探究頂板管理在采煤安全管理中的應用

高振超 劉軍

摘要：安全是煤礦生產的“生命線”，也是煤礦行業高質量、可持續發展的基石。在煤礦開采過程中，采煤安全管理占據主導及核心位置，作為采煤安全管理的核心環節，頂板管理質效一直是煤礦領域關注與研究的焦點。基于此，文章以安全生產理念為導向，牢固樹立安全事故預防為主、處理為輔的基本原則，在分析頂板事故影響因素、采煤安全管理中頂板管理現狀的基礎上指出若想充分發揮頂板管理效能，需科學布置采煤工作面、合理選擇液壓支架形式、完善安全措施。

關鍵詞：頂板管理;采煤;安全管理

在煤礦開采過程中，頂板事故是發生頻率較高、破壞性較強的安全事故類型之一，頂板巖石涌入采煤工作面會損壞機械設備、破壞工作面穩定性，輕則降低煤礦生產經濟效益，重則造成后果嚴重的安全事故。為此，頂板安全成為采煤安全管理的重要組成部分，借助先進、前沿的管理技術、管理方法手段防范冒頂事故，以完善的安全防護措施保障人員及物資安全。但當前采煤管理中頂板管理狀況不容樂觀，安全意識薄弱、監管不到位、采煤區地質條件復雜且未能得到及時改善在很大程度上加大了頂板事故發生概率。為此，需對采煤安全管理中的頂板管理予以高度重視，以科學的頂板管理計劃及措施保障采煤作業安全性。

一、采煤安全管理中頂板事故影響因素

在采煤安全管理中運用頂板安全的前提在于了解不同類型頂板事故的影響因素，把握頂板管理要點，制定具有針對性的頂板控制措施，才能夠從準備階段提升頂板管理計劃的完整性與系統性。通過分析煤礦生產相關資料及文獻，總結出以下兩項頂板事故誘發因素：

（一）采煤區地質條件

煤礦生產中，煤層所處位置并不固定，雖然具有一定的成礦規律，但因地質條件復雜、勘探技術水平有限，不可能完全預測煤礦開采過程中遭遇的所有突發情況。因此復雜多變的地質構造、時刻變化的地質條件是采煤安全管理中頂板事故發生的關鍵誘因之一。例如當采煤作業面越過斷層時，如果斷層內斷層泥的含量較高，當斷層泥遇水后便會軟化，對基巖的粘附性也隨之降低，導致頂層巖層的穩定性與堅固性難以得到保障，極易出現頂板跨落、坍塌問題;再如當采煤作業面存在破碎層時，需要借助爆破技術對頂板進行控制或放頂，爆炸及機械設備運行所產生的震動會破壞頂板巖體結構，當頂板巖體堅固性不足且橫向應力較大時便會導致頂板巖體崩塌，威脅現場作業人員的生命安全。除此之外，礦山自身的壓力大小、壓力變化幅度等也會對頂板穩定性造成不利影響。采煤作業過程中會對覆巖層產生擾動，致使覆巖層下沉或變形，將進一步導致礦山壓力直接加載到頂板支架上，伴隨著初壓、周期性來壓，頂板支架牢固性會遭到破壞，如果在頂板管理中未能結合地質結構預測此類變化、情況，將會誘發安全事故，降低采煤安全管理有效性[1]。

二、采煤安全管理中頂板管理現狀簡析

采煤管理中加強頂板管理可降低各類安全事故發生概率，保障人員及財產安全性，推進煤礦行業的可持續發展。近年來煤礦領域對采煤安全管理中的頂板管理予以高度重視，按照國家相關規定設置專業的頂板管理隊伍，并制定了一系列頂板管理措施。但從實際的頂板管理質效來看，依然存在諸多問題。首先，頂板管理隊伍綜合素質、專業技能參差不齊，部分管理人員協調力、組織力、約束力不足，不能嚴格控制采煤作業行為，可能會因人為操作失誤誘發冒頂事故;其次，未能及時改善采煤區地質條件。煤礦開采前需要聘請專業化、社會化地質勘測機構全面掌握采煤區地質、巖石等信息，但部分煤礦企業為節約成本，或是在地質勘察階段聘請不專業、資質不足的勘察機構，或是以現有地質勘察技術人員組織開展采煤區地質條件改善工作，導致地質勘察不細致、資料收集不全面，弱化安全事故預測及預處理作用，并且會降低各類頂板管理措施的實際效用，不利于提升頂板管理的應用價值[2];最后，采煤作業監管不到位，部分采煤人員未嚴格按照相應規范及技術要求進行采煤作業，如在操作相應設備時參數設置不合理、安裝頂板支架時質量不達標等都會為頂板管理埋下安全隱患。

三、頂板管理在采煤安全管理中的應用

煤礦生產過程中，頂板事故誘發因素較多，再加上井下作業條件不充分、環境惡劣、地質情況復雜、礦壓時刻變化，需要針對上述誘因，結合頂板管理現狀思考如何在采煤安全管理內充分發揮頂板管理作用。結合實際工作經驗及對頂板管理的思考與實踐，提出以下頂板管理在采煤安全管理中的應用策略。

（一）科學布置采煤工作面

布置采煤工作面是煤礦生產的前端環節，不僅關系到煤礦作業效率、質量，而且管護采煤安全管理中頂板管理效果。為此需科學布置采煤工作面，降低安全事故發生概率。首先，安排專業地質勘察隊伍了解采煤區地質條件、地質構造、巖層特性、巖層厚度及其跨落規律。在全面收集地質資料的基礎上預測采煤作業中可能出現的頂板問題，制定預處理措施后進行下一步管理工作;其次，在地質條件最為理想的區域布置采煤工作面，預留好風巷安全出口及備用工作面。同時，根據現場實際條件、勘察結果等合理布置煤柱，解決采空區漏水、漏風問題，為現場采煤人員提供更加安全、穩定的作業環境，既能夠避免頂板安全事故的發生，又能夠激發現場采煤作業人員安全意識與工作主動性;最后，對采煤相關設備性能、參數等進行檢查，尤其要了解不同設備運行所產生的震動頻率與強度，結合頂板巖層厚度及移動性分析機械設備震動對頂板巖層擾動程度，確定頂板控制要點及支架布設位置。同時需保證各類采煤機械設備處于同一工作面內，便于后續采煤作業的同時提升頂板管理有效性[3]。

（二）合理選擇液壓支架

選擇液壓支架是頂板管理的關鍵環節之一，也是采煤安全管理要點。在選擇液壓支架前需要充分考慮直接性穩定性類型、老頂級別及相應的礦壓顯示參數、截高及煤層強度、煤層厚度變化、煤層傾角及工作面推進方向、必要通風斷面等。在此基礎上根據頂板實際情況選擇適宜的液壓支架：①如果頂板穩定等級為中或低，優先選擇掩護式液壓支架，并且需要根據底板的堅固程度計算、確定支架底座尖端比壓;②如果頂板巖層較為穩定，但周期性來壓較為強烈，以支撐掩護式液壓支架為宜;③如果頂板平整度不足，可以選擇四柱式液壓支架或掩護式液壓支架。如果確定為四柱式液壓支架，需要以增加前柱阻力、設置可伸縮梁等方式強化對機道上方的頂板控制。

除此之外，需要根據煤層平均截高、支架類型、頂板等級、煤層厚度等驗算、確定支架高度、支架伸縮比、支架強度及工作阻力、支架中心距離與寬度等相關參數，保證液壓支架能夠起到強大的支護作用。

結束語

冒頂是煤礦生產中較為常見的安全事故類型之一，是采煤安全管理的重中之重。地質條件、采煤技術是頂板事故兩大誘因。雖然當前煤礦企業高度重視采煤安全管理中的頂板管理，但依然存在頂板管理隊伍綜合素質及專業技術參差不齊、未能及時改善采煤區地質條件、采煤作業監管不到位的問題。為此，建議科學布置采煤工作面、合理選擇液壓支架、完善頂板管理安全防護措施，進而提升頂板管理在采煤安全管理中的應用效果。

參考文獻

[1]張志勤.采煤工作面頂板安全管理及事故預防對策[J].西部探礦工程，2021，33（05）：183-184.

[2]董大飛.頂板管理在采煤安全管理中的應用分析[J].內蒙古石油化工，2021，47（01）：68-69.

[3]賈志興.關于采煤工作面頂板的安全管理及預防措施分析[J].礦業裝備，2020，{4}（06）：108-109.