煤礦綜采工作面頂板管理分析

趙 陽

(大同煤礦集團有限責任公司，山西 大同 037000)

引言

安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè)的首要任務。在此階段，中國煤礦企業(yè)大力推進安全事故隱患調查和安全危險分類管理工作，確保煤礦宏觀安全生產(chǎn)狀況，降低煤礦安全事故發(fā)生率，強力維護人民生命安全和財產(chǎn)安全。最近幾年煤礦安全事故分析表明，頂板事故所占的比重很大，每年頂板事故發(fā)生的人員傷亡和社會影響極度惡劣。為此，分析煤礦頂板事故并提出目標預防對策具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 煤礦綜采工作面頂板管理的內容

在煤層開采中，中國煤礦大部分采用綜采技術，大量利用液壓支架支持煤層頂板。由于地質條件的復雜性使得很難擁有均勻適用的液壓支架(見圖1)，因此煤礦企業(yè)必須根據(jù)實際情況選擇相應的液壓支架(見圖1)，以確保煤礦開采的安全性。液壓支架的作用是提供支撐來控制頂板的變形。液壓支架支撐是一種人工支撐方法。換句話說，只有在圍巖變形時，液壓支架功能才起作用。因此，在選擇液壓支架時，必須a)有足夠的液壓支架承載力。選擇液壓支架時，根據(jù)煤礦埋深和地應力情況確定適當?shù)墓ぷ髯枇Γ瑸檫x擇合適的液壓支架模型提供科學參考。b)液壓支架應具有適當?shù)闹涡问?。液壓支架不僅必須有足夠的支撐力，還必須有適當?shù)闹涡问?，以便根?jù)煤層厚度實時調整支撐高度。同時滿足上述兩個要求，才能有效管理綜采工作面頂板。

圖1 不同類型的液壓支架實物圖

綜采工作面頂板管理的另一主要內容是采空區(qū)處理。進入深層挖掘時代，工作面頂板處理至關重要。為了確保開采安全，開采煤層后要及時推倒工作面頂板，對采空區(qū)起到一定的支護作用。煤層開采后液壓支架收縮導致頂板不支撐，頂板將受礦壓作用而破碎[4]。大多數(shù)情況下，采空區(qū)的屋頂大部分是用崩塌法管理的。換句話說，開采煤層后，屋頂必須破碎，填充采空區(qū)。屋頂厚而堅硬，不容易塌陷，需要一定的強制放洞措施。更常見的強制放頂煤措施包括頂板噴水、松動爆破和水力破碎。

2 煤礦綜采工作面頂板事故原因分析

2.1 頂板受壓平衡失穩(wěn)

煤在地下形成時直接受上過載壓力的影響。煤礦開采、開辟或挖井破壞原來頂板的力量平衡狀態(tài)，造成礦壓不均等分布。這種分布不均的壓力直接作用于道路、工作平面以及四周的煤炭和巖石塊。超過道路或屋頂?shù)某休d力時，可能會出現(xiàn)屋頂沉降、支撐縮小、屋頂崩塌、道路塌陷等現(xiàn)象。

2.2 支護施工不到位

綜采工作面兩端通常是連接到凹槽的節(jié)點，因此這部分壓力相對集中，為了有效支持，煤礦工人經(jīng)常設置液壓支架，但如果液壓支架設置不符合基本承載能力標準，頂板可能會沉沒，從而導致死亡。此外，支撐結構的安裝位置設置不合理是導致屋頂?shù)袈涞闹匾蛩?，許多煤礦工人缺乏相關理論知識，無法有效地保證支撐結構安裝位置的合理性。

2.3 液壓支架選擇不合理

煤礦綜采工作面頂板事故發(fā)生的主要原因之一是液壓支架選型不合理。煤礦安全人員必須對頂板有全面的了解和認識，才能有效地管理道路頂板，從而為煤礦工人提供安全的工作環(huán)境。但是在煤礦生產(chǎn)實際運轉液壓支架的過程中，部分操作者對液壓支架的重視程度不高，因此對礦壓、礦井通風等缺乏重視，最終無法選擇液壓支架，礦工地下工作的安全風險被增大，支持崩潰，造成嚴重的安全事故，給煤礦企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。

3 煤礦頂板事故的防范措施

3.1 選擇合適的液壓支架

液壓支架是頂板支護的重要設備，在選擇時一定要滿足生產(chǎn)的實際需要。為了保證液壓支架能符合生產(chǎn)的條件，應該遵循以下幾個原則：a)液壓支架之間的距離要合理，不能太大也不能太小，間距太小，需要的液壓支架太多，間距太大，支護的安全性得不到保證，通常可以選擇的距離為1.6m、1.2m及1.1m；b)液壓支架的斷面寬度最好為200～300mm，若移架的長度太小，則會使端面支護的面積增大，甚至會導致嵌頂問題，影響綜采工作面頂板管理的有效性，這對于安全開采十分不利。因此，必須依照具體狀況挑選液壓支架，謹慎執(zhí)行液壓支架在運行中的嚴、正、穩(wěn)、快、凈、夠、直、勻等基礎標準。

3.2 防止煤層垮落

對煤層進行挖掘工作時，如果發(fā)生煤層崩塌事故，(刪除：職員的身邊)可能會發(fā)生致命事故。因此，為了有效地防止這種情況發(fā)生，您可以從以下幾個方面提高整個頂板的監(jiān)管效果:第一，自上而下的更換支架。工人可以使用適當?shù)闹Ъ苤苯雨P閉支架，從而使綜采順利展開。第二，在撤回支架的過程中，必須確保綜采工作面支架的初始承載力在額定工作阻力的80%以內，從而提高整個支架的承載力。第三，要嚴格選拔安全預防事故意識強、實踐經(jīng)驗豐富、實踐能力強的職員，以實現(xiàn)相關工作的發(fā)展。這能有效地防止煤層下落，促進整個煤礦開采工作的順利展開。第四，要局部更換支架，加固支架，以防止支架撤出后逐層崩塌的現(xiàn)象。

3.3 加強礦井監(jiān)測與預報

液壓支架初始支撐觀測是監(jiān)測地層壓力時，相關人員必須做好屋頂壓力變化、支撐初始支撐情況等相關記錄的重要事項。工作人員必須及時將收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控站，地面工作人員必須快速分析收集的數(shù)據(jù)，得出結論，并確定地下實際情況。發(fā)生問題時，必須立即向礦井協(xié)調室和高級工程師報告數(shù)據(jù)。要做好所有預防措施，保證井下工人的安全工作環(huán)境。地下綜采工作面開采工作相關人員應加強綜采工作面地質預報工作，確保綜采工作面受地質條件影響，避免暴露危險。發(fā)現(xiàn)危險情況時，請及時將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)視站，組織工人有序撤離。前方產(chǎn)生特殊地質結構前及時調整工作面開采布局，減少人工作業(yè)對地質結構的影響，有效加強工作面頂板安全控制管理。

3.4 科學布局工作面

科學布局工作面，對于促進煤礦綜采工作的順利展開具有至關重要的作用。因此，工作負責人就應詳細的調查和研究煤礦開采位置的地質地貌構造狀況，并經(jīng)過一定的實踐經(jīng)驗來制定符合實際需求的工作面設計規(guī)劃，從而能有效的保障綜采工作的安全展開。此外，不僅要科學的布局整個綜采的工作面，而且還應充分的提高通風口選擇的合理性，這樣就能在一定程度上有效的避免地下水涌入對綜采作業(yè)面的工作產(chǎn)生影響。

結束語

煤礦安全生產(chǎn)不僅關乎企業(yè)的經(jīng)濟效益，還關乎每一位員工的人身安全。在煤礦生產(chǎn)中，頂板事故的發(fā)生概率和危害性極大。通過對現(xiàn)實案例的分析，指出人為因素是導致煤礦頂板事故發(fā)生的最為主要的因素。煤礦企業(yè)必須嚴格執(zhí)行和落實煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)標準化的制度和相關規(guī)定，提高人員的安全防范意識，以最大限度地避免煤礦頂板事故的發(fā)生，確保企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。