煤礦頂板事故原因分析及對策

牛濤濤

（山西煤炭運銷集團盛泰煤業(yè)有限公司，山西高平048400）

1 概述

煤礦井下生產過程中頂板安全管理與控制是保證采掘工作面安全穩(wěn)定生產的重要保障，但是在實際煤礦生產過程中受采掘工藝、地質條件、開采設計等影響，導致采掘工作面頂板支護存在很多問題，如支護設計、支護參數等，無法實現支護體與頂板耦合支護作用，導致頂板出現破碎、下沉、斷裂現象[1]，甚至發(fā)生煤礦重大頂板事故，威脅著工作面施工安全，根據國家能源總局對山西局部礦區(qū)頂板事故數據統計發(fā)現，大同、古交、長治等6個礦區(qū)在2018～2019年范圍內平均頂板事故率達38.3%，如表1所示，嚴重制約著煤礦安全高效生產；所以為進一步提高煤礦安全生產效率，降低煤礦事故率，必須合理分析頂板事故原因，并制定合理有效的對策措施。

表1 2018～2019年山西部分礦區(qū)頂板事故率統計表[2]

2 煤礦頂板事故原因分析

煤礦頂板事故已經嚴重影響礦井的正常生產，相關技術人員及管理人員經過對以往發(fā)生的各類頂板事故進行分析，總結出頂板事故的原因，通常有以下幾類。

2.1 支護方式不合理

（1）煤礦生產技術部在開采前沒有對礦井的資料進行詳細研究，造成工作面設計布置與井下實際情況不符。技術人員沒有對巷道的地質構造進行現場分析，導致井下巷道應力集中區(qū)的實際頂板壓力大于設計時工作面所能承受的最大壓力，施工人員支護頂板難度大，此時工作面如果增加新的掘進巷后會將巷道原有的頂板平衡徹底破壞[3]，導致掘進工作面發(fā)生大面積垮落。頂板在發(fā)生下沉后，施工人員沒有采取有效措施進行支護，也會導致頂板大面積垮落。

（2）生產技術部在設計時沒有落實巷道的具體情況，還按照之前的方式對頂板進行支護，導致巷道的頂板得不到有效支護。

2.2 傳統的支護方式

（1）設計人員在進行前期規(guī)劃時沒有根據巷道的實際地質條件入手，而是按照以往的經驗進行計算設計，這就會導致支護強度達不到實際要求，同時落后的支護工藝也會造成頂板得不到有效支護。

（2）在掘進工作面遇到特殊構造時，施工人員不能從根本上認識分析頂板破碎的原因，而是采用傳統的支護工藝進行處理，頂板得不到有效支護[2]。

2.3 施工人員素質低

（1）礦井的工作人員整體綜合專業(yè)素質較低也是導致頂板下沉的主要因素。由于煤礦的工作人員專業(yè)知識較低、培訓力度差、工作強度高等原因造成井下頂板發(fā)生下沉隱患后，工作人員未能辨識或不知如何處理，最終導致頂板大面積垮落。

（2）工作人員對頂板的專業(yè)支護知識認識薄弱，而且為了加快掘進進度，未對頂板進行合理有效的支護。如錨桿長度不夠、樹脂藥數量不多、鉆眼不深、錨桿存在質量問題、錨桿未達到標準預緊力，這些都會導致頂板支護效果差。

3 頂板事故預防措施

3.1 深入了解勘測工作面地質構造

工作面在采掘之前要安排技術人員對工作面的資料、地質構造、水質

條件、巖石硬度、周邊采空區(qū)、工作面涌水量進行全面的了解，并安排專業(yè)人員通過物探的方式對工作面進行全方位勘測，以這些數據作為依據，通過科學的方式對工作面的應力分布進行分析，用這些數據判斷工作面采用的支護方式[4]。

3.2 分析礦壓的顯現規(guī)律

（1）對于掘進工作面，施工人員每掘進1000m時要安裝一套頂板離層儀，該設備能夠對周圍10m以內的頂板進行實時監(jiān)測，并安排專業(yè)人員對頂板的變化進行記錄，便于后期人員對頂板變化進行分析。

（2）對于綜采工作面，技術人員可以通過每班液壓支架上初撐力的變化及頂板離層儀的數據判斷工作面頂板的壓力情況，根據比對工作面前后頂板壓力變化，采取相應的支護方式。

3.3 建立健全頂板管理制度

（1）礦井需根據工作面的實際情況，建立相應的頂板管理制度，根據管理制度規(guī)定來約束工作人員的行為及支護工藝，明確各級管理人員的職責。

（2）礦井的高層領導在遇到斷層帶或破碎區(qū)域時要開專題會對頂板的下沉量、頂板破碎程度及破碎區(qū)域的應力分布進行研究[5]，采取合理有效的支護措施。

3.4 淘汰落后的支護方式

礦井頂板的支護方式必須符合最新《煤礦安全規(guī)程》的相關規(guī)定，對于傳統落后的支護工藝已經無法滿足新時代智能化高效掘進要求，要逐漸淘汰落后的支護方式，同時認真鉆研新的支護材料及支護工藝，全面提高工作面的支護質量。

3.5 加強工作面現場管理

（1）安排各級管理人員不定期對礦井頂板進行隱患排查，隱患排查要全面、細致，不留死角，同時在加強隱患排查的基礎上，對查出的隱患進行落實問責，將問題徹底解決，避免隱患的再次發(fā)生。

（2）嚴格落實工作面各類制度的實施與問責。對違反工作制度的人員要嚴厲考核、嚴格處理。按照工作面問責制度及頂板管理規(guī)定，對發(fā)生事故頂板的管理人員要嚴厲問責，并對事故發(fā)生的原因進行分析總結，并對相關的管理人員及工作人員進行處罰，以此事故作為警示教育的案例，避免此類事故再次發(fā)生。

（3）加強巷道支護質量及后期維護。施工人員對頂板進行支護后，要安排專人對支護的頂板進行驗收，查看支護質量是否滿足標準。對于頂板破碎比較嚴重的區(qū)域要安裝柵欄或貼警示標志，防止無關人員進入該區(qū)域引起二次傷害。對破碎頂板區(qū)域進行維護時，必須對現場進行臨時支護后才方可更換維修，嚴禁在沒有臨時支護的情況下直接對原支護設備進行更換。

（4）嚴格執(zhí)行班組長管理制度，充分發(fā)揮班組長在頂板管理上的模范帶頭作用。班組建設是礦井生產的基礎，也是具體工作實施的落腳點。在具體的實踐工作中，班組長最了解工作面地質構造及相關防治措施，能夠在頂板發(fā)生異常時準確判斷頂板的危害程度，并及時采取合理有效的措施對頂板進行支護，避免頂板事故的發(fā)生。

4 結束語

隨著煤礦生產技術水平提高、生產能力加大以及不斷開拓延伸，導致礦井采掘施工時頂板維護與管理難度加大，頂板事故頻繁發(fā)生，所以合理分析頂板事故原因，采取行之有效的技術措施，對進一步提高頂板整體穩(wěn)定性具有重要意義，只有這樣才能保障煤礦安全生產，降低煤礦百萬噸死亡率，提高煤礦經濟效益。