采煤工作面頂板安全管理及預(yù)防措施研究

張藝耘

摘 ?要：為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國每年都進(jìn)行大規(guī)模的煤炭開采。然而，隨著煤炭的大規(guī)模開采，安全事故的數(shù)量也在增加，造成了人力、物力和財(cái)力的損失，以及社會問題。在煤礦開采中，主要的危險(xiǎn)因素是礦山壓力，特別是在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，安全風(fēng)險(xiǎn)越來越明顯。因此，采面的頂板安全管控十分重要。

關(guān)鍵詞：采煤工作面頂板 安全管理 預(yù)防措施;

引言 對于煤炭企業(yè)而言，安全問題是關(guān)鍵，一旦發(fā)生安全事故，企業(yè)造成不可估量的損失，還會造成嚴(yán)重的不良社會影響。而在采煤工作面安全事故中，發(fā)生頻率最高的往往是頂板事故，所以一定要重視頂板事故的預(yù)防工作。

一、采煤工作面頂板出現(xiàn)安全事故的原因分析

1.礦山壓力作用。因?yàn)椴蓤錾戏礁矌r因開采變形，產(chǎn)生礦山壓力。這種內(nèi)力通過煤層直接頂板傳遞到工作面支架上。在工作面上下出水口附近顯示，強(qiáng)度較大。由于壓力的存在，工作面中部的頂板會迅速下沉，產(chǎn)生較大的壓力。其次，壓力呈現(xiàn)出初始壓力和周期壓力的特性。當(dāng)兩種壓力發(fā)生時(shí)，整個(gè)工作面都會產(chǎn)生嚴(yán)重的異常情況。若不能采取專門的防治措施加以控制，則有可能造成冒頂事故。

2.煤炭技術(shù)因素的影響。一方面，許多民營小煤礦只追求經(jīng)濟(jì)效益，采用低成本落后的采煤技術(shù);另一方面，采煤的工作環(huán)境和工資待遇相對較差，因此大多數(shù)煤礦工人的知識、采礦技術(shù)和安全防護(hù)意識都較低。事故多發(fā)生在采礦作業(yè)中，不同的采礦過程會導(dǎo)致不同類型的事故。例如，采煤機(jī)在工作后需要及時(shí)支護(hù)。一旦支護(hù)工作滯后，回采工作面回采放頂煤時(shí)就會發(fā)生冒頂事故。如炮眼布置、藥量控制、老頂壓力變化等多種情況都會引起冒頂事故。

3.地質(zhì)構(gòu)造的影響。在開采過程中經(jīng)常遇到各種地質(zhì)構(gòu)造，如沖刷帶、斷層構(gòu)造、陷落柱、褶皺等，其中，工作面斷層的發(fā)生較為廣泛。上述地質(zhì)構(gòu)造將改變實(shí)際工作面正壓條件。如果我們不能及時(shí)采取有效措施，就會出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.操作技術(shù)和處理方法不熟練、不恰當(dāng)。在實(shí)際工作中，操作人員對頂板松動石的形成和變化了解不夠，不能合理準(zhǔn)確判斷頂板的穩(wěn)定性，缺乏操作人員的實(shí)際操作和處理經(jīng)驗(yàn)和技能。導(dǎo)致站位的選擇和問題的處理。在對松動石塊的處理上，撬前有落后，小翹大落，左右參差不齊。

二、綜采工作面頂板的管理

1.液壓支架的選擇。液壓支架是綜合征作業(yè)的重要設(shè)備。液壓支架的選擇可以保證礦山工作的安全，選擇合適的液壓支架平臺，充分發(fā)揮綜合設(shè)備的效能。（1）選擇支架型號，接受液壓支架選型的超智能和阻力。通過這種方法，選擇了兩種方法來選擇水力噸位。①巖重法：定期確定巖層重量，確定熱截止巖層產(chǎn)生的支護(hù)平臺;②實(shí)測法：對近期工作的固定板進(jìn)行試驗(yàn)，并利用液壓支護(hù)平臺的數(shù)值。液壓工作臺確定并進(jìn)行實(shí)際測量后，可對支架進(jìn)行校正，以保證噸數(shù)的合理性。（2）基礎(chǔ)高度和液壓支架高度的選擇是根據(jù)工作面實(shí)際開挖情況和變化范圍來確定頂板下沉量。一般情況下，煤層>3.5 m時(shí)，需分層開挖。當(dāng)選擇該區(qū)域的最大和最小高度時(shí)，在選擇掩護(hù)支架支座支撐支座時(shí)應(yīng)考慮支撐的工作高度。（3）支架結(jié)構(gòu)和托盤結(jié)構(gòu)的選擇是適應(yīng)煤層的附加條件和設(shè)備的組裝要求，并考慮具體結(jié)構(gòu)。①保證斷面通風(fēng)：支架應(yīng)保證足夠的風(fēng)量。如果在實(shí)際應(yīng)用過程中不能調(diào)整支架的形狀，就應(yīng)該降低采煤速度。②護(hù)壁防滑效果：液壓帶穩(wěn)定性好，保證支架的正常使用。對于煤層傾角大或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的情況，應(yīng)研究支護(hù)隊(duì)伍的經(jīng)度和落差。

2.綜采工作面巷道的支護(hù)技術(shù)。綜合工作面巷道支護(hù)可靠性是工作面正常開采的基礎(chǔ)保證。國能集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司采取高應(yīng)力錨桿、錨索及桁架支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度得到大幅提高，通過幫部錨索，減少了巷道底鼓變形量，減少了巷道維修量。

3.過斷層頂板的支護(hù)技術(shù)。采煤機(jī)應(yīng)保證故障后中間人與支護(hù)之間的配合，縮短工程時(shí)間，并迅速移動，避免一次支護(hù)重復(fù)?？蓢?yán)格控制空頂距離，及時(shí)有效支護(hù)。①用超前錨桿、錨索加強(qiáng)支架梁端頂板控制。②超越前處理面板。在頂板損壞的情況下，采煤機(jī)的寬度太寬，不能直接切割，容易漏頂，費(fèi)用要提前支護(hù)，支設(shè)單體支護(hù)或超前錨桿。③合理開挖，防止支架在支架高度范圍內(nèi)無法與支架連接的現(xiàn)象，需考慮木垛接頂。

三、采面頂板安全管理存在的問題和容易發(fā)生事故類型

1.安全管理中存在的問題。在當(dāng)前煤炭企業(yè)，為了切實(shí)做好安全管理工作就需要進(jìn)一步的強(qiáng)化頂板安全管理工作。但是，當(dāng)前很多的煤炭企業(yè)缺乏對于采面頂板安全管理工作高度重視，尤其是在煤炭開采的過程當(dāng)中監(jiān)督力量還是不足，對于相關(guān)工作人員的工作行為缺少理想規(guī)范以及合理的限制，這樣就導(dǎo)致了部分人員違規(guī)操作的問題，違規(guī)操作就容易導(dǎo)致安全事故問題產(chǎn)生。另外，還有一部分的煤炭開采企業(yè)為了能夠提升經(jīng)濟(jì)效益，獲得最大利潤，忽略了安全管理工作。在安全管理工作方面沒有投入大量的資金，這樣就導(dǎo)致了面頂板安全管理工作不夠到位，存在著諸多的缺陷和漏洞，這些漏洞和問題的存在將會造成煤炭開采危險(xiǎn)系數(shù)大幅度的上升，對于整個(gè)煤炭行業(yè)以及煤炭企業(yè)而言都會造成負(fù)面影響。

2.煤壁冒頂事故。在目前針對煤炭資源進(jìn)行開采的過程當(dāng)中要高度重視冒頂事故問題。由于面板承載力方面存在著較大的缺陷，以及面頂板存在諸多的狀況，很容易導(dǎo)致在開采煤炭過程當(dāng)中，由于開采活動震動對于面板產(chǎn)生影響，導(dǎo)致面板承受能力大幅下降，造成裂縫擴(kuò)大，從而造成嚴(yán)重安全事故問題，同時(shí)給工

作人員人身安全造成重大的威脅，這就需要當(dāng)前的煤炭企業(yè)對此引起高度重視。

3.巷道連接處冒頂。在針對煤炭資源進(jìn)行開采過程當(dāng)中，要求高度重視連接位置冒頂事故問題，這也是開采煤炭過程中不可忽視重要的一大問題。導(dǎo)致巷道連接冒頂事故問題根本性因素就是由于巷道更新問題所造成的。針對煤炭資源進(jìn)行開采的過程當(dāng)中，通常都會產(chǎn)生各種類型巷道。這些巷道在地下往往分布形式不一，如果巷道之間出現(xiàn)交叉或者重疊狀況，要求工作人員針對原有巷道實(shí)施必要改進(jìn)和完善。其中，可以通過利用抬棚子的方式將原有巷道進(jìn)行必要替換，在此過程當(dāng)中，替換巷道就會造成連接位置產(chǎn)生巖層斷裂，斷層產(chǎn)生造成開采煤炭資源安全隱患大幅增加，一旦在開采煤炭資源的過程當(dāng)中進(jìn)入到這個(gè)薄弱的位置，其中斷層就容易受到影響和擾動，很容易會導(dǎo)致冒頂問題。通常巖層結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，屬于事故多發(fā)的位置，所以需要當(dāng)前煤炭開采企業(yè)能夠?qū)τ谙锏肋B接處位置引起高度重視，要做好該位置的防護(hù)工作，采取合理及科學(xué)的防護(hù)，切實(shí)提高該位置承載能力，避免產(chǎn)生冒頂情況。

4.采煤工作面頂板安全管理現(xiàn)狀。（1）缺乏合理化的采礦方式。在采礦工作正式開始前，如果將從未開發(fā)的煤層作為開礦地點(diǎn)，煤層在此時(shí)依然保持在一種平衡的狀態(tài)中。煤炭工作一旦展開之后，將會嚴(yán)重破壞到原有的巖層，進(jìn)而分散巖層的所有應(yīng)力，然而被分散的巖層如果集中起來將會產(chǎn)生一定的集中應(yīng)力。假如這種集中應(yīng)力，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了巖層的承受范圍，那么將嚴(yán)重威脅到整個(gè)開采過程中的安全。在實(shí)際開采過程中，如果所開展的布局設(shè)計(jì)超出常規(guī)時(shí)，那么將會打破巖石原有的應(yīng)力平衡，極可能在冒頂方面產(chǎn)生威脅。導(dǎo)致冒頂事故發(fā)生的因素有很多種：第一，在針對巖層展開工作面布局時(shí)，如果所承受的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般水平，進(jìn)而會導(dǎo)致回風(fēng)巷道以及運(yùn)輸巷道出現(xiàn)應(yīng)力不均衡的情況;第二，當(dāng)在孤島上開展煤炭開采工作時(shí)，煤柱過小，無法承受頂板動壓，容易發(fā)生冒頂事故。第三，在針對頂板進(jìn)行分類時(shí)，如果所設(shè)的實(shí)際放頂線距離超過規(guī)定，將無法使煤層管理得到有效控制，也會導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。（2）缺乏較強(qiáng)的安全意識，監(jiān)管工作不到位。導(dǎo)致工作面頂板發(fā)生安全問題的原因還有施工人員在安全方面缺乏一定的防范意識，以及管理部門工作人員并未將管理工作落實(shí)到位兩種因素。不具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾碇贫?，?guī)范流程缺乏嚴(yán)格性，在實(shí)際開采過程中工人們的操作較為隨意，對開采要求并未做到嚴(yán)格遵循等都會導(dǎo)致工作面發(fā)生一系列的問題，造成眾多安全隱患。

四、采煤工作面頂板安全管理及預(yù)防措施研究

1.根據(jù)地質(zhì)條件采取的安全措施。對于煤炭開采工作而言，提前的預(yù)防措施是必不可少的。雖然煤炭事故的發(fā)生就不確定性，但是可以根據(jù)以往煤炭事故的發(fā)生以及相關(guān)的工作進(jìn)程總結(jié)出事故發(fā)生的一般規(guī)律。不僅如此，預(yù)防工作還應(yīng)該體現(xiàn)在勘探地質(zhì)情況中，這樣才能保證相關(guān)的機(jī)器設(shè)備發(fā)揮最大的價(jià)值。而且相關(guān)的采煤機(jī)械化也應(yīng)該得到相應(yīng)的保障，這樣才能在一定程度上提升采煤的數(shù)量和質(zhì)量，還可以降低安全事故的發(fā)生，保障人員安全。最后一定要做好巖層頂板的監(jiān)察檢測工作，對工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，一旦發(fā)生任何事故，相關(guān)工作人員可以做出及時(shí)的策略，有利于煤炭企業(yè)的發(fā)展。

2.重視支護(hù)強(qiáng)度，確保支架接頂與工作阻力。在工作面出現(xiàn)構(gòu)造出現(xiàn)漏冒時(shí)，不得強(qiáng)行推進(jìn)，一定要采取注漿等措施，確保支架接頂，確保頂板圍巖的整體性，否則，將會造成重大老頂事故，欲速則不達(dá)。

3.提高對于安全管理工作的重視程度。在煤炭企業(yè)的安全管理工作中，提高安全管理人員的安全意識是非常重要的。只有從思想上改變安全意識，才能從根本上減少問題的發(fā)生。為煤炭開采工作人員提供一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境，不僅可以保障煤炭工作的順利進(jìn)行，還可以在一定程度上減少安全事故的發(fā)生。

4.優(yōu)化采煤工序。不斷地對煤炭的工序進(jìn)行優(yōu)化和改善，可以有效的防止煤礦工作面頂板發(fā)生故障和問題。相對于這樣的方法來講，影響還是比較大的。舉個(gè)例子來說，如果要在爆破處或者采煤處采取爆破的情況下，一定要制定相關(guān)科學(xué)，并且高效的防護(hù)工序，除此之外，在評估工作中也要做好驗(yàn)收和檢查等工作。相關(guān)人員一定要根據(jù)實(shí)際情況去進(jìn)行現(xiàn)場勘測和檢查，從根源上，斷絕偷工減料等現(xiàn)象，避免一些不合格的材料使用，進(jìn)一步來減少事故發(fā)生的幾率。在優(yōu)化工序的過程中不但可以給人工人們提供安全可靠的工作環(huán)境，還可以減少事故發(fā)生的幾率。

5.基于工作人員展開處理。對于工作人員來講，工作人員不要不斷地提高自身的專業(yè)知識和技能，來進(jìn)一步強(qiáng)化自己，然后去花費(fèi)一些時(shí)間了解每一個(gè)巖層之間的地質(zhì)變化，提高自身的安全意識，因此企業(yè)就需要聘請相關(guān)的專業(yè)人員和教師來制定相關(guān)的培訓(xùn)工作，對一些基層的員工進(jìn)行培訓(xùn)和交流，來保障工作效率和安全。最終還要對培訓(xùn)的結(jié)果進(jìn)行考核和檢驗(yàn)，針對頂板管理的技術(shù)來講，培訓(xùn)工作極為重要。因?yàn)樵诓擅旱倪^程中，頂板出事的幾率比較大。所以工作人員更是應(yīng)該要對此進(jìn)行深入的了解來保障自身的安全，提高對頂板事故的認(rèn)知度。國能集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司通過推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，規(guī)范了員工操作行為，作業(yè)過程中對安全工作能不斷確認(rèn)，提高了作業(yè)安全保障。

6.安全體系指標(biāo)的創(chuàng)設(shè)。在工作進(jìn)行中，因?yàn)楹芏嗟姆矫娑茧y以得到控制。所以應(yīng)該對各個(gè)方面制定相應(yīng)的工作指標(biāo)來，對這些工作進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分。比如說，由于是工作人員的一些自身缺陷，自身缺陷也可以包括一些自身的安全意識和技術(shù)水平，還有一些其他的因素等等，如果是設(shè)備的缺陷，主要是包括一些設(shè)備零件的進(jìn)口和一些技術(shù)維修工作，一些機(jī)械設(shè)備老化等方面，對于環(huán)境方面的缺陷來講，主要是當(dāng)?shù)氐牡匦螝夂蚝吞鞖獾刭|(zhì)因素以及照明條件等等。無論是哪一個(gè)因素出現(xiàn)的問題，都會會給工程的進(jìn)度帶來極大的影響，所以在施工之前一定要做好相應(yīng)的策略和方案，將所有的可能因素制定到方案中，來進(jìn)一步完善計(jì)劃，確保工作的萬無一失。

五、結(jié)語

總之，發(fā)生采煤工作面頂板事故是具有規(guī)律性的，所以，在采煤的過程中對地質(zhì)的條件必須遵守，預(yù)防冒頂事故，在采煤的過程中，要對采煤工作面頂板的管理進(jìn)行加強(qiáng)，確保支護(hù)強(qiáng)度;提高工作人員的操作技能。重視頂板管控，出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造要有針對性措施，只有不斷加強(qiáng)綜合防治措施，才能有效防止頂板事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]王春雷.關(guān)于采煤工作面頂板安全管理及預(yù)防措施研究.2019.

[2]崔宏宇.淺談采煤工作面頂板安全管理及預(yù)防措施研究.2020.