采煤工作面頂板安全管理的應(yīng)用研究

張軍強(qiáng)

黃陵縣工業(yè)和煤炭局 陜西延安 727300

近年來，我國煤礦行業(yè)發(fā)展迅速，煤礦企業(yè)也在不斷擴(kuò)張企業(yè)的開采規(guī)模，雖然有效實(shí)現(xiàn)了煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，但在煤礦生產(chǎn)中，生產(chǎn)規(guī)模越大，企業(yè)所需要承擔(dān)的安全風(fēng)險(xiǎn)則越高。因此，煤礦企業(yè)在運(yùn)行過程中，最重要的一工作即使對煤礦生產(chǎn)過程中的安全管理。在進(jìn)行采煤工作中，面頂板的安全管理里是一項(xiàng)重要管理內(nèi)容，一旦在采煤過程中出現(xiàn)面頂板冒頂現(xiàn)象，則會造成不可估量的重大損失，為采煤人員帶來了巨大生命威脅[1]。

1 煤礦頂板的分類

1.1 偽頂

是緊貼煤層之上的，極易隨煤炭的采出而同時(shí)垮落的較薄巖層，厚度一般為0.3～0.5m，多由頁巖、炭質(zhì)頁巖等組成。

1.2 直接頂

直接頂?shù)姆€(wěn)定性指標(biāo)（表1）強(qiáng)度指數(shù)D=δ.C1.C2；式中δ——巖石單向抗壓強(qiáng)度公斤/cm2；C1——節(jié)理裂隙影響系數(shù)；C2——分層厚度影響系數(shù)。

1.3 老頂

指位于直接頂之下，比較堅(jiān)硬的巖層，多為砂層，石灰?guī)r等。

2 采煤頂板事故的客觀原因

2.1 地質(zhì)條件引發(fā)的頂板事故

在煤礦企業(yè)進(jìn)行采煤過程中，不同地理位置的礦區(qū)，其自身的地質(zhì)構(gòu)造也會呈現(xiàn)完全不同的表現(xiàn)特點(diǎn)，并且在礦區(qū)的采煤過程中，經(jīng)常會遇到斷層、褶曲或陷落柱等地層結(jié)構(gòu)。這些種類的地層結(jié)構(gòu)在一定程度上會對采礦工作帶來一定的掣肘。如地層中出現(xiàn)斷層結(jié)構(gòu)，那么在地層結(jié)構(gòu)中會存在不同規(guī)模與大小的斷層泥，在這類泥土與水融合以后，將會造成地層結(jié)構(gòu)軟化，在達(dá)到一定程度以后，可能會造成采煤工作面的坍塌現(xiàn)象。嚴(yán)重者還會造成采煤工作面上方的巖石破碎現(xiàn)象，最終造成頂板支柱損壞，形成不同規(guī)模的頂板坍塌安全事故[2]。

2.2 礦山壓力引發(fā)的頂板事故

在煤礦企業(yè)運(yùn)行過程中，礦井下的作業(yè)深度會隨著煤礦不斷開采而提升。在煤礦的地下深度不斷增強(qiáng)的過程中，采煤層上方覆蓋的巖石層將會隨著礦山的整體壓力的移動(dòng)不斷發(fā)生變化，并且在這一過程中，礦山所承受的壓力將會延伸至頂板支架。在這種作用力的影響下，會對煤礦工作面兩側(cè)的出入口附近帶來一定影響。與此同時(shí)，在這種壓力的作用下，回采工作面的頂板非常容易在作用力的影響下發(fā)生下沉，在力量不斷加大的狀態(tài)下，非常容易出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)比較嚴(yán)重的安全事故。

3 采煤頂板事故的主觀原因

3.1 開采工作人員技術(shù)不熟練，工作經(jīng)驗(yàn)較少

在煤礦進(jìn)行開采作業(yè)時(shí)，相關(guān)工作人員需要根據(jù)采礦區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)以及頂板巖石隨著采煤作業(yè)的不斷深入所產(chǎn)生變化進(jìn)行全面分析與判斷。在預(yù)判出地層結(jié)構(gòu)在開采過程中所產(chǎn)生的變化趨勢以后，再以此作為依據(jù)來設(shè)計(jì)采煤的作業(yè)方法以及施工進(jìn)度的安排。但在現(xiàn)階段采煤過程中，由于相關(guān)工作人員自身的專業(yè)技術(shù)水平不夠過關(guān)，并且對采煤過程中頂板巖石可能出現(xiàn)的變化以及頂板的牢固程度沒有一個(gè)專業(yè)的認(rèn)識，因此造成施工人員在采煤過程中出現(xiàn)了一定的偏差，在開采過程中，一旦發(fā)生一點(diǎn)偏差都會造成頂板安全。比如施工人員在采煤過程中，如果對巖石沒有科學(xué)處理，不僅會造成土層的撬前落后、撬小落大的現(xiàn)象，嚴(yán)重者會直接造成頂板出現(xiàn)坍塌。

3.2 管理不嚴(yán)，違章操作

在采煤過程中，一些相關(guān)的管理人員在日常開展對采煤施工的安全管理工作過程中，由于自身對這一工作流程的安全管理意識比較薄弱，因此在進(jìn)行安全管理工作過程中，對采煤作業(yè)過程中的每個(gè)施工環(huán)節(jié)并沒有進(jìn)行詳細(xì)勘察與管理，并且其自身仍然停留在以往那種重生產(chǎn)、輕安全的傳統(tǒng)錯(cuò)誤思想。在發(fā)現(xiàn)采煤過程中存在安全隱患時(shí)，亦會抱著僥幸的思想，沒有對其進(jìn)行安全管理，在日常采煤過程中，對于各項(xiàng)安全防護(hù)措施也沒有及時(shí)完善。最終造成一旦發(fā)生頂板安全事故，則沒有相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案以及及時(shí)補(bǔ)救措施，最終造成頂板安全事故的后果非常嚴(yán)重。另一方面，由于企業(yè)對煤礦產(chǎn)量的需求非常大，相關(guān)管理人員為確保采煤效率，在采煤作業(yè)過程中只注重最后的開采量，甚至一些施工人員出現(xiàn)不正確的施工操作也沒有得到有效的規(guī)范與束縛，這也是誘發(fā)采煤工作面頂板安全事故的重要誘因之一[3]。

3.3 采煤技術(shù)落后，安全施工水平較低

在現(xiàn)階段的煤礦企業(yè)發(fā)展過程中，由于一些地區(qū)的煤礦企業(yè)其自身的規(guī)模較小，因此自身的資金實(shí)力相對有限，在進(jìn)行煤礦開采作業(yè)時(shí)，沒有充分的資金來升級企業(yè)內(nèi)的開采設(shè)備或者更新開采技術(shù)。因此，在日常采煤作業(yè)過程中，只能運(yùn)用以往的采煤設(shè)備以及傳統(tǒng)開采技術(shù)。但以往的采煤設(shè)備或技術(shù)都存在一定的滯后性，且無論是開采設(shè)備的功能，以及采煤技術(shù)都具有較為明顯的缺陷。相關(guān)施工人員在惡劣的作業(yè)環(huán)境中，運(yùn)用不完善的技術(shù)以及設(shè)備，不僅會降低煤礦的開采量，還會對其自身的人身安全帶來非常大的威脅。另一方面，由于采煤作業(yè)無論是在工作環(huán)境還是在作業(yè)強(qiáng)度上，都比較艱苦，因此在煤礦企業(yè)在招聘過程中，通常也會比較困難。一些煤礦工人由于文化水平以及綜合素質(zhì)都相對較低，因此在日常開展作業(yè)過程中，缺乏對該項(xiàng)工作的安全生產(chǎn)意識，并且在實(shí)際作業(yè)時(shí)，由于做作業(yè)的環(huán)節(jié)以及技術(shù)要點(diǎn)并不明確，因此會對采煤作業(yè)的安全作業(yè)水平產(chǎn)生不良影響。

4 提升采煤頂板安全管理水平的有效措施

4.1 加強(qiáng)礦井生產(chǎn)區(qū)域的地質(zhì)勘察工作

在煤礦企業(yè)開展日常開采作業(yè)過程中，為有效規(guī)避頂板安全事故的發(fā)生，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對煤礦開采區(qū)域內(nèi)部的頂?shù)装鍘r性進(jìn)行及時(shí)分析與考察，并充分考慮到開采工作的不斷進(jìn)行所涉及到的物理力學(xué)性質(zhì)，最終為采區(qū)工作面煤層的頂?shù)装鍘r性制定出一個(gè)科學(xué)合理、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地調(diào)研報(bào)告，進(jìn)而為開采區(qū)域?qū)κ┕ぷ鳂I(yè)方案以及施工進(jìn)度流程提供強(qiáng)而有力的數(shù)據(jù)參考。

4.2 認(rèn)真編制采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面作業(yè)規(guī)程

為有效提升采煤頂板安全管理水平。相關(guān)工作人員應(yīng)對采取設(shè)計(jì)以及工作面的作業(yè)規(guī)程進(jìn)行有效編制，并定期對其進(jìn)行完善與優(yōu)化。首先，工作人員需做好對采煤頂板的初期來壓和周期來壓這一階段的特殊支護(hù)措施，制定相應(yīng)的采煤工作面初采和收尾兩個(gè)不同施工節(jié)點(diǎn)的安全防護(hù)措施，并做好兩個(gè)階段的循環(huán)作業(yè)。與此同時(shí)，為有效規(guī)避采煤過程中出現(xiàn)冒頂事故。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)篩選出人工假頂材料以及所規(guī)定的材料規(guī)格。并運(yùn)用科學(xué)合理的鋪設(shè)方式對其進(jìn)行施工，最終為采煤定板建構(gòu)一個(gè)合理的工作面支護(hù)形式并為其構(gòu)建科學(xué)合理的工作面頂板管理機(jī)制。另一方面，相關(guān)工作人員應(yīng)給予采煤區(qū)域初次放頂工作充分的重視，并為這一施工環(huán)節(jié)制定相應(yīng)的安全管理措施，進(jìn)而有效確保采煤區(qū)域初次放頂?shù)某晒β室约罢w施工質(zhì)量。在此過程中，工作人員需要注意的是，在施工過程中應(yīng)對頂板巖性有一個(gè)充分的了解與掌握，并參考同類型結(jié)構(gòu)的地層，對其頂板管理的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并確定初次放頂?shù)牟骄嗄軌蚍舷嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最終有效增強(qiáng)初次放頂工作的整體質(zhì)量[4]。

4.3 工作面過地質(zhì)構(gòu)造帶安全技術(shù)措施

相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)在日常作業(yè)過程中，對采煤區(qū)域中的煤壁、支架、頂板等設(shè)施的日常狀態(tài)進(jìn)行定期檢查，并確保每天作業(yè)之前應(yīng)對這些設(shè)備進(jìn)行全面檢查，在確保所有基礎(chǔ)設(shè)施處于安全狀態(tài)后方準(zhǔn)作業(yè)。在勘察過程中，如發(fā)現(xiàn)采煤區(qū)域中的工作面頂板發(fā)生破損，則需要工作人員帶壓移架。在該項(xiàng)工作開展之前，首先需要做好對煤幫超前支護(hù)，才能進(jìn)行移架作業(yè)。在此過程中，相關(guān)施工人員如在作業(yè)中發(fā)展有質(zhì)量不合格的支架，則需第一時(shí)間對支架進(jìn)行完善，或運(yùn)用單體液壓支柱打戧柱，最終有效避免在采煤過程中出現(xiàn)倒架現(xiàn)象。在支架過程中，相關(guān)施工人員必須確定采煤區(qū)域內(nèi)的所有支架的初撐力都高于90KN，并且支柱支設(shè)迎山有力。并且在支架前柱和后柱都應(yīng)當(dāng)形成3°-5°的迎山角。只有這樣才能夠有效提升對采煤區(qū)域中的工作面支護(hù)質(zhì)量，使其能夠在作業(yè)和過程中能夠有效控制頂板[5]。

4.4 加強(qiáng)工作面支護(hù)和管理

相關(guān)施工人員對工作面支架的選擇與安裝過程中，首先需要確保在采煤區(qū)域內(nèi)的支架布局密度，以及所有支架在采煤區(qū)域中所呈現(xiàn)出來的支護(hù)強(qiáng)度，確保支架能夠起到非常安全的支護(hù)作用。在此需要注意的是，相關(guān)施工人員對于控頂距的創(chuàng)設(shè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而有效規(guī)避控頂距過大的現(xiàn)象。另一方面，在金屬摩擦式支柱的安裝施工過程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，最終保障金屬摩擦式支柱能夠在安裝施工以后，起到良好的支撐作用。并在所有支架安裝以后，應(yīng)派專門的負(fù)責(zé)人來對支架的狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)查看，嚴(yán)加把控，對于一些無效的支架應(yīng)及時(shí)撤掉，最大限度增強(qiáng)采煤區(qū)域內(nèi)的支護(hù)質(zhì)量。施工人員在進(jìn)行分層開采的過程中，為切實(shí)提升頂板的完整性以及安全性，相關(guān)施工人員首先需要運(yùn)用黃泥灌漿，對采煤區(qū)域的上分層進(jìn)行施工，將頂板進(jìn)行有效膠結(jié)。在對下分層進(jìn)行采煤過程中，相關(guān)施工人員需要時(shí)刻預(yù)防采煤區(qū)域工作面頂板發(fā)生冒頂事故。并且在采煤過程中，如發(fā)現(xiàn)采煤工作面出現(xiàn)老空或斷層等一系列不良現(xiàn)象，相關(guān)施工人員需及時(shí)上報(bào)管理人員，待相關(guān)工作人員制定相應(yīng)的安全技術(shù)實(shí)施措施以后，施工人員方能夠按照相應(yīng)的施工措施與方案進(jìn)行下一步的采煤工作[6]。

4.5 加強(qiáng)安全意識管理措施

在煤礦企業(yè)的日常采煤作業(yè)開展過程中，采煤工作面頂板安全事故是煤礦安全事故類型中占比較高的一個(gè)事故類型。因此企業(yè)內(nèi)安全管理負(fù)責(zé)人應(yīng)在日常工作開展中對采煤工作面的頂板安全進(jìn)行高度重視，并創(chuàng)設(shè)一系列管理制度有效防止頂板事故的發(fā)生。在此過程中，相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)樹立安全生產(chǎn)的管理意識，加強(qiáng)對施工人員的管理水平，方能夠確保該項(xiàng)工作真正落到實(shí)處。另一方面，相關(guān)管理者應(yīng)在企業(yè)內(nèi)部建立安全管理部門，明確劃分采煤過程中的安全管理責(zé)任。加強(qiáng)安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)，在部門內(nèi)部成立作業(yè)安全科，在井口設(shè)置安監(jiān)站，并安排一線專職安全人員進(jìn)行管理[7]。

5 結(jié)語

綜上所述，在煤礦企業(yè)日常運(yùn)行過程中，為有效規(guī)避在煤礦開采過程中發(fā)生工作面頂板安全事故，首先需要企業(yè)內(nèi)部所有工作人員都能夠提升自身的安全施工作業(yè)意識，以及專業(yè)技術(shù)水平。并且在日常對采煤區(qū)域內(nèi)工作面頂板的安全管理過程中，應(yīng)為該項(xiàng)工作配備專業(yè)的工作人員，使其能夠根據(jù)采煤工作面頂板的應(yīng)力規(guī)律，制定相應(yīng)的施工作業(yè)方案以及管理措施，確保采煤作業(yè)安全進(jìn)行。