試析煤礦掘進工作面常見冒頂事故的原因及防治措施

（同煤集團軒崗煤電有限責任公司梨園河煤礦 山西 034100）

引言

煤炭是我國不可或缺的能源之一，煤炭產業也是國民經濟的重要構成部分，其對現代社會經濟有著巨大的積極作用。但是，煤炭的挖掘工作有極大的危險性，且時常出現各種安全事故，比如水、瓦斯、火、粉塵、冒頂事故等，其中冒頂事故的頻率最高，且危害性、死亡率都比較大。為了降低煤炭產業安全事故的發生率，保證煤礦工作人員的生命安全，對煤礦掘進工作面冒頂事故的原因進行分析十分必要。

1.煤礦掘進工作面常見冒頂事故的原因分析

(1)施工制度不健全

未曾嚴格遵守敲幫問頂機制，對于危巖懸矸也沒有實時、快速、完全的處理，在實際挖掘過程中，經常出現違反規定、違反制度的行為。并且，也未曾對隱患性較強的危巖建立強力有效的支護體系，這大大增加了危巖下墜掉落的可能性，對煤礦工作人員的生命安全帶來了極大的威脅。比如二十世紀九十年代中期，我國安徽省淮北市的塑里煤礦在施工過程中，進行過打眼放炮操作之后，發現頭頂上某個棚上的梁子墜落了一個，左幫棚的腿子也受炮影響出現了移位。在之后的扶棚環節，工作人員察覺到迎頭頂板表面出現了裂紋，于是對著裂紋部位用釬子杵了一下，發現頂板沒有任何異動，就繼續操作，然而沒過幾分鐘，后頂板猛然掉落一塊大概35cm厚，2m×2m的矸石，導致施工現場一人死亡。

(2)支架安裝不科學

在選擇巷道支架時，首先應當對圍巖條件、地質條件予以實地勘察，然后對兩者實施合理有效的支護體系，方能確定巷道支架。如果巷道支架缺乏足夠的支撐性能，或者是支護體系內部結構不密集，亦或者是棚腿架構建的位置是浮煤及浮桿上，導致支架頂部與兩幫未曾經過背實，那么整個棚架就極易出現不穩固、不完整的情況，一旦頂板遭受負荷超出限制范圍時，支架就會出現坍塌、壓（推）垮現象，從而發生冒頂事故[1]。比如我國某煤礦，其所應用的金屬拱形支架與其圍巖、地質等條件完全不符，隨著施工的不斷進行，頂板所承載的壓力也越來越大，卡纜也開始有所松動，而迎頭新構建的多個拱形支架在接頂位置不符合設計所要求的嚴實度，這對拱形支架的穩固程度有很大不利影響。此時，有壓力突襲頂板，一塊長寬高分別為5m×3m×2m的大塊危巖直接冒落，發生了冒頂事故，不僅壓垮了多個拱形支架，還導致施工現場2人死亡。

(3)地質出現變動

當在煤礦掘進工作面遭遇壓力密集地帶或斷層破碎地帶等不良地質時，若是并未在施工前準備環節對該狀況展開預判，也未曾對該狀況建立合理有效的支護結構，那么就會發生煤礦冒頂事故。譬如：在對某煤礦的運輸順槽進行挖掘時，事先未曾對斷距3.9m的正斷層進行充分考慮，當煤層于正斷層處越來越薄，掘進工作面也產生了抽冒問題，相關工作人員方對該問題實施了撞楔的方式來繼續施工。在爆破之后，迎頭第一架棚腿受到影響出現了變形，然而工作人員卻并未及時予以處理，直至掘進工作面快要觸碰到正斷層時，巷道頂板無法承受住突如其來的強大壓力，最后發生了冒頂事故，導致多個工作人員出現了傷亡。

(4)因爆破點定位不準確而致使支架坍塌

對爆破而言，炮眼的部署、炸藥量多少、爆破標準步驟都至關重要，無論哪一個不合理或者不符合設計標準，都會對巷道支架產生極大的影響。而支架受到爆破影響就會出現歪斜問題，嚴重時會直接被崩倒，這時就會出現重大冒頂事故。在2001年下旬，某煤礦施工團隊在對回風聯絡巷進行施工時，巷道支護體系選取的是2.4m×2.4m×2.4m的工字型鋼棚，迎頭下半部分產生了破0.9m的底板巖石。在第一次進行爆破時，并無異常發生；第二次爆破令爆破人員放松了警惕，沒有按照相關規章制度執行，爆破點的位置與煤礦爆破圖紙不符，順序也極為混亂，最后致使數十架棚子被震倒，發生了大約2.6m的冒頂事故。

2.冒頂事故發生的規律性研究

(1)煤礦掘進冒頂事故發生時的征兆

通過對大量煤礦冒頂事故調查發現，該事故出現前的預兆有：

①掘進巷道產生冒頂時，頂板會出現沉降、結構斷裂等問題，導致支架防護體系的負荷明顯加強，各支架構件之間會出現摩擦的聲音。

②掘進巷道頂板在發生坍塌前會掉渣，巷道煤壁也會呈片狀掉落，這些情況均表明頂板和支架部件所承受的壓力較大，即將到達極限，也預示著冒頂事故很快就會到來。

③在煤礦掘進施工過程中，瓦斯散發量、頂板出水量突然有所增多，代表頂板冒落事故出現的可能性較大，工作人員應當暫停施工，并轉移到安全位置。

(2)煤礦掘進冒頂事故的規律

①一般冒頂事故出現地皆為掘進工作面與斷層、褶曲等不良地質較為接近的區域內。

②金屬摩擦支柱輔助設施和單體液壓支柱對比，前者引發冒頂事故的可能性更大。

3.煤礦掘進工作面常見冒頂事故的防治措施探析

(1)全面落實敲幫問頂制度

在煤礦開展掘進施工之前，一定要派遣實踐經驗豐富、專業技能高強的工作人員根據標準操作流程實施敲幫問頂制度。在實際敲擊環節，也應當派遣相關人員對其進行實時監護，找頂工作人員所站立位置一定要安全。首先，拿起手鎬或者鋼釬對頂板、兩幫等部位予以輕緩的敲擊，之后可慢慢加大敲擊力度，若是聽到嗡嗡聲或者是空聲，應當及時使用長柄工具將位于半空中的石塊、煤塊等撬下[2]。如果敲擊時發出了清脆聲，那么應當使用手指緊緊貼住頂板或者對使用手鎬再次敲擊兩幫，倘若手指有震麻感，那么表明頂板或者兩幫的石塊早已脫離整體，也可能是整塊石頭出現了破裂現象，極易出現冒落事故，對此，一定要即刻對其進行撬取，若是石塊體積偏大，不易撬取，那么一定要實時科學合理的支撐策略。反之，若是敲擊發出清脆聲且手指貼緊頂板未曾感覺到振動，則代表頂板十分牢固。

(2)在支護環節嚴格遵守作業規定程序

①當應用架棚支護模式對巷道進行安全防護時，首先要準備好撐木、拉桿（連棚器）等工具部件，然后搭建一個完整的棚子，這些部件能夠顯著加強支架的綜合穩定性，從而降低棚子推垮的發生率。如果掘進工作面遭遇斷層、褶曲等較差地質條件或者發育的層理裂隙巖石，應當結合巖石發育程度對棚子之間的間距予以合理調整。②當應用拱形棚子支護模式時，一定要配備與其相符的卡纜，并根據設計標準需求使用攜帶扭矩指示器的扳手對卡纜的扭緊力矩予以有效調節，該扳手十分關鍵，不可隨意丟棄，要求相關工作人員在每次施工之前，通過該扳手對卡纜扭緊力矩進行嚴格查看，保證其與設計規定相符、對頂板、兩幫以及支架之間所產生的縫隙一定要剎緊背實，杜絕空肩窩、空幫、空頂等情況。③應用錨桿錨噴巷道支護形式時，工作人員一定要按照相關規章制度予以操作，一旦察覺錨桿無效，必須要即刻實施科學合理的補打策略，同時，錨桿自身的初錨力、錨固力在每次施工之前都要接受嚴格檢測，與設計標準需求相符即為合格。相關工作人員還要對煤礦掘進工程的進度、問題進行詳細記錄，監督人員也要隨時進行抽查，主要是查看支護體系的設計質量，并指出其存在的風險與問題。

(3)面對地質條件突變的安全技術策略

如果地質條件出現了較大變動，應當即刻對工程支護體系形式予以相應的改變，首先應當將改變原因以及改變結果呈報給相關部門，通過審核批準后方可繼續操作，禁止在沒有獲得相應批準或者未曾上報時，私自更換支護形式。倘若煤礦掘進工作面遭遇破碎帶、斷層或者其他復雜地質時，一定要結合施工現場實際狀況實施規范合理的支護方式，避免由于地質條件差因素而誘發冒頂事故。通常情況下，距離斷層地質5m左右就應當著手對支架結構予以加密，此外，為有效避免棚子被推垮，工作人員可使用拉條把支架與棚子連接成整體。若是斷裂帶中巖石極為破碎，可選用撞楔法，必要時，也可針對破碎圍巖實施注漿固結或者壓注樹脂法使其凝固。

(4)防止爆破時崩歪、崩倒迎頭支架

在爆破時，一定要嚴格遵守標準流程展開鉆眼、裝炸藥、爆破操作[3]。以施工爆破設計圖紙為主要參考依據，對炮眼位置予以正確科學的部署，掏槽眼時也要格外關注其定位、角度能否充分滿足施工設計標準需求，炸藥量的多少也要嚴格把控。若是與斷裂破碎帶十分接近或者是要貫穿該地帶時，應當停止爆破操作，先拿出風鎬（手鎬）工具實施人工掘進，避免在實際爆破過程中出現崩歪、崩倒迎頭支架的現象。一旦發生了該現象，一定要即刻對其進行調整與修理。

(5)加大培訓力度，提升施工人員的安全意識

管理人員與施工人員自身所具備的安全生產、安全施工意識以及綜合素養對掘進工作的安全穩定有著直接影響。對此，應當定期組織全體施工人員，包括管理人員開展安全施工的培訓教育活動，讓大家樹立正確的安全理念，不斷提升自身綜合素養，增強自身的安全技能。各管理部門的人員也要多去施工現場進行勘察，同時也要掌握地質方面的知識以及頂板支護方面的知識。

4.結束語

通過對煤礦掘進工作面冒頂事故出現原因的分析，提出了相應有效的防治措施：全面落實敲幫問頂制度、在支護環節嚴格遵守作業規定程序、遭遇地質條件突變時的安全技術策略、為有效防止爆破時崩歪、崩倒迎頭支架的措施以及定期培訓從而提升施工人員的安全意識等，這些都對煤礦開采工作提供了有力保障。