探究頂板管理在采煤安全管理中的應(yīng)用

高振超 劉軍

摘要：安全是煤礦生產(chǎn)的“生命線”，也是煤礦行業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的基石。在煤礦開采過程中，采煤安全管理占據(jù)主導(dǎo)及核心位置，作為采煤安全管理的核心環(huán)節(jié)，頂板管理質(zhì)效一直是煤礦領(lǐng)域關(guān)注與研究的焦點?；诖耍恼乱园踩a(chǎn)理念為導(dǎo)向，牢固樹立安全事故預(yù)防為主、處理為輔的基本原則，在分析頂板事故影響因素、采煤安全管理中頂板管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上指出若想充分發(fā)揮頂板管理效能，需科學(xué)布置采煤工作面、合理選擇液壓支架形式、完善安全措施。

關(guān)鍵詞：頂板管理;采煤;安全管理

在煤礦開采過程中，頂板事故是發(fā)生頻率較高、破壞性較強(qiáng)的安全事故類型之一，頂板巖石涌入采煤工作面會損壞機(jī)械設(shè)備、破壞工作面穩(wěn)定性，輕則降低煤礦生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，重則造成后果嚴(yán)重的安全事故。為此，頂板安全成為采煤安全管理的重要組成部分，借助先進(jìn)、前沿的管理技術(shù)、管理方法手段防范冒頂事故，以完善的安全防護(hù)措施保障人員及物資安全。但當(dāng)前采煤管理中頂板管理狀況不容樂觀，安全意識薄弱、監(jiān)管不到位、采煤區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜且未能得到及時改善在很大程度上加大了頂板事故發(fā)生概率。為此，需對采煤安全管理中的頂板管理予以高度重視，以科學(xué)的頂板管理計劃及措施保障采煤作業(yè)安全性。

一、采煤安全管理中頂板事故影響因素

在采煤安全管理中運(yùn)用頂板安全的前提在于了解不同類型頂板事故的影響因素，把握頂板管理要點，制定具有針對性的頂板控制措施，才能夠從準(zhǔn)備階段提升頂板管理計劃的完整性與系統(tǒng)性。通過分析煤礦生產(chǎn)相關(guān)資料及文獻(xiàn)，總結(jié)出以下兩項頂板事故誘發(fā)因素：

（一）采煤區(qū)地質(zhì)條件

煤礦生產(chǎn)中，煤層所處位置并不固定，雖然具有一定的成礦規(guī)律，但因地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探技術(shù)水平有限，不可能完全預(yù)測煤礦開采過程中遭遇的所有突發(fā)情況。因此復(fù)雜多變的地質(zhì)構(gòu)造、時刻變化的地質(zhì)條件是采煤安全管理中頂板事故發(fā)生的關(guān)鍵誘因之一。例如當(dāng)采煤作業(yè)面越過斷層時，如果斷層內(nèi)斷層泥的含量較高，當(dāng)斷層泥遇水后便會軟化，對基巖的粘附性也隨之降低，導(dǎo)致頂層巖層的穩(wěn)定性與堅固性難以得到保障，極易出現(xiàn)頂板跨落、坍塌問題;再如當(dāng)采煤作業(yè)面存在破碎層時，需要借助爆破技術(shù)對頂板進(jìn)行控制或放頂，爆炸及機(jī)械設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的震動會破壞頂板巖體結(jié)構(gòu)，當(dāng)頂板巖體堅固性不足且橫向應(yīng)力較大時便會導(dǎo)致頂板巖體崩塌，威脅現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全。除此之外，礦山自身的壓力大小、壓力變化幅度等也會對頂板穩(wěn)定性造成不利影響。采煤作業(yè)過程中會對覆巖層產(chǎn)生擾動，致使覆巖層下沉或變形，將進(jìn)一步導(dǎo)致礦山壓力直接加載到頂板支架上，伴隨著初壓、周期性來壓，頂板支架牢固性會遭到破壞，如果在頂板管理中未能結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測此類變化、情況，將會誘發(fā)安全事故，降低采煤安全管理有效性[1]。

二、采煤安全管理中頂板管理現(xiàn)狀簡析

采煤管理中加強(qiáng)頂板管理可降低各類安全事故發(fā)生概率，保障人員及財產(chǎn)安全性，推進(jìn)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來煤礦領(lǐng)域?qū)Σ擅喊踩芾碇械捻敯骞芾碛枰愿叨戎匾?，按照國家相關(guān)規(guī)定設(shè)置專業(yè)的頂板管理隊伍，并制定了一系列頂板管理措施。但從實際的頂板管理質(zhì)效來看，依然存在諸多問題。首先，頂板管理隊伍綜合素質(zhì)、專業(yè)技能參差不齊，部分管理人員協(xié)調(diào)力、組織力、約束力不足，不能嚴(yán)格控制采煤作業(yè)行為，可能會因人為操作失誤誘發(fā)冒頂事故;其次，未能及時改善采煤區(qū)地質(zhì)條件。煤礦開采前需要聘請專業(yè)化、社會化地質(zhì)勘測機(jī)構(gòu)全面掌握采煤區(qū)地質(zhì)、巖石等信息，但部分煤礦企業(yè)為節(jié)約成本，或是在地質(zhì)勘察階段聘請不專業(yè)、資質(zhì)不足的勘察機(jī)構(gòu)，或是以現(xiàn)有地質(zhì)勘察技術(shù)人員組織開展采煤區(qū)地質(zhì)條件改善工作，導(dǎo)致地質(zhì)勘察不細(xì)致、資料收集不全面，弱化安全事故預(yù)測及預(yù)處理作用，并且會降低各類頂板管理措施的實際效用，不利于提升頂板管理的應(yīng)用價值[2];最后，采煤作業(yè)監(jiān)管不到位，部分采煤人員未嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)范及技術(shù)要求進(jìn)行采煤作業(yè)，如在操作相應(yīng)設(shè)備時參數(shù)設(shè)置不合理、安裝頂板支架時質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等都會為頂板管理埋下安全隱患。

三、頂板管理在采煤安全管理中的應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)過程中，頂板事故誘發(fā)因素較多，再加上井下作業(yè)條件不充分、環(huán)境惡劣、地質(zhì)情況復(fù)雜、礦壓時刻變化，需要針對上述誘因，結(jié)合頂板管理現(xiàn)狀思考如何在采煤安全管理內(nèi)充分發(fā)揮頂板管理作用。結(jié)合實際工作經(jīng)驗及對頂板管理的思考與實踐，提出以下頂板管理在采煤安全管理中的應(yīng)用策略。

（一）科學(xué)布置采煤工作面

布置采煤工作面是煤礦生產(chǎn)的前端環(huán)節(jié)，不僅關(guān)系到煤礦作業(yè)效率、質(zhì)量，而且管護(hù)采煤安全管理中頂板管理效果。為此需科學(xué)布置采煤工作面，降低安全事故發(fā)生概率。首先，安排專業(yè)地質(zhì)勘察隊伍了解采煤區(qū)地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造、巖層特性、巖層厚度及其跨落規(guī)律。在全面收集地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上預(yù)測采煤作業(yè)中可能出現(xiàn)的頂板問題，制定預(yù)處理措施后進(jìn)行下一步管理工作;其次，在地質(zhì)條件最為理想的區(qū)域布置采煤工作面，預(yù)留好風(fēng)巷安全出口及備用工作面。同時，根據(jù)現(xiàn)場實際條件、勘察結(jié)果等合理布置煤柱，解決采空區(qū)漏水、漏風(fēng)問題，為現(xiàn)場采煤人員提供更加安全、穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境，既能夠避免頂板安全事故的發(fā)生，又能夠激發(fā)現(xiàn)場采煤作業(yè)人員安全意識與工作主動性;最后，對采煤相關(guān)設(shè)備性能、參數(shù)等進(jìn)行檢查，尤其要了解不同設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的震動頻率與強(qiáng)度，結(jié)合頂板巖層厚度及移動性分析機(jī)械設(shè)備震動對頂板巖層擾動程度，確定頂板控制要點及支架布設(shè)位置。同時需保證各類采煤機(jī)械設(shè)備處于同一工作面內(nèi)，便于后續(xù)采煤作業(yè)的同時提升頂板管理有效性[3]。

（二）合理選擇液壓支架

選擇液壓支架是頂板管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是采煤安全管理要點。在選擇液壓支架前需要充分考慮直接性穩(wěn)定性類型、老頂級別及相應(yīng)的礦壓顯示參數(shù)、截高及煤層強(qiáng)度、煤層厚度變化、煤層傾角及工作面推進(jìn)方向、必要通風(fēng)斷面等。在此基礎(chǔ)上根據(jù)頂板實際情況選擇適宜的液壓支架：①如果頂板穩(wěn)定等級為中或低，優(yōu)先選擇掩護(hù)式液壓支架，并且需要根據(jù)底板的堅固程度計算、確定支架底座尖端比壓;②如果頂板巖層較為穩(wěn)定，但周期性來壓較為強(qiáng)烈，以支撐掩護(hù)式液壓支架為宜;③如果頂板平整度不足，可以選擇四柱式液壓支架或掩護(hù)式液壓支架。如果確定為四柱式液壓支架，需要以增加前柱阻力、設(shè)置可伸縮梁等方式強(qiáng)化對機(jī)道上方的頂板控制。

除此之外，需要根據(jù)煤層平均截高、支架類型、頂板等級、煤層厚度等驗算、確定支架高度、支架伸縮比、支架強(qiáng)度及工作阻力、支架中心距離與寬度等相關(guān)參數(shù)，保證液壓支架能夠起到強(qiáng)大的支護(hù)作用。

結(jié)束語

冒頂是煤礦生產(chǎn)中較為常見的安全事故類型之一，是采煤安全管理的重中之重。地質(zhì)條件、采煤技術(shù)是頂板事故兩大誘因。雖然當(dāng)前煤礦企業(yè)高度重視采煤安全管理中的頂板管理，但依然存在頂板管理隊伍綜合素質(zhì)及專業(yè)技術(shù)參差不齊、未能及時改善采煤區(qū)地質(zhì)條件、采煤作業(yè)監(jiān)管不到位的問題。為此，建議科學(xué)布置采煤工作面、合理選擇液壓支架、完善頂板管理安全防護(hù)措施，進(jìn)而提升頂板管理在采煤安全管理中的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張志勤.采煤工作面頂板安全管理及事故預(yù)防對策[J].西部探礦工程，2021，33（05）：183-184.

[2]董大飛.頂板管理在采煤安全管理中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2021，47（01）：68-69.

[3]賈志興.關(guān)于采煤工作面頂板的安全管理及預(yù)防措施分析[J].礦業(yè)裝備，2020，{4}（06）：108-109.