常嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失慘重。

1.3漏垮型冒頂

漏垮型冒頂事故其實并沒有大冒頂事故發(fā)生時的一系列預(yù)兆或者是警示。造成該現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是由于工作面直接頂已經(jīng)呈現(xiàn)出非常嚴(yán)重的破碎狀態(tài)，同時煤層的傾角相對比較大，在此時采煤工作面的支護(hù)系統(tǒng)中就會發(fā)生非常嚴(yán)重的局部漏頂情況[3]。在某一地點的局部的直接頂，將會直接沿著工作面向上全部都呈現(xiàn)出漏空的狀態(tài)，這樣就會直接導(dǎo)致支架無法保證良好的穩(wěn)定性，同時再生頂板的膠結(jié)性比較差，所以很容易就會導(dǎo)致漏垮型冒頂事故的發(fā)生。

2.導(dǎo)致煤礦采煤工作面頂板事故的原因

2.1采煤工作面地質(zhì)條件的影響

眾所周知，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，我國各個行業(yè)的整體發(fā)展形勢普遍比較良好，受到了人們的廣泛關(guān)注和重視，同時對煤礦資源的整體需求量也一直在不斷增加。煤礦開采過程中，安全問題一直都是其中的重點，同時也是保證煤礦企業(yè)可以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效增長的必要前提條件。在煤礦采煤工作面的具體作業(yè)實施過程中，在相關(guān)場所經(jīng)常會遇到各種不同類型的問題，甚至還有部分區(qū)域環(huán)境內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造相對比較復(fù)雜，比如比較常見的特殊地質(zhì)構(gòu)造包括大斷層、巖層破碎帶等。在煤礦采煤工作實施過程中，由于頂板自身的結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，所以在對頂板進(jìn)行安全維護(hù)時，就會顯得比較困難。與此同時，由于斷層與破碎帶等各種不同類型的區(qū)域當(dāng)中經(jīng)常會出現(xiàn)一些不可預(yù)見的問題，同時在斷層中還會存在著斷層泥[4]。除此之外，在對其進(jìn)行分析時，不難看出斷層泥這種物質(zhì)一旦遇到水之后，就會出現(xiàn)比較嚴(yán)重的軟化現(xiàn)狀，由于受到這一因素的影響，很容易就會造成非常嚴(yán)重的坍塌現(xiàn)象。另外，斷層的上盤以及下盤當(dāng)中的礦體，很有可能會存在嚴(yán)重的節(jié)理裂隙，這些裂隙的整體發(fā)育情況相對比較良好，節(jié)理的構(gòu)造一般都會呈現(xiàn)出錯橫交錯的狀態(tài)。同時，在與實際情況進(jìn)行結(jié)合分析時，節(jié)理面內(nèi)部經(jīng)常會出現(xiàn)一些泥質(zhì)夾帶的情況，這樣勢必會導(dǎo)致周圍的圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重的破碎情況，同時也無法保證良好的穩(wěn)定性。由于受到這一因素的影響，導(dǎo)致煤礦采煤工作在具體實施過程中，其對應(yīng)的工作面頂板支護(hù)無法實現(xiàn)有針對性的維護(hù)和管理，導(dǎo)致頂板的安全問題將會遭受到非常嚴(yán)重的打擊影響。

2.2采煤工作面采煤方法的影響

工作面回采作業(yè)在具體實施過程中，可能會導(dǎo)致頂板安全事故出現(xiàn)的原因其實還有很多，由于整個工作環(huán)境比較惡劣，同時整個操作工序也比較復(fù)雜，所以在很多方面都會很容易引起嚴(yán)重的事故。其中回采工序就會導(dǎo)致其出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，在與實際情況進(jìn)行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)回采工序相互之間呈現(xiàn)出的差異性，將會直接導(dǎo)致不同類型的安全事故發(fā)生。比如煤壁的無支護(hù)空間在實際應(yīng)用過程中，如果采煤機(jī)在其中對煤礦資源進(jìn)行切割處理之后，甚至還會對其進(jìn)行爆破處理，這些都必須要對其提出有針對性的維護(hù)措施，否則任何一個環(huán)節(jié)都很有可能會發(fā)生嚴(yán)重的事故[5]。如果在施工過程中，出現(xiàn)支護(hù)滯后等各種不同類型的問題，那么在對輸送機(jī)的機(jī)頭進(jìn)行推移處理時，或者是機(jī)尾支護(hù)等工作實施過程中，都會導(dǎo)致冒頂安全事故的發(fā)生。除此之外，如果在煤礦開采作業(yè)實施過程中，并沒有對炮眼進(jìn)行科學(xué)合理的布置，那么也會導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生，對整個煤礦開采的作業(yè)安全將會造成非常嚴(yán)重的威脅。

3.針對煤礦采煤工作面頂板事故提出的防治措施

3.1綜采工作面冒頂?shù)念A(yù)防措施

在與現(xiàn)階段煤礦開采作業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)在安全事故方面的控制效果并不是很理想，仍然存在很多問題，導(dǎo)致煤礦采煤工作面頂板事故的發(fā)生率一直無法得到有效控制。這樣不僅會導(dǎo)致工作人員自身的人身安全受到嚴(yán)重威脅，而且還會導(dǎo)致煤礦企業(yè)承非常嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以對于煤礦企業(yè)而言，必須要在實踐中積極采取有針對性的措施，保證各個環(huán)節(jié)的安全管理工作可以有序開展，這樣不僅可以避免安全事故的發(fā)生，而且還可以保證煤礦采煤工作的效率和質(zhì)量。在具體操作過程中，要與實際情況進(jìn)行結(jié)合，綜采面冒頂事故大多數(shù)情況下會集中發(fā)生在煤壁的附近，所以在針對其提出有效預(yù)防措施時，要與實際情況進(jìn)行結(jié)合[6]。首先在具體操作過程中，為了保證良好的預(yù)防效果，同時還要保證支架的整個初撐力可以得到有效提升，在對支架進(jìn)行設(shè)計時，必須要對外加長側(cè)板進(jìn)行合理的應(yīng)用，同時還要在其中增加內(nèi)向伸縮前探梁，這樣可以保證支架在實際應(yīng)用過程中的整個支撐效果得到強化。其次，在工藝方面，在采煤機(jī)實際應(yīng)用之后，需要對前探梁進(jìn)行時有效的使用，這樣可以保證其整個穩(wěn)定性。除此之外，如果現(xiàn)實情況中的破碎頂范圍比較大，同時無法實現(xiàn)對其有效的控制，那么必須要結(jié)合實際情況，將符合實際要求的化學(xué)材料全部都注入對應(yīng)的破碎頂板中。這樣做的目的是為了最大限度地避免出現(xiàn)冒頂事故。采煤面一般在實際作業(yè)過程中，都會選擇利用循環(huán)作業(yè)的方式來進(jìn)行。在整個操作過程中，必須要保證嚴(yán)格按照規(guī)范化的要求和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，同時還要對敲幫進(jìn)行有效實施，尤其是在工作面方面，要避免出現(xiàn)一系列的空頂作業(yè)行為。另外，還要對一些先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行合理的引進(jìn)和利用，這樣可以實現(xiàn)對頂板狀態(tài)的有效監(jiān)測，一旦在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)問題，可以立即采取有針對性的措施對其進(jìn)行處理。

3.2單體液壓支柱工作面頂防煤壁附近冒頂?shù)南嚓P(guān)措施

在對煤礦采煤工作面頂板進(jìn)行分析和研究時，要與實際情況進(jìn)行有效結(jié)合，這樣才能夠提出有針對性的解決措施。在對煤壁附近的冒頂事故進(jìn)行預(yù)防處理時，最先要做的一點就是要對單體液壓支柱工作面進(jìn)行分析，這樣有利于提出有針對性的預(yù)防措施。在煤礦采煤工作開展過程中，由于大多數(shù)的作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，同時其中會涉及的影響因素也比較多，所以必須要對地質(zhì)的質(zhì)量以及環(huán)境等進(jìn)行嚴(yán)格的考察和分析，這樣有利于為預(yù)防措施的順利開展打下良好的基礎(chǔ)。在有關(guān)地質(zhì)方面，要對其中是否存在頂板結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，這樣可以根據(jù)檢查結(jié)果保證生產(chǎn)技術(shù)措施在制定和具體實施過程中的有效性和針對性，同時還要保證整個安全作業(yè)流程的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。其次，在對該環(huán)節(jié)提出預(yù)防措施時，為了保證可以實現(xiàn)良好的預(yù)防效果，必須要促使采煤工作面和煤層節(jié)理相互之間的發(fā)育方向能夠呈現(xiàn)出一種垂直的狀態(tài)，或者呈現(xiàn)出一種斜交的狀態(tài)也可以。除此之外，為了避免工作面會出現(xiàn)片幫等一系列的問題，一旦發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，必須要立即采取有針對性的措施，利用陶梁窩對其進(jìn)行有針對性的支護(hù)，這樣做的目的是為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重的冒頂事故。另外，工作面在正常作業(yè)過程中，必須要保證遵循“三直一平”的基本原則，同時還要保證點柱在其中可以得到有效控制。同時，要保證現(xiàn)有的敲幫制度可以在實踐中得到有效落實，盡可能避免出現(xiàn)空項作業(yè)等情況。

3.3采煤工作面對發(fā)生大面積冒頂?shù)念A(yù)防措施

在針對大面積冒頂?shù)南嚓P(guān)問題進(jìn)行分析和處理時，要想實現(xiàn)有效的預(yù)防處理，首先要做的一點就是要保證單體支柱自身的支撐能力可以在實踐中得到有效提升，同時還要保證其自身的剛度也可以得到強化。其次，要保證液壓支架在實際應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性和可靠性能夠得到有效提升。除此之外，還要結(jié)合實際要求，對采煤的整體高度進(jìn)行有效控制，這樣才能夠從根本上促使大面積冒頂安全事故可以得到有效控制，避免造成更加嚴(yán)重的損失。

3.4預(yù)防工作面兩端頭冒頂?shù)拇胧?/p>

在對工作面兩端頭冒頂事故進(jìn)行分析和處理時，為了保證預(yù)防措施的針對性和有效性，必須要保證上出口的支護(hù)以及下出口的支護(hù)都可以得到有效強化。與此同時，還要對采場當(dāng)前的漏頂冒頂事故提出有效的預(yù)防措施，通常情況下，可以適當(dāng)?shù)卦跈C(jī)頭、機(jī)尾等各個不同位置處，對四對一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)措施進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，這樣才能夠為巷道的初撐力起到良好的保障作用。除此之外，還要與實際情況進(jìn)行結(jié)合，將雙楔頂梁支護(hù)措施應(yīng)用其中，同時還要保證采煤面與巷道相互之間可以建立良好的連接關(guān)系。一般在這種狀態(tài)下，每一對抬棚都會隨著機(jī)頭或者是機(jī)尾向前移動，在機(jī)頭以及機(jī)尾處，可以直接利用雙楔鉸接頂梁支護(hù)技術(shù)，這樣可以保證良好的支護(hù)效果。

4.結(jié)語

煤礦資源在開采時，由于大多數(shù)都是井下作業(yè)，所以整體的環(huán)境非常差，為了保證開采人員的人身安全，實現(xiàn)煤礦開采企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益的最大化，必須要對當(dāng)前在工作面頂板當(dāng)中的安全事故進(jìn)行分析。只有對造成事故出現(xiàn)的原因進(jìn)行深入分析，才能夠提出有針對性的預(yù)防措施，為煤礦采煤工作的效率和質(zhì)量提供有效保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]李貞江.采煤工作面頂板安全管理問題分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2019， 16（17）： 48-49.

[2]張金寶，武建領(lǐng)，張振南，包蘇東.采煤工作面頂板安全管理及預(yù)防措施研究[J].中外企業(yè)家， 2019（09）： 116.

[3]李斌，管劉北，余杰.肖家洼煤礦110802工作面初次來壓的模擬與研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)， 2018（11）： 123-124+140.

[4]劉業(yè)嬌，袁亮，薛俊華，田志超. 2007—2016年全國煤礦瓦斯災(zāi)害事故發(fā)生規(guī)律分析[J].礦業(yè)安全與環(huán)保， 2018， 45（03）： 124-128.

[5]王彬.煤礦頂板事故不安全動作原因探析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)， 2017（17）： 90+127.

[6]胡偉.井下采煤工作面頂板事故及處理措施[J].科技風(fēng)， 2017（09）： 297.