綜采工作面頂板壓力控制分析及思考

陳立華

摘 要：煤炭開采作業具有特殊性，強調作業環境的安全構建。綜采工作面頂板壓力的有效控制，是煤礦安全開采的重要保障。文章分析了綜采工作面頂板事故的原因，以及頂板壓力現象，并在此基礎之上，從觀測頂板壓力值范圍、開展頂板來壓預報工作、落實瓦斯治理工作等方面，闡述了綜采工作面頂板壓力控制的措施，確保煤礦開采安全。

關鍵詞：綜采工作面；頂板壓力；冒頂；控制措施

中圖分類號：TD822+.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0082-02

前言

煤炭開采環境的特殊性，要求開采作業應構建安全的施工環境，以確保礦工的生命財產安全。綜采工作面頂板壓力有效控制，是控制煤礦開采安全的重要內容。從實際來看，綜采工作面頂板壓力事故的發生，很大程度上是頂板壓力控制失衡，造成沖擊礦壓現象、瓦斯涌出現象，造成了較為嚴重的安全事故。因此，為更好地創設良好的安全環境，確保礦工的生命財產安全，應強化對綜采面頂板壓力的科學控制。從各項工作的有效落實入手，從科學發展著眼，全面貫徹落實各項工作規范及要求，實現綜采工作面科學管理。

1 綜采工作面頂板事故的原因

在煤礦開采中，綜采工作面頂板安全事故的發生，會對煤礦施工作業造成嚴重的損壞。從實際來看，綜采工作面頂板事故主要有兩個原因所致：一是采礦工作面的地質條件。由于工作面處于“斷層”或“破碎層”，開采施工的地質條件比較惡劣，進而造成巖體崩塌等事故的發生；二是采礦的工作方式。不同回采工序，會導致不同類型的頂板事故。

1.1 地質條件：工作面地質條件不佳，造成崩塌等事故

在煤礦開采中，由于地質環境不佳，極易造成綜采工作面事故的發生。特別是在斷層、破碎帶的施工中，地質條件的復雜性、脆弱性，增加了事故發生的可能性。（1）破碎帶。在破碎帶的地質環境之下，一系列施工操作，都會對巖石造成影響，導致巖石出現結構性改變，隨著綜采工作面的不斷推進，層面出現一定程度移動之時，極易發生崩塌事故；（2）斷層環境中，頂板安全防護工作面臨困難，頂板壓力難以有效控制。斷層泥與水接觸之后，便會形成“軟化”， 綜采工作面頂板壓力難以構建，工作面的穩定性下降。

1.2 工作方式：采煤工作方式不當，回柱放頂時發生冒頂

科學合理的采煤工作方式，也是確保工作面頂板壓力有效控制的關鍵。但從實際來看，采煤作業中，冒頂問題時有發生。例如，煤壁沒有支護空間的情況下，采煤機在割煤以及爆破落煤后需要立即進行支護，如果支護不及時就會導致輸送機的機頭機尾以及替換支護時工作面的兩端，回柱放頂時出現“冒頂”。

2 綜采工作面頂板壓力現象

煤礦開采作業中，實現對綜采工作面頂板壓力的有效控制，是確保煤炭開采安全的關鍵所在。綜采工作面頂板壓力主要有兩種類型的壓力現象：一是靜壓力現象；二是動壓力現象。其中，綜采工作面頂板動壓力現象最為典型，且往往會形成較大的安全危害，需要進行有效控制。

2.1 沖擊礦壓現象

在一般情況之下，煤層處于“高應力”的包圍之中，內部力量（彈性能量）與外力處于平衡狀態。但是，當這種平衡狀態被打破，極易造成巨大的沖擊力，對綜采工作面造成安全影響。例如，爆破、挖掘等外部力的干擾，造成內外失衡，巨大的彈性能量突然釋放，彈性勢能轉化為動能，大量煤塊、巖石拋出，增加綜采工作面受力。

2.2 瓦斯涌出現象

煤炭作業的特殊性，導致了瓦斯在某些區域的大量聚集。當開采作業的過程中，一旦接近高應力瓦斯區，且瓦斯內部膨脹大于外部阻力，此時的瓦斯會形成瞬間沖擊力，造成綜采工作面的坍塌等事故，這也是常見的煤礦安全事故。因此，在煤礦開采作業中，瓦斯治理措施到位，規范施工操作，確保綜采工作面的安全穩定。

2.3 大面積來壓現象

在對堅硬頂板下的煤層開采中，會形成一定的采空面積。當采空面積達到一定程度之時，堅硬頂板的受力增加，并在巨大重力的作用之下，出現一定程度的“彎曲”。若彎曲應力大于頂板承受力，則會出現“裂縫”。此時險情的發生，需要及時進行采取措施，控制“裂縫”程度的擴大。當措施難以控制“裂縫”擴大，并逐漸貫穿于整個煤層，那么就會造成大面積坍塌事故，對堅硬頂板形成巨大沖擊力。

3 綜采工作面頂板壓力控制的措施

安全施工作業，是煤礦開采的重要基礎。在對綜采工作面頂板壓力的有效控制中，要堅持以科學預防、準確應對的工作原則，確保綜采工作面頂板壓力的科學控制。在筆者看來，綜采工作面頂板壓力的控制，一方面要做好頂板壓力的觀測、預報等前期準備工作；另一方面要做好瓦斯抽放工作，避免瓦斯爆炸等安全事故的發生。因此，具體而言，綜采工作面頂板壓力控制，應做好以下幾點工作：

3.1 觀測頂板壓力值范圍，改進頂板管理工作

在綜采工作面頂板壓力的控制中，頂板壓力值的準確觀測，是一項重要的前期工作。通過準確的觀測數據，為工作面頂板壓力的控制提供可靠的數據保障。（1）前期觀測。在前期的觀測過程中，要嚴格依照規范操作，規范觀測人員的操作行為，提高責任意識，落實觀測的各項工作。通過煤礦的地理位置、地質特征等要素，科學去頂觀測的位置，確保觀測數據科學、可靠，具有典型的代表性；（2）觀測數據收集。觀測資料的完整性是發揮觀測作用的基礎。在觀測中，要強化對觀測數據資料的收集，并進行有效整理，為綜采工作面頂板壓力的全面了解提供數據依據；（3）落實觀測資料的有效應用。在頂板壓力控制的過程中，要充分利用好觀測數據，并做好數據的分析工作，為綜采工作面頂板壓力的控制提供依據，采取科學有效的應對措施。如，根據位移和頂板觀測，加強超前支護段，防止超前支護段冒頂；根據頂板觀測，確保工作面支架的初撐力達標，并及時移架減少空頂面積防止工作面冒頂。

3.2 開展頂板來壓預報工作，強化頂板壓力控制能力endprint

頂板來壓預報工作，是頂板壓力控制的重要基礎，更是強化控制能力的有力保障。（1）在進行頂板來壓預報的過程中，可以基于頂板下沉的速度等變化特征作為依據，進而對頂板壓力控制情況進行有效判斷。若在綜采工作面無工序的情況之下，出現頂板下沉情況，且下沉程度達到一定指標數值之時，則需要進行頂板來壓預報，做好安全防范措施；（2）頂板反彈現象也是頂板來壓預報的重要依據，能夠對頂板來壓的具體情況進行科學有效的預報。一般情況之下，在工作面上下順槽的一定位置，可以進行下沉觀測點的設置，以觀測頂板斷裂時，巷道頂板“上升”現象。這樣一來，工作面頂板出現的反彈現象，就可以對頂板來壓進行科學預測，為壓力控制提供可靠的現實依據；（3）在綜采工作面頂板承受較大來壓之時，其下沉的程度明顯增大，并且影響作業的條件。在這種情況之下，需要及時進行頂板來壓的報告，便于及時進行控制，確保作業環境安全；（4）在實際當中，頂板的破碎度、支架受力等情況，都可以作為頂板來壓的預報指標，進而實現對綜采面頂板壓力的有效控制。

3.3 落實瓦斯抽放工作，嚴格防控瓦斯爆炸事故發生

煤礦安全事故中，瓦斯爆炸最為常見，對綜采工作面頂板壓力控制形成影響。因此，在頂板壓力的控制工作中，要切實做好瓦斯抽放工作，嚴格防范瓦斯爆炸事故的發生。瓦斯安全事故的有效控制，在于落實瓦斯體積分數的有效降低。具體而言，可以從以下幾個方面展開：（1）規范施工作業工序，嚴格落實各項規章制度，確保正常有序的施工環境；（2）做好瓦斯抽放工作，確保抽放標準落到實處；（3）有效降低瓦斯體積分數，強化對瓦斯突出動壓現象的控制，實現煤礦安全的有效管理，降低瓦斯爆炸事故率；（4）強化安全事故教育，提高礦工的安全意識，能夠嚴格規范自己的行為；（5）強化安全管理檢查，制定巡查制度，明確崗位職責，確保煤礦安全管理工作落實到位。

4 結束語

總而言之，綜采工作面頂板壓力的有效控制，直接關系到煤礦開采的安全管理。綜采工作面安全事故的發生，很大程度上在于頂板壓力控制不到位，出現頂板壓力失衡等問題，進而造成嚴重的煤礦安全事故。在筆者看來，綜采工作面頂板壓力控制的關鍵，在于落實三個方面的工作：一是觀測頂板壓力值范圍，改進頂板管理工作；二是開展頂板來壓預報工作，強化頂板壓力控制能力；三是落實瓦斯抽放工作，嚴格防控瓦斯爆炸事故發生，構建安全的煤礦作業環境。

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