煤礦井下采煤工作面頂板管理問題分析

劉重陽

摘要：為確保煤礦作業(yè)人員生命安全，保證礦井生產(chǎn)順暢，重視并有效防止頂板事故發(fā)生是煤礦生產(chǎn)管理的重中之重。井下安全事故是目前我國煤礦生產(chǎn)面臨的巨大隱患之一，其中井下工作面頂板事故最為普遍。因此，采煤工作面頂板的安全問題應(yīng)列為煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的安全重點(diǎn)進(jìn)行管理。

關(guān)鍵詞：煤礦：安全事故：頂板：事故預(yù)防

在煤礦安全生產(chǎn)的過程中，安全生產(chǎn)是重點(diǎn)，但煤礦經(jīng)常會(huì)發(fā)生采煤工作面項(xiàng)板事故。根據(jù)現(xiàn)有的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在煤礦發(fā)生的安全生產(chǎn)事故中，有三分之二的事故是頂板方面的安全事故，其中的70%發(fā)生在采煤工作面。頂板安全事故不僅使職工的人身安全受到影響，還會(huì)使企業(yè)遭受經(jīng)濟(jì)損失。那么，在煤礦企業(yè)如何減少、避免采煤工作面頂板安全事故，提高整個(gè)工作面的安全生產(chǎn)，是很多人關(guān)注的一個(gè)重要學(xué)術(shù)課題，其中涉及煤礦頂板管理的方式、方法是否科學(xué)、合理、有效對(duì)頂板安全起到切實(shí)有效的作用。因此，加強(qiáng)頂板管理是降低采煤工作面頂板安全生產(chǎn)事故發(fā)生的一項(xiàng)重要措施。論文淺要地對(duì)采煤工作面頂板事故發(fā)生的因素及事故原因進(jìn)行分析，針對(duì)事故發(fā)生的具體實(shí)際情況、所采取相應(yīng)的防治措施進(jìn)行分析。

一、工作面頂板分類

工作面頂板通常是指位于煤層上方的多個(gè)巖層層位，主要包括偽頂、直接頂以及老頂?shù)?。由于其空間層位關(guān)系各具特點(diǎn)，故通常可以按照其賦存特性進(jìn)行如下的大致分類：（1）偽頂。組份常為炭質(zhì)泥巖或泥質(zhì)巖層，厚度在0.3～0.5m，一般隨采掘工作面推進(jìn)順勢發(fā)生掉落，允許暴露面積為5～8m2，暴露時(shí)間一般小于20min。（2）直接頂。位于煤層或偽頂?shù)纳喜?，由粉砂巖層、粉砂層與煤層互層、砂頁巖層互層或是泥質(zhì)粉砂巖層組成，厚度通常在3～10m不等或更厚。相比偽頂，具有一定的穩(wěn)定性，常回采作業(yè)時(shí)掉落。（3）老頂。層位上位于直接頂上部，厚度一般大于2～5m，巖體完整性較好，節(jié)理裂隙不發(fā)育。老頂?shù)某醮蝸韷翰骄嘁话銥?5～25m以上。對(duì)工作面初始?jí)毫椭芷趬毫Φ娘@現(xiàn)規(guī)律是明顯或強(qiáng)烈的。

二、工作面頂板安全事故因素分析

1.自然原因

（1）地質(zhì)構(gòu)造引起的安全事故

對(duì)于井工礦山而言，斷層、陷落柱、節(jié)理裂隙等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于煤炭回采具有極大影響，如果在前期勘探時(shí)，未能及時(shí)、全面掌握工作面可能遇到的地質(zhì)構(gòu)造，特別是遇到斷層時(shí)，工作面上的壓力突然變化，若未能及時(shí)采取有效措施，極易引發(fā)冒頂片幫事故。

（2）礦山壓力引起的安全事故

礦山壓力的概念是指，在采煤回采作業(yè)過程中，回采工作面周圍巖體所表現(xiàn)出的應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此，在大多數(shù)礦山，都將受到礦山壓力作用，在工作面中部出現(xiàn)彎曲下沉，并呈現(xiàn)出周期來壓的特征。這種影響受賦存狀態(tài)影響，通常存在一定差異，若未能及時(shí)做好防護(hù)工作，極易導(dǎo)致冒頂事故。

2.管理原因

（1）生產(chǎn)中檢查方法不當(dāng)

通常來說，冒頂事故多數(shù)發(fā)生于爆破作業(yè)后的1～zn內(nèi)。爆破后，頂板因?yàn)槭艿奖普駝?dòng)影響，巖體初期的壓力平衡狀態(tài)會(huì)被破壞，已經(jīng)和母體分離的巖石結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)閼?yīng)力快速釋放而出現(xiàn)冒落。加之隱患排查經(jīng)驗(yàn)不足，常無法在隱患排查階段便推斷出覆巖的運(yùn)移規(guī)律，無法實(shí)現(xiàn)提前錨固，易引發(fā)事故。此外當(dāng)采煤工作結(jié)束時(shí)，沒有及時(shí)采取有效支護(hù)措施，也容易發(fā)生冒頂事故。

（2）安全管理不到位

安全管理未落實(shí)到個(gè)人，并且井下工人自身文化素質(zhì)偏低，安全意識(shí)淡薄，支護(hù)等作業(yè)施工質(zhì)量低，也容易引發(fā)冒頂事故。

3.技術(shù)原因

采煤作業(yè)中的參數(shù)等設(shè)計(jì)不合理，若所選參數(shù)，如工作面的長度、采煤的高度、循環(huán)的進(jìn)度等都沒有得到適當(dāng)?shù)倪x擇，回采作業(yè)中設(shè)定的順序也不夠科學(xué)，當(dāng)所選技術(shù)方法制約采煤效率時(shí)，易導(dǎo)致項(xiàng)板暴露時(shí)間多長，產(chǎn)生冒頂隱患。

三、煤礦采煤工作面冒頂?shù)念A(yù)防措施

1.綜采工作面冒頂?shù)念A(yù)防措施

①提高支架的初撐力，支架設(shè)計(jì)時(shí)用加長側(cè)板、內(nèi)向伸縮前探梁;②在工藝上，采煤機(jī)割煤以后，及時(shí)伸出前探梁，擦頂移架;③破碎頂范圍大難以控制時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)破碎項(xiàng)板注入相應(yīng)的化學(xué)材料，防止冒頂?shù)陌l(fā)生;④采煤面采用循環(huán)作業(yè)，嚴(yán)格按規(guī)程操作，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫，工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè);⑤進(jìn)行頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)頂板離層，及時(shí)采取相應(yīng)的有效措施。

2.單體液壓支柱工作面預(yù)防煤壁附近冒頂相關(guān)防范措施

①在地質(zhì)方面應(yīng)盡可能在已查明無鑲嵌頂板結(jié)構(gòu)的地方建立工作面，以便于制定有針對(duì)性的生產(chǎn)技術(shù)措施及安全作業(yè)規(guī)程;②使采煤工作面和煤層節(jié)理發(fā)育的方向成垂直或者斜交;③工作面避免片幫發(fā)生，一旦發(fā)生片幫，要立即掏梁窩加強(qiáng)支護(hù)，避免冒頂事故的發(fā)生;④工作面要“三直一平”，打好點(diǎn)柱，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫制度，嚴(yán)禁進(jìn)行空頂作業(yè)。

3.采煤工作面對(duì)發(fā)生大面積冒頂?shù)念A(yù)防措施

①有效提高單體支柱的初撐力與剛度;②提高液壓支架穩(wěn)定性;③控制采煤高度。第四，預(yù)防工作面兩端頭冒頂?shù)拇胧孩偌訌?qiáng)上、下出口支護(hù);②有效預(yù)防采場發(fā)生漏冒頂，可在機(jī)頭、機(jī)尾處各應(yīng)用四對(duì)一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)（即“四對(duì)八梁”支護(hù)），從而保證巷道的初撐力;③用雙楔頂梁支護(hù)，采煤面和巷道相連，每對(duì)抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移，或在機(jī)頭機(jī)尾處采用雙楔鉸接頂梁支護(hù);④采煤工作面的安全出口和巷道連接處及壓力影響異常區(qū)域內(nèi)要加強(qiáng)支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)的巷道長度不得小于20米，支護(hù)要求符合作業(yè)規(guī)程、措施的規(guī)定。

四、結(jié)論

長期工作實(shí)踐表明，頂板事故的發(fā)生和特性有一定規(guī)律可循。礦山生產(chǎn)應(yīng)依據(jù)上述步驟及內(nèi)容開展工作面頂板管理工作，對(duì)于降低冒頂、片幫等安全事故風(fēng)險(xiǎn)具有極為重要的作用。上述技術(shù)方法在同忻礦執(zhí)行過程中，保證了礦山安全生產(chǎn)，值得同類礦山借鑒。