淺談煤礦采煤工作面頂板事故原因和防治措施

摘 要：在煤礦生產中，安全生產是重頭戲，礦山安全管理重點與難點在于頂板管理，井下作業時，煤礦事故時有發生。但在這些事故中，大部分是頂板管理有安全隱患，最后發生事故，頂板事故中，小到巖塊掉落，大到冒頂片幫等，這類事故具有經常性與頻繁性，引起煤礦企業高度重視。文章針對煤礦頂板事故成因和相關防治措施進行細致分析與研究。

關鍵詞：煤礦采煤工作面；頂板事故原因；預防措施

據統計，煤礦生產安全事故中，有大部分事故是由于頂板引起的，尤其是采煤面頂板事故頻率最高，怎樣消除或者降低采煤面頂板事故是一個廣泛關注的話題，主要涉及頂板管理，方法是否合理與科學，影響煤礦高效性與安全性。認真分析頂板事故原因，探討發生規律，對預防事故發生，達到安全生產，有重要意義。消除采煤面頂板事故發生的重要措施是加強管理。作者在長期煤礦采煤工作中，積累了實踐經驗，就頂板管理方面與采煤面頂板事故原因與防治措施談些觀點與看法。

1 事故類型

（1）推垮型冒頂。在采煤面頂板事故中占一半比例，復合頂板下更常常發生，初采期推垮冒頂比較多見。（2）壓垮型冒頂。占冒頂事故約7%，發生率不高，但發生后破壞性大，造成嚴重損失，發生原因是初次來壓或周期來壓。（3）漏跨型冒頂。破碎巖層、頂板膠結差、偽托頂現象讓漏跨事故發生，采煤面作業遇到破碎層時，要采取措施，如不做好護頂和封頂工作，加上矸石下砸，支護設備失穩時，發生漏垮冒頂。（4）沖垮型冒頂。采空區懸頂大時，有石塊掉下，會滑到煤壁，把支架沖倒，造成采煤面支護失效。出現較硬巖層時，及采煤面回柱出口周圍，頂板壓力部分支架擔負，這時沒采取保護措施撤回支架，頂板下砸，會沖到附近支架，造成冒頂事故。（5）局部巖塊事故。鑲嵌型頂板上出現巖塊冒頂，頂板被草帽滑等影響，或者有鍋頂狀包裹體，如空頂面大與支護不及時，會出現局部冒頂，這類事故范圍不大，但發生前少有預兆，作業人員不易發現，是頂板事故最易忽視的。

2 煤礦采煤面事故原因

2.1 管理原因。（1）安全意識差與管理制度不科學。（2）煤礦保護礦工安全七條未嚴格執行。（3）煤礦領導下井時，履行職責不清，未同時下、升井，未保證井下24小時有領導帶班。（4）三違嚴重。（5）管理不嚴，質量低劣。（6）頂板事故查處不力。

2.2 技術原因。（1）采煤方法等和設計不符，順序不合理。（2）地質情況不清。（3）技術管理弱。（4）操作不過硬。（5）未礦壓觀測或觀測不認真。

2.3 鑲嵌頂板的影響。鑲嵌頂板是原生的，或地質運動形成的，結構類型以下幾種：（1）矸石結構，矸石頂板長1到5米，兩頭尖與中間粗。一般有巖粉或裂隙淋雨。（2）類似魚背結構。類似魚背頂板稱鍋底矸子。與正常頂板間有光滑面，或充入細巖粉。結構直徑為1.0到1.5米，中間厚度為1.0米。（3）交叉解理面造成鑲嵌頂板。這類頂板，很多情況解理面有鈣質巖粉。（4）交叉斷層面鑲嵌塊頂板。（5）逆斷層煤頂鑲嵌。這些頂板形式，與頂母體巖層不整合有關，其粘著力小與穩定性差，易從母體中滾落，是局部冒頂的因素。鑲嵌頂板冒頂事故多發生在近煤壁側，發生時間放炮以后。割煤后，永久支架未建立的階段內。

2.4 底板穩定性。地質構造與底板巖性影響，有時煤層和底板不整合接觸，底板光滑，尤其煤層傾角大，支架容易傾倒，從而發生事故。

2.5 煤層傾角影響。一般傾角緩開采容易，傾角大時，支架穩定性受較大影響，尤其是結構不合理，迎山角和柱窩不合適及液壓支架不合理，支架易傾倒，導致頂板事故。另外，煤層傾角大時，煤壁容易片幫引起事故。

2.6 采煤面地質條件。煤礦采煤面作業中，有關地點經常遇到特殊地質構造，如大斷層與破碎帶等，由于頂板較復雜，對頂板維護相對比較困難，在斷層與破碎帶等常有不可預見情況，在斷層還存在斷層泥，遇到水時，會出現軟化，這時可能出現坍塌，嚴重的是斷層上盤與下盤有節理裂縫，這些裂隙完好，節理縱橫交錯，在節理面會有泥質夾帶，會使圍巖破碎，穩定性差，嚴重阻礙采煤面頂板支護的管理效率；其次破碎巖體，也會帶來一定隱患與限制給頂板。

2.7 開采深度與淋水影響。開采深度和頂板管理關系密切，深度越大，煤層自重越大，支撐壓力也增大。開采深度和頂板事故為正比。淋水破壞膠結性，使頂板重量增加，支架載荷增大，容易發生事故。

3 采煤面冒頂預防措施

3.1 單體支柱面預防煤壁附近冒頂措施。（1）地質方面盡可能查明有無鑲嵌頂板結構，以便制定有針對性作業規程與操作規程，避免冒頂。（2）用及肘支護頂板支架，像正懸臂頂梁支架與正倒懸臂直線柱支架等，金屬網下，可用長鋼梁支架棚。（3）炮采中，炮眼布置和裝藥量要合理，盡量避免支架。（4）使采煤面和煤層節理方向成垂直或者斜交。避免片幫。一旦片幫，要掏梁窩支護，避免冒頂。（5）工作面要三直一平，打好貼幫柱，執行敲幫制度，作業嚴禁空頂。

3.2 綜采面冒頂預防措施。綜采面冒頂主要發生在煤壁附近冒頂，預防措施為：（1）支架設計用長側板、內伸縮前探梁與增加支架煤壁方向推力，提高初撐力。（2）工藝上，采煤機后，及時伸出梁，及時擦頂移架，頂梁俯視不超過7度。（3）破碎頂范圍大時，應對破碎頂注入粘結劑，防止冒頂。（4）采煤面采用循環作業，執行敲幫制度，工作嚴禁空頂。

3.3 放頂線附近冒頂預防。（1）加強地質觀察，記載大巖塊尺寸與位置。（2）大巖塊范圍用木垛等支護。（3）大巖塊沿采煤面方向長度超出一次步距時，大巖塊范圍要延長控頂。（4）如果采煤面用金屬支柱，大巖塊范圍要用木支架來替換。（5）大巖塊都在放頂線外采空區時，用回柱絞車支柱。

3.4 預防端頭冒頂措施。（1）加強出口支護前，對巷道受影響而頂板下沉，頂底板移近與移近速度現場實測，確定采煤面壓力影響，此范圍加強支護。（2）預防采場發生漏冒頂，在機頭機尾各用一梁三株抬棚支護，保證初撐力。每對抬棚邁步前移隨著機頭機位；或用雙楔頂梁支護。采煤面和巷道相連，用一對抬棚前移，托住原巷道棚梁。此外，采場兩端可用十字鉸接支護系統防漏冒。如采面風向和運巷頂板壓力大，超前支護用鉸接頂梁和單體支柱聯合。（3）采煤面安全出口和巷道連接壓力影響內要加強支護，加強的巷道長度不小于20米，符合作業規定。

3.5 采煤面大面積冒頂預防。一般預防：（1）提高支柱初撐力與剛度。由于木支柱與金屬支柱剛度差與初撐力小，導致煤層頂板離層，使采煤面支架不穩，所以采面用液壓支柱。（2）提高支架穩定。傾角大或者采煤面仰斜推進，為防止沿傾斜推倒支架，要用抬棚與木垛等支架增加穩定性。（3）控制采高。煤層要采全高，使頂帽破碎膨脹充滿采空區。措施目的是堵住大塊巖石滑動。

4 結束語

煤礦生產中，生產問題變化多，經常總結頂板事故特點，認真分析原因，發掘頂板事故規律，及時做好事故預防和頂板壓力預報等，這是預防事故最為有效和最經濟的方式。管理人員經常總結歸納事故原因、經驗與教訓等，可通過觀察與記錄，對頂板事故起到很好的預防。煤礦管理人員應不斷提高頂板管理水平與總結經驗。同時，必須做好安全管理，對頂板部位做好維護檢查，以科學設計為基礎，把好質量關，通過科學預測，合理監測地質構造與安排人員、利用設備，這樣能有效遏制事故發生。

參考文獻

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