采煤工作面頂板安全管理及預防措施研究

＊許立達

（山西華陽集團質監站 山西 045000）

引言

從目前的發展角度來看，在煤礦開采工作過程中，如果無法將安全管理落實到位，將會很容易發生事故問題。不僅使經濟受到損失，而且會嚴重威脅到施工人員的人身安全。因此，實施安全管理，并落實預防措施顯得至關重要，為施工企業的進一步發展打下牢固基礎。

1.采煤工作面頂板的分類分析

在煤炭的實際開采工作中，礦山一旦遭到過量的壓力，就會容易引發冒頂（圖1）等各種安全問題的發生。礦山在承受壓力的同時，其巖石會出現過大的自重，也會對礦山產生過大壓力。對于巖石而言，如若被埋藏的越深，就會對整個礦山產生越大的應力。在礦井中實施開采工作時，如果將從未有過施工痕跡的巖層作為開采地點，那么一旦開展開礦工作，就會使巖層受到原有應力平衡的破壞，從而引發各種問題。此巖層的應力一旦出現超出規定失衡范圍時，將會嚴重破壞到巖層，甚至會出現巖石破碎的現象，隨之引發各種安全問題，如冒頂、片幫等。冒頂安全問題的本質在于巖層頂板缺少了原有機能的支撐，進而造成了極大的安全隱患，還可能因為頂板損壞的原因，嚴重威脅生產設備。但是，冒頂安全事故的發生率并非十分頻繁，只有出現頂板破碎現象時，才可能發生冒頂問題，所以，為了對這種冒頂安全事故的發生進行預防，必須將頂板的分類工作做到位。頂板在根本上可以細化分為偽頂、直接頂以及老頂。偽頂有著非常薄的巖層，在煤礦開采過程中可能出現坍塌問題；直接頂的具體地理位置則在偽頂的上方位置；老頂則是頂板分類中具有最高強度的一種頂板類型，在安全方面有著一定的保障。

圖1 煤礦冒頂

2.采煤工作面頂板安全管理現狀

(1)缺乏合理化的采礦方式

在采礦工作正式開始前，如果將從未開發的煤層作為開礦地點，煤層在此時依然保持在一種平衡的狀態中。煤炭工作一旦展開之后，將會嚴重破壞到原有的巖層，進而分散巖層的所有應力，然而被分散的巖層如果集中起來將會產生一定的集中應力。假如這種集中應力，已經遠遠超出了巖層的承受范圍，那么將嚴重威脅到整個開采過程中的安全。在實際開采過程中，如果所開展的布局設計超出常規時，那么將會打破巖石原有的應力平衡，極可能在冒頂方面產生威脅。導致冒頂事故發生的因素有很多種：第一，在針對巖層展開工作布局時，如果所承受的應力遠遠超出一般水平，進而會導致回風巷道以及運輸巷道出現應力不均衡的情況；第二，當在孤島上開展煤炭開采工作時，煤柱之間所設的實際寬度一旦無法達到標準，將會由頂板來承受所有的工作壓力，進而發生冒頂事故。第三，在針對頂板進行分類時，如果所設的實際放頂線距離無法達到標準，將無法使煤層管理得到有效控制，進而導致冒頂事故的發生。

(2)礦山壓力作用

除了缺乏合理的開采方式之外，其中礦山本身所擁有的壓力也是一個關鍵原因。在實際開采過程中，由于會受到眾多開采因素的影響，因此，開采場所會出現表層形變現象，使礦山產生更大壓力。當壓力逐漸增大時，內力則會直接接觸頂板，同時進行傳播。主要從頂板到支架最后到回采面進行轉播。礦山壓力對開采過程的安全有著直接影響，在實際開采中，礦山壓力導致頂板下降，并且在下降過程中再次產生一種新的壓力。此壓力分為兩種類型：一是周期性壓力，二是，初期性壓力。壓力一旦超出限制范圍，將使工作面受到破壞，對采礦的正常開展產生影響，甚至對施工人員安全造成威脅。

(3)缺乏較強的安全意識，監管工作不到位

導致工作面頂板發生安全問題的原因還有施工人員在安全方面缺乏一定的防范意識，以及管理部門工作人員并未將管理工作落實到位兩種因素。不具備嚴謹的管理制度，規范流程缺乏嚴格性，在實際開采過程中工人們的操作較為隨意，對開采要求并未做到嚴格遵循等都會導致工作面發生一系列的問題，造成眾多安全隱患。同時，大部分煤炭企業存在短視效應的問題，只重視眼前獲得的經濟效益，完全忽視了發展的長遠性，只是一味地建設工廠，開采煤礦，毫無制度的生產，從未重視實現科學性、合理性和合法性的煤炭開采過程，使工人們的生命安全受到嚴重威脅。

3.采煤工作面頂板安全管理以及預防措施

(1)針對工作人員進行安全生產意識的加強，強化安全教育以及措施的學習力度

在煤礦安全生產過程中，采煤工作面頂板事故的發生是一項主要災害，要想使采煤工作面頂板安全事故（圖2）得到有效避免，必須讓煤礦企業中的全體職工對預防頂板事故所具備的重要性在思想層面上擁有較高認識，將頂板管理作為安全管理工作的重點。與此同時，為了使采煤工作面的頂板安全管理力度得到加強，煤礦企業必須將安全教育落實到井口以及班隊當中，進而實現采煤頂板安全管理方面的認識，使煤礦企業實現人人講安全的局面，并且個個具備采煤工作面頂板安全管理的高度重視態度。要想保證采煤工作面頂板開展的安全管理工作實施到位，必須對安全管理機構建設進行加強，實現安全生產領導層面的強化，同時建立安全部門以及進口安監站，確保每個崗位的專職人員配備齊全，為采煤工作面頂板安全管理工作的實施提供有力基礎。

圖2 煤礦頂板事故

(2)針對頂板支護進行加強

在煤礦的實際開采過程中，對于工作面頂板的變化而言，煤礦企業必須安排專職人員進行動態檢查，并且對老頂的懸空進行科學性的預判。通過有效統計發現，頂板事故發生率最頻繁的區域是地質構造區域，其關鍵因素在于此區域具有十分復雜的應力分布，并且巖體較為容易出現破碎現象。面對這類問題，煤礦企業必須在正式開采前，針對地質進行勘察工作，同時根據勘察的實際情況采取針對性應急措施。如果煤礦回采工作面與此類地質區域快要接近時，必須及時的將頂板支護工作做到位，同時根據頂板的實際情況，對工作面進行掘進速度的合理確定。當煤礦工作面頂板支護施工環節完成后，要求相關人員必須全面檢查支護工作，使支護工作得到全覆蓋的保證，同時保證支護工作已經全部實施到位。此外，在采煤工作面進行回采過程中，需要將空頂距做到最大化的減少，其根本目的是實現冒頂事故發生率的有效降低。

(3)預測礦山壓力，實現頂板安全管理水平的提高

礦山安全管理實施的根本目的是在煤礦實際開采工作中，采取合理化的管理措施，以此降低由礦山壓力帶來的負面影響。所以，對于煤礦企業中的管理人員而言，必須針對礦山壓力的變化以及覆蓋范圍進行科學預測。同時，動態變化是礦山壓力自身所具備的一大特點，并且壓力的大小直接關系著礦山巖石層的厚度，同時，工作面的實際推進速度以及開采方式對其有著一定影響。立足于此認識層面，煤礦企業中的相關工作人員可以利用對礦山壓力的預測，對采煤工作面頂板進行實時情況的了解。因此，為了使采煤工作面頂板管理實現有效性的提高，需要將以下兩個方面的工作進行落實：第一，作為頂板管理人員，必須在職業和專業方面具備較高的素質水平，可以根據工程現場的實際狀況對頂板狀態進行科學、合理、準確的判斷；第二，保證頂板支護實現一定的有效性，簡而言之，就是保證支護結構（圖3）能夠滿足動載要求。

圖3 煤礦支護結構

4.結語

煤礦開采在我國的經濟發展中始終是一項十分重要的項目。但是，對于煤礦開采過程中頻繁發生的事故，不能選擇忽視，事故的發生不僅會讓經濟遭到嚴重損失，而且會為人員帶來生命威脅。在頂板事故中有著一定的紀律性，要求員工必須將事前的分析工作做到位，采取有效的預防措施，進而使事故發生率得到降低。