采煤工作面頂板管理及其措施研究

劉 峰，李棟浩

(鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452470)

0 引言

隨著淺部煤炭資源開采殆盡，進(jìn)入深部開采已經(jīng)成為了很多煤礦企業(yè)面臨的實(shí)際問題，在深部開采過程中，做好采煤工作面頂板管理工作難度更大、要求更高，各種類型的頂板事故發(fā)生概率也出現(xiàn)了不同程度的增加。因此，對采煤工作面頂板管理及其措施進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 采煤工作面頂板分類

按照采煤工作面頂板位置來看，可分為偽頂、直接頂及老頂。按照頂板管理方式的不同，可以分為堅(jiān)硬頂板、易垮落頂板、中等垮落頂板、塑性彎曲頂板，不同類型的頂板需要采取的頂板管理方式不同。

2 存在的主要問題

2.1 采煤工作面頂板管理理念較為落后

隨著開采深度的不斷增加，在深部采煤工作面整體的地質(zhì)情況相對于淺部工作面開采有著較大的不同，傳統(tǒng)的工作面頂板管理模式表現(xiàn)出較大的不適應(yīng)性，特別是很多在淺部頂板管理工作中能夠取得較好管理效果的管理舉措，在深部采煤工作面頂板管理中并不能取得預(yù)想的管理效果，需要對頂板管理理念進(jìn)行及時(shí)有效的調(diào)整。但是從現(xiàn)實(shí)情況來看，傳統(tǒng)的頂板管理理念仍舊大量存在，導(dǎo)致頂板管理工作并不能取得較好的管理效果，也增加了采煤工作面出現(xiàn)安全事故的概率。

2.2 采煤工作面頂板管理人員總體素質(zhì)相對偏低

采煤工作面頂板管理素質(zhì)整體不夠高，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：采煤工作面班組為追求任務(wù)的迅速完成，經(jīng)常不顧實(shí)際強(qiáng)制要求工人加班趕工作進(jìn)度，罔顧工作面開采規(guī)律，盲目追求任務(wù)完成，致使頂板管理中存在較大安全隱患。采煤工作面頂板管理人員的構(gòu)成中，多數(shù)是農(nóng)民工，文化素質(zhì)普遍低下并且不固定，難以進(jìn)行穩(wěn)定的安全培訓(xùn)。管理人員安全意識(shí)缺乏，流動(dòng)性大，這導(dǎo)致采煤工作面頂板管理難度加大。

3 提升采煤工作面頂板管理效果的相關(guān)措施

3.1 強(qiáng)化對采煤工作面的施工監(jiān)管

由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變，在開采過程中，雖然對頂板條件進(jìn)行了探測，掌握了一定的頂板地質(zhì)情況，但由于受到地質(zhì)復(fù)雜程度及探測效果等方面因素的影響，出現(xiàn)各種類型突發(fā)情況的概率相對較高。因此，為了更好地提升頂板管理效果，在開采過程中，應(yīng)強(qiáng)化對采煤工作面的施工監(jiān)管，重點(diǎn)是采集和研判開采過程中各種數(shù)據(jù)情況，對可能出現(xiàn)的頂板事故做好預(yù)防性措施，結(jié)合采煤過程的變化，制定出更為針對性的頂板管理措施，這對于確保頂板管理效果是非常關(guān)鍵的。

3.2 針對不同類型的頂板采取針對性的管理措施

不同類型的頂板需要的管理措施不同，因此，為了提升頂板管理效果，應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同類型的頂板采取針對性的管理措施。①對于類拱式結(jié)構(gòu)頂板。在進(jìn)行管理時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取“支與護(hù)”相結(jié)合的方式，通過加強(qiáng)支護(hù)實(shí)現(xiàn)對類拱式結(jié)構(gòu)頂板的支撐，實(shí)現(xiàn)支架支撐力和巖石重量相平衡，強(qiáng)化頂板保護(hù)控制，通過增強(qiáng)管理頂板水平，防止出現(xiàn)由于較大的礦壓而給采煤工作面正常開采帶來安全威脅。②對于拱梁式結(jié)構(gòu)頂板。在進(jìn)行頂板管理時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)增強(qiáng)支護(hù)力度，通過較強(qiáng)的支護(hù)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對直接頂巖石重量的有效承載，這個(gè)過程需要最大限度地減少老頂和直接頂之間的空間，支架頂梁需能夠?qū)崿F(xiàn)頂板的有效支撐，防止出現(xiàn)“死架”問題。③對于整體垮塌是頂板。該類頂板的特點(diǎn)是周期來壓相對較小，但在工作面和裂隙形成平衡時(shí)，就會(huì)形成垮塌式結(jié)構(gòu)。在對該類頂板進(jìn)行管理時(shí)，應(yīng)提前采取措施對頂板進(jìn)行弱化，從而有效地減少放頂強(qiáng)度。同時(shí)，需控制工作面頂板出現(xiàn)的裂隙和工作面方向所夾的角度超過12°，對于控制工作面頂板穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。④對于梁式結(jié)構(gòu)頂板，應(yīng)注意工作面頂板控制的“支與讓”，為了防止出現(xiàn)直接頂斷裂的問題，應(yīng)當(dāng)選擇使用放頂法做好頂板處理，利用可縮量支柱的調(diào)節(jié)性，推動(dòng)梁式結(jié)構(gòu)頂板和工作面直接頂相互適應(yīng)，適當(dāng)加大工作面推進(jìn)速度，在周期來壓之前完成工作面推進(jìn)。此外，為了更好地提升工作面頂板管理效果，可充分利用在線監(jiān)測壓力的方式做好對工作面頂板的在線監(jiān)測。具體實(shí)施時(shí)，可將在線監(jiān)測壓力表安裝在采煤工作面順槽中，同步進(jìn)行工作面推進(jìn)和頂板壓力變化監(jiān)測，并同步制作頂板壓力變化曲線，技術(shù)人員根據(jù)頂板壓力變化曲線直觀地掌握頂板變形情況，為采取針對性的頂板管理策略提供出定量的數(shù)據(jù)支撐，這也是當(dāng)前做好采煤工作面頂板管理工作的主要方向之一。

3.3 采取綜合性采煤工作面頂板管理措施

隨著礦井開采深度的不斷延伸，單一的頂板管理方式，在很多情況下已經(jīng)不能滿足深部采煤工作面頂板管理需求，選擇使用綜合性采煤工作面頂板管理措施已經(jīng)成為了必然。在具體實(shí)施中，首先，應(yīng)從液壓支架的工作阻力、初撐力等參數(shù)分析入手，在頂板得到控制的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提升頂板控制強(qiáng)度，可選擇使用高一級頂板下沉幅度支架。同時(shí)，注重采煤工作面礦壓的觀測，確保礦壓控制在合理的范圍內(nèi)。做好液壓支架的檢修工作，保證液壓支架支護(hù)質(zhì)量，特別是對泵站出液壓力應(yīng)設(shè)定超過技術(shù)要求，確保支架能夠提供出足夠的支撐力，防止頂板出現(xiàn)直接離層量。若頂板出現(xiàn)了懸露面積較大的情況，沒有順利垮落，則應(yīng)采取針對性強(qiáng)制放頂措施，可借助傾斜深孔爆破切槽完成。此外，在采煤工作面過斷層或者其它地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)結(jié)合不同的地質(zhì)構(gòu)造，科學(xué)適當(dāng)減少控頂?shù)臅r(shí)間，并注重對工作面端頭的支護(hù)。

3.4 加強(qiáng)對采煤工作面頂板管理人員的培訓(xùn)工作

采煤工作面頂板管理人員總體素質(zhì)水平會(huì)直接影響到采煤工作面頂板管理效果。針對當(dāng)前采煤工作面頂板管理人員綜合素質(zhì)相對偏低的實(shí)際情況，全面加強(qiáng)采煤工作面頂板管理人員培訓(xùn)工作非常關(guān)鍵。在具體培訓(xùn)過程中，應(yīng)注重理論培訓(xùn)和實(shí)踐培訓(xùn)相結(jié)合的方式，全面提升培訓(xùn)工作的實(shí)效性。在理論培訓(xùn)過程中，注意將當(dāng)前取得較好培訓(xùn)效果的座談會(huì)、交流會(huì)及專家講座等方式應(yīng)用到培訓(xùn)中，防止過多的應(yīng)用灌輸式培訓(xùn)。同時(shí)，注重實(shí)踐培訓(xùn)對理論培訓(xùn)的強(qiáng)化，可根據(jù)理論培訓(xùn)內(nèi)容，安排技術(shù)人員在取得較好頂板管理效果的一線進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，全面實(shí)現(xiàn)頂板管理人員綜合素質(zhì)的全面提升。此外，可將培訓(xùn)考核制度納入到培訓(xùn)中，同時(shí)將考核與一線頂板管理人員的待遇水平相聯(lián)系，全面提升技術(shù)人員參與培訓(xùn)的積極性和主動(dòng)性。此外，還應(yīng)當(dāng)注重對采煤工作面頂板管理制度的完善，充分結(jié)合當(dāng)前深部開采中頂板管理工作面臨的新情況、新問題，找出傳統(tǒng)頂板管理制度中存在的薄弱環(huán)節(jié)，以更為完善的制度推動(dòng)各項(xiàng)采煤工作面頂板管理工作高質(zhì)高效的開展。

4 結(jié)語

全面做好采煤工作面頂板管理工作對保證生產(chǎn)的可持續(xù)性和安全性有著非常重要作用。但是從具體管理工作開展情況來看，很多方面還有著較大的提升空間。因此，這就需要煤礦企業(yè)全面認(rèn)識(shí)到做好頂板管理的重要性，科學(xué)合理地對工作面頂板進(jìn)行分類，結(jié)合采煤工作面的實(shí)際開采情況，采取針對性的措施，全面提升采煤工作面頂板管理效果。