分析煤炭開采井下工作面頂板安全管理問題

畢忠強(qiáng)

（晉能控股集團(tuán)有限公司裝備制造集團(tuán)采供分公司，山西 晉城 048006）

引言

在煤炭開采工作效率日益提升的今天，煤炭開采的安全問題也受到人們的關(guān)注。在煤炭開采工程中，受到不同客觀因素的影響，不可避免地存在一些安全事故隱患，給煤炭的安全生產(chǎn)造成具大威脅。其中，頂板事故一直居煤礦事故首位，已高達(dá)50%以上。一旦發(fā)生安全事故，不僅會造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，也會造成人員傷亡，不利于煤炭開采行業(yè)的健康發(fā)展。因此，為了確保煤炭開采井下作業(yè)人員的生命安全，保障礦井的安全生產(chǎn)，加強(qiáng)頂板安全管理，預(yù)防頂板事故發(fā)生是煤炭生產(chǎn)管理的重中之重。

1 創(chuàng)新頂板管理手段

現(xiàn)階段，一些煤礦企業(yè)并沒有采用科學(xué)合理的手段對頂板進(jìn)行有效管理，從而導(dǎo)致礦壓觀測出現(xiàn)問題，不能在煤礦開采的過程中提供提效的支護(hù)措施，促使支護(hù)的強(qiáng)度不能滿足實(shí)際需求，給井下開采帶來了風(fēng)險(xiǎn)。如果沒有配備專業(yè)的頂板離層動態(tài)監(jiān)測儀，管理人員就不能對頂板離層狀況進(jìn)行有效的把控；如果沒有實(shí)時檢測支護(hù)的質(zhì)量情況，就不能收集到支柱支撐力的真實(shí)數(shù)據(jù)和掌握單體液壓支柱初撐力的真實(shí)情況，從而有可能在頂板管理中出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題[1]。因此，在回采構(gòu)造帶中的局部厚煤層時，選擇的支護(hù)方式要提供更穩(wěn)定、更強(qiáng)大的支護(hù)能力，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的冒頂事故，且還需要對煤壁片幫冒頂事故加強(qiáng)關(guān)注，及時采取有效措施進(jìn)行防控。在回采局部厚煤層的過程中，一般會在構(gòu)造帶兩邊分別進(jìn)行有效的支護(hù)工作，既能夠保證支護(hù)的控制范圍符合回采的需求，也能夠讓支護(hù)的能力進(jìn)一步提升，同時這種支護(hù)方法也更加簡單便捷，具有較安全性穩(wěn)定性，從而對頂板進(jìn)行高強(qiáng)度管理，有效地挑落破碎層，保障井下工作面的施工安全。

2 加強(qiáng)不同類型頂板安全管理

在進(jìn)行巷道掘進(jìn)時，很容易在作業(yè)面遇到厚煤層，因此時常會發(fā)生礦壓異常的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致離層出現(xiàn)在煤巖層之間，削弱了煤壁之間的穩(wěn)定性，導(dǎo)致頂板壓力的提高，這就極有可能出現(xiàn)頂板冒落的現(xiàn)象。因此，在煤炭開采的過程中需要先將支護(hù)等級提升，隨后再對后煤層進(jìn)行回采。一般情況下，針對不同的頂板結(jié)構(gòu)，會采用不同的支護(hù)方式。

針對類拱式結(jié)構(gòu)頂板，應(yīng)該遵循“防護(hù)與支撐”的基本原則，通過對支護(hù)力度的有效把控，對工作面上的類拱式結(jié)構(gòu)頂板進(jìn)行平衡狀態(tài)處理，讓支架的支撐力能夠與頂板上方的巖石重量相匹配，從而減少礦壓對正常開采工作造成的影響，使頂板安全管理質(zhì)量得到有效提升[2]。

針對拱梁式結(jié)構(gòu)頂板，需要以“支撐”作為頂板安全管理的主要內(nèi)容，確保煤炭井下開采的過程中上方巖石的重量能夠與支護(hù)強(qiáng)度匹配，還要盡可能讓老頂與直接頂之間的空間縮小。同時，要確保頂板能夠被支架頂梁良好地支撐住，避免支架頂梁成為死架。

針對整體垮塌式結(jié)構(gòu)頂板，同樣需要做好“支撐”的防護(hù)工作。在這種頂板結(jié)構(gòu)中，頂板周期壓力相對較小，而裂隙的發(fā)展和工作面持續(xù)保持平行狀態(tài)時，就會形成垮塌式的結(jié)構(gòu)。因此，在進(jìn)行安全管理的過程中，應(yīng)該對頂板進(jìn)行提前的弱化處理，從而讓放頂?shù)膹?qiáng)度得到有效降低。在工作的過程中，要確保工作面的方向和裂隙之間維持在12°以上的夾角，這樣就能夠確保支護(hù)強(qiáng)度滿足頂板的支撐需求，避免頂板出現(xiàn)整體垮塌的情況，有效保障煤炭開采工作的推進(jìn)[3]。

針對梁式結(jié)構(gòu)頂板，需要做好“支撐與讓步”的管理工作。為了避免直接頂?shù)臄嗔熏F(xiàn)象，需要對頂板采用放頂法的處理方式，讓可縮量支柱能夠充分發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，讓梁式結(jié)構(gòu)頂板能夠和直接頂更好地匹配。但需要注意的是，在進(jìn)行工作面的推進(jìn)工作時，注意頂板的周期壓力變化，確保能夠在周期壓力的時間內(nèi)順利實(shí)現(xiàn)工作面的推進(jìn)。

3 加強(qiáng)監(jiān)管力度

目前，在針對煤炭開采井下工作面的管理過程中，企業(yè)應(yīng)該對頂板安全管理工作加強(qiáng)重視，并落實(shí)相關(guān)的監(jiān)督管理機(jī)制，從而讓每個工作人員都能夠在規(guī)范的制度下落實(shí)自己的工作任務(wù)，確保每一項(xiàng)工作都有嚴(yán)格的規(guī)范流程可以參考，提高煤炭開采工作的合理性和科學(xué)性。企業(yè)還應(yīng)該對頂板各方面的信息進(jìn)行收集和整理，并依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，并做好預(yù)防頂板安全事故的準(zhǔn)備措施，有效地降低頂板安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，使整個煤炭開采工作有更高的安全性。

4 井下工作面的綜合管理

首先，需要分析液壓支架的初支撐力的相關(guān)參數(shù)，收集其工作阻力的實(shí)際情況，將控制范圍指定在合理的區(qū)間內(nèi)。同時，需要綜合考慮高一級頂板下沉的幅度情況，來挑選合適的支護(hù)支架。如果沒有采取有效的防護(hù)措施，那么在進(jìn)行井下工作面的推進(jìn)過程中，極有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此在初放階段就需要對技術(shù)管理工作高度重視。在對礦壓進(jìn)行觀察時，需要確保觀察的科學(xué)性和合理性。在對液壓支架進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量的檢修時，要讓泵站出液壓力適量高出技術(shù)的實(shí)際需求，這樣才能夠讓支架防護(hù)的安全性更高，為頂板直接離層量的限定奠定良好的基礎(chǔ)[4]。如果選擇了較大的垮落面你看而導(dǎo)致工作不能順利推進(jìn)時，可以通過直接強(qiáng)制放頂?shù)姆椒▉硗苿庸ぷ鞯倪M(jìn)展，一般會采用傾斜深孔爆破切槽達(dá)到垮落的目標(biāo)。目前，我國采用的主要開采方式是綜采模式，因此在煤炭開采現(xiàn)場有較多的特大型設(shè)備，選擇硬過法進(jìn)行工作[5]。因此，在進(jìn)行頂板安全管理的過程中，除了一些常規(guī)的保護(hù)方式之外，還可以采用一些特殊的手段，例如在過構(gòu)造的過程中，可以通過快速貸有效壓擦頂板移架，從而讓控頂時間有效減少，使工作面端頭的支護(hù)能力得到有效強(qiáng)化。

5 改造技術(shù)和設(shè)備

在進(jìn)行煤炭開采的過程中，企業(yè)還應(yīng)該進(jìn)一步引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，不斷更新施工技術(shù)，才能有效提高頂板管理的質(zhì)量與水平。企業(yè)應(yīng)該將老舊的支護(hù)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)或者淘汰，例如采用全金屬支柱來進(jìn)一步提高支護(hù)的效果，不再使用傳統(tǒng)的木支護(hù)等技術(shù)，并使用先進(jìn)的煤巷道錨桿支護(hù)和巖巷錨噴支護(hù)等技術(shù)。針對回采壁式的工作面頂板安全管理時，可以使用單體液壓支護(hù)支架使得支護(hù)的強(qiáng)度得到有效提升。

除此之外，企業(yè)還可以采用新的技術(shù)分析頂板的來壓規(guī)律，從而為頂板安全管理提供有效參考。在進(jìn)行工作面的掘進(jìn)時，對頂板壓力變化進(jìn)行實(shí)時地監(jiān)控，并將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成清晰明了的數(shù)字，從而借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件制作出真實(shí)的壓力變化圖，并分析開采的整個過程中煤層壓力的階段性變化，為之后的開采工作提供參考，指導(dǎo)工作人員做好安全防護(hù)的有效措施。

6 結(jié)語

工作面頂板的安全管理工作是煤炭開采工作的重點(diǎn)內(nèi)容，如果未采取有效措施進(jìn)行管理，極有可能在煤炭開采井下工作面的掘進(jìn)過程中埋下風(fēng)險(xiǎn)隱患，導(dǎo)致嚴(yán)重的頂板安全事故，帶來不可估量的傷亡和損失。因此，企業(yè)在進(jìn)行煤炭開采井下工作面頂板安全管理時，要不斷創(chuàng)新管理的手段，加強(qiáng)不同類型頂板安全管理措施，做好綜合管理工作與監(jiān)督工作，及時更新設(shè)備與技術(shù)，提高安全管理的質(zhì)量。