采煤工作面頂板管理及安全事故防范研究

王志浩

摘 要：為做好采煤工作面頂板安全管理工作，更好的防范各類頂板安全事故，本文介紹了回采工作面頂板的分類，分析了采煤工作面頂板事故原因，并提出了一系列防治采煤工作面頂板事故的措施，以期通過應(yīng)用這些措施，能有效防治采煤工作面頂板事故，更好的保障礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：采煤工作面;頂板分類;頂板事故;防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.059

0 前言

在礦井的開采中，對其造成危害的主要因素就是礦山壓力，尤其是對地質(zhì)狀況極為復(fù)雜的礦井，其礦壓的危害更為明顯，由此導(dǎo)致各種事故的產(chǎn)生。因此，在煤礦的開采中，對工作面的頂板進(jìn)行安全管理是其最核心的防控環(huán)節(jié)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，煤礦所發(fā)生的事故中，超出一半的安全事故都是由于工作面頂板的坍塌所導(dǎo)致，對工作人員的健康及生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行造成了極大的威脅。本文通過對工作面頂板的事故類型及形成原因進(jìn)行分析，以提出有效的改進(jìn)策略。

1 回采工作面頂板的分類

處于煤層上方的巖層均屬于煤層頂板。根據(jù)上巖層與煤層之間的距離及其堅(jiān)硬度，可將煤層頂板劃分為以下幾種：

（1）偽頂。這一部分是處于煤層上部與煤層相鄰的薄巖層，它與煤層間的距離較近，其厚度大多處于0.3-0.5m。它的構(gòu)成主要為碳質(zhì)頁巖，一般情況下，其質(zhì)地較為疏松，也不具備較強(qiáng)的穩(wěn)定度及堅(jiān)固度，因此在開采落煤的時(shí)候，其偽頂也會隨之坍塌，進(jìn)而混入到煤炭中，對煤炭的質(zhì)量造成影響。

（2）直接頂。該部分處于偽頂上方的巖石層及煤層之中，其構(gòu)成主要為泥質(zhì)和沙質(zhì)兩種頁巖。與老頂相比，直接頂具有較強(qiáng)的堅(jiān)固性及緊密性，也具備相應(yīng)的穩(wěn)定性，在開采落煤的時(shí)候，該部分不會第一時(shí)間坍塌，而是經(jīng)過一段時(shí)間之后才會坍塌。因此，在開采過程中，直接頂也是其支護(hù)的對象，若沒有較好的支護(hù)，在受到礦壓及開采騷動的影響下，直接頂極易產(chǎn)生塌落，對人員安全造成極大威脅。

（3）老頂。該巖層處于直接頂?shù)纳喜浚c煤層之間的距離較遠(yuǎn)，其構(gòu)成主要有砂巖、石灰?guī)r等部分。通常，該巖層具有十分緊湊的結(jié)構(gòu)及較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不會輕易塌落;但是若采空區(qū)存在較大的懸露面積，在拉移支架的時(shí)候極易產(chǎn)生塌落。這部分巖層塌落會對支護(hù)及工作面造成極大的影響，若不具備足夠的支護(hù)強(qiáng)度時(shí)，將會產(chǎn)生極其嚴(yán)重的冒頂事故。

2 采煤工作面頂板事故的原因分析

直接頂與老頂之間所產(chǎn)生的運(yùn)動，極易導(dǎo)致頂板塌落，其關(guān)鍵因素在于受到礦壓的影響。在開采的過程中，當(dāng)采出煤層之后，由于失去支撐力，工作面上方的巖層將會導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力發(fā)生改變，導(dǎo)致頂板巖層所具有的平衡應(yīng)力被打破，巨大的礦壓將會對頂板巖層造成影響。工作面具備越大的采深，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，頂板的壓力就越大。此時(shí)，首先塌落的就是偽頂，隨后直接頂與老頂也會隨著應(yīng)力的改變而產(chǎn)生相應(yīng)的形變，當(dāng)?shù)V壓及應(yīng)力的變化超出頂板可承受的臨界點(diǎn)時(shí)，直接頂與老頂將會直接塌落，進(jìn)而產(chǎn)生冒頂事故。其主要體現(xiàn)為在回采工作面的上下出口處，存在顯著的來壓，其中工作面中部的頂板所承載的壓力為最大，下沉也最為迅速，在工作面推進(jìn)的初期及周期性的來壓時(shí)，若未采取有效的措施來進(jìn)行支護(hù)，則頂板極易產(chǎn)生塌落。

工作面所具備的地質(zhì)結(jié)構(gòu)問題也會造成頂板的坍塌，在通過一些復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，因頂板巖層較為疏松，且不具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在開采的過程中頂板極易產(chǎn)生塌落事故。因此，應(yīng)當(dāng)事先對地質(zhì)進(jìn)行勘察，充分把握斷層的狀況，同時(shí)積極做好一系列準(zhǔn)備措施，以確保其順利通過斷層。

3 工作面頂板支護(hù)的安全技術(shù)措施

對工作面發(fā)生的各種事故進(jìn)行預(yù)防，其關(guān)鍵就在于增強(qiáng)安全意識，規(guī)范操作章程，針對不同的頂板采取不同的支護(hù)策略。

3.1 針對不同類型頂板采取的支護(hù)措施

對于復(fù)合型頂板而言，應(yīng)當(dāng)遵循支護(hù)并重的原則，增強(qiáng)支護(hù)的穩(wěn)定性，避免直接頂出現(xiàn)離層及抽頂;對支護(hù)的類型及密度進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，盡可能使用單體液壓支柱，當(dāng)直接頂存在較大的懸頂面積時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行人工放頂，并且需要與相應(yīng)的機(jī)械化放頂支柱相結(jié)合使用，增強(qiáng)支護(hù)的強(qiáng)度，清除事故風(fēng)險(xiǎn)。在采掘結(jié)束之后，不能提前撤掉特殊的支護(hù)，在最小的頂距下來進(jìn)行回料;對于頂板壓力聚集的地方，應(yīng)積極采取有效的措施，在未設(shè)置好替棚及替柱之前，不能強(qiáng)制性的回柱。

3.2 利用新技術(shù)分析頂板來壓規(guī)律

在工作面的順槽中配置在線監(jiān)測壓力表，在掘進(jìn)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)時(shí)刻關(guān)注頂板的壓力變化。同時(shí)，通過信息技術(shù)來傳輸頂板壓力變化的信號，使其顯示在計(jì)算機(jī)體系中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)來詳細(xì)記錄各種變化數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，以確保后續(xù)開采的順利進(jìn)行，同時(shí)為煤礦的開采及頂板的安全管理提供較好的指導(dǎo)，避免一切冒頂事故的發(fā)生。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備與技術(shù)的改進(jìn)

全力推行采煤機(jī)械化，降低安全事故的發(fā)生率。將老化的支護(hù)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)更替，對于一些礦壓較大、地質(zhì)較復(fù)雜的工作面，積極采取一系列聯(lián)合支護(hù)方法，增強(qiáng)支護(hù)的強(qiáng)度;在機(jī)采面及炮采面中，積極采取單體液壓支架;若上下順槽出口存在較大的空頂面積，則需要運(yùn)用四梁八柱的方法進(jìn)行支護(hù)。

3.4 井下工作面的綜合性管理措施

采煤機(jī)在進(jìn)行割煤之后，應(yīng)當(dāng)停機(jī)掛梁支護(hù)，在進(jìn)行掛梁之間，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照相關(guān)的制度，將一些疏松的頂板巖層進(jìn)行敲除，掛梁的時(shí)候必須確保梁上端與實(shí)頂相互連接，不能在無柱懸臂梁上再次懸掛相應(yīng)的頂梁。在對液壓支架的質(zhì)量進(jìn)行檢修的時(shí)候，保證泵站具備一定的出液壓力，確保支架具備充足的支撐力;堅(jiān)決避免使用已損壞的單體支柱。工作面的支柱必須成為直線，對排距和柱距進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其誤差小于0.1m;安裝支柱時(shí)必須保證其維持平穩(wěn)和堅(jiān)固。對于塌落及支護(hù)的難度較大的頂板，可以依靠傾斜深孔爆破切槽的模式來進(jìn)行放頂。

參考文獻(xiàn)：

[1]程雙明.采煤工作面頂板事故及頂板管理的探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（學(xué)術(shù)版），2016（10）：33-36..

作者簡介：王志浩（1987-），男，河北保定人，本科，研究方向：采煤技術(shù)。