采煤工作面頂板安全管理及預防措施研究

張藝耘

摘 ?要：為了實現經濟的快速發展，中國每年都進行大規模的煤炭開采。然而，隨著煤炭的大規模開采，安全事故的數量也在增加，造成了人力、物力和財力的損失，以及社會問題。在煤礦開采中，主要的危險因素是礦山壓力，特別是在復雜的地質條件下，安全風險越來越明顯。因此，采面的頂板安全管控十分重要。

關鍵詞：采煤工作面頂板 安全管理 預防措施;

引言 對于煤炭企業而言，安全問題是關鍵，一旦發生安全事故，企業造成不可估量的損失，還會造成嚴重的不良社會影響。而在采煤工作面安全事故中，發生頻率最高的往往是頂板事故，所以一定要重視頂板事故的預防工作。

一、采煤工作面頂板出現安全事故的原因分析

1.礦山壓力作用。因為采場上方覆巖因開采變形，產生礦山壓力。這種內力通過煤層直接頂板傳遞到工作面支架上。在工作面上下出水口附近顯示，強度較大。由于壓力的存在，工作面中部的頂板會迅速下沉，產生較大的壓力。其次，壓力呈現出初始壓力和周期壓力的特性。當兩種壓力發生時，整個工作面都會產生嚴重的異常情況。若不能采取專門的防治措施加以控制，則有可能造成冒頂事故。

2.煤炭技術因素的影響。一方面，許多民營小煤礦只追求經濟效益，采用低成本落后的采煤技術;另一方面，采煤的工作環境和工資待遇相對較差，因此大多數煤礦工人的知識、采礦技術和安全防護意識都較低。事故多發生在采礦作業中，不同的采礦過程會導致不同類型的事故。例如，采煤機在工作后需要及時支護。一旦支護工作滯后，回采工作面回采放頂煤時就會發生冒頂事故。如炮眼布置、藥量控制、老頂壓力變化等多種情況都會引起冒頂事故。

3.地質構造的影響。在開采過程中經常遇到各種地質構造，如沖刷帶、斷層構造、陷落柱、褶皺等，其中，工作面斷層的發生較為廣泛。上述地質構造將改變實際工作面正壓條件。如果我們不能及時采取有效措施，就會出現安全風險。

4.操作技術和處理方法不熟練、不恰當。在實際工作中，操作人員對頂板松動石的形成和變化了解不夠，不能合理準確判斷頂板的穩定性，缺乏操作人員的實際操作和處理經驗和技能。導致站位的選擇和問題的處理。在對松動石塊的處理上，撬前有落后，小翹大落，左右參差不齊。

二、綜采工作面頂板的管理

1.液壓支架的選擇。液壓支架是綜合征作業的重要設備。液壓支架的選擇可以保證礦山工作的安全，選擇合適的液壓支架平臺，充分發揮綜合設備的效能。（1）選擇支架型號，接受液壓支架選型的超智能和阻力。通過這種方法，選擇了兩種方法來選擇水力噸位。①巖重法：定期確定巖層重量，確定熱截止巖層產生的支護平臺;②實測法：對近期工作的固定板進行試驗，并利用液壓支護平臺的數值。液壓工作臺確定并進行實際測量后，可對支架進行校正，以保證噸數的合理性。（2）基礎高度和液壓支架高度的選擇是根據工作面實際開挖情況和變化范圍來確定頂板下沉量。一般情況下，煤層>3.5 m時，需分層開挖。當選擇該區域的最大和最小高度時，在選擇掩護支架支座支撐支座時應考慮支撐的工作高度。（3）支架結構和托盤結構的選擇是適應煤層的附加條件和設備的組裝要求，并考慮具體結構。①保證斷面通風：支架應保證足夠的風量。如果在實際應用過程中不能調整支架的形狀，就應該降低采煤速度。②護壁防滑效果：液壓帶穩定性好，保證支架的正常使用。對于煤層傾角大或地質構造復雜的情況，應研究支護隊伍的經度和落差。

2.綜采工作面巷道的支護技術。綜合工作面巷道支護可靠性是工作面正常開采的基礎保證。國能集團寧夏煤業公司采取高應力錨桿、錨索及桁架支護，支護強度得到大幅提高，通過幫部錨索，減少了巷道底鼓變形量，減少了巷道維修量。

3.過斷層頂板的支護技術。采煤機應保證故障后中間人與支護之間的配合，縮短工程時間，并迅速移動，避免一次支護重復。可嚴格控制空頂距離，及時有效支護。①用超前錨桿、錨索加強支架梁端頂板控制。②超越前處理面板。在頂板損壞的情況下，采煤機的寬度太寬，不能直接切割，容易漏頂，費用要提前支護，支設單體支護或超前錨桿。③合理開挖，防止支架在支架高度范圍內無法與支架連接的現象，需考慮木垛接頂。

三、采面頂板安全管理存在的問題和容易發生事故類型

1.安全管理中存在的問題。在當前煤炭企業，為了切實做好安全管理工作就需要進一步的強化頂板安全管理工作。但是，當前很多的煤炭企業缺乏對于采面頂板安全管理工作高度重視，尤其是在煤炭開采的過程當中監督力量還是不足，對于相關工作人員的工作行為缺少理想規范以及合理的限制，這樣就導致了部分人員違規操作的問題，違規操作就容易導致安全事故問題產生。另外，還有一部分的煤炭開采企業為了能夠提升經濟效益，獲得最大利潤，忽略了安全管理工作。在安全管理工作方面沒有投入大量的資金，這樣就導致了面頂板安全管理工作不夠到位，存在著諸多的缺陷和漏洞，這些漏洞和問題的存在將會造成煤炭開采危險系數大幅度的上升，對于整個煤炭行業以及煤炭企業而言都會造成負面影響。

2.煤壁冒頂事故。在目前針對煤炭資源進行開采的過程當中要高度重視冒頂事故問題。由于面板承載力方面存在著較大的缺陷，以及面頂板存在諸多的狀況，很容易導致在開采煤炭過程當中，由于開采活動震動對于面板產生影響，導致面板承受能力大幅下降，造成裂縫擴大，從而造成嚴重安全事故問題，同時給工

作人員人身安全造成重大的威脅，這就需要當前的煤炭企業對此引起高度重視。

3.巷道連接處冒頂。在針對煤炭資源進行開采過程當中，要求高度重視連接位置冒頂事故問題，這也是開采煤炭過程中不可忽視重要的一大問題。導致巷道連接冒頂事故問題根本性因素就是由于巷道更新問題所造成的。針對煤炭資源進行開采的過程當中，通常都會產生各種類型巷道。這些巷道在地下往往分布形式不一，如果巷道之間出現交叉或者重疊狀況，要求工作人員針對原有巷道實施必要改進和完善。其中，可以通過利用抬棚子的方式將原有巷道進行必要替換，在此過程當中，替換巷道就會造成連接位置產生巖層斷裂，斷層產生造成開采煤炭資源安全隱患大幅增加，一旦在開采煤炭資源的過程當中進入到這個薄弱的位置，其中斷層就容易受到影響和擾動，很容易會導致冒頂問題。通常巖層結構不夠穩定，屬于事故多發的位置，所以需要當前煤炭開采企業能夠對于巷道連接處位置引起高度重視，要做好該位置的防護工作，采取合理及科學的防護，切實提高該位置承載能力，避免產生冒頂情況。

4.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面布局時，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，煤柱過小，無法承受頂板動壓，容易發生冒頂事故。第三，在針對頂板進行分類時，如果所設的實際放頂線距離超過規定，將無法使煤層管理得到有效控制，也會導致冒頂事故的發生。（2）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。

四、采煤工作面頂板安全管理及預防措施研究

1.根據地質條件采取的安全措施。對于煤炭開采工作而言，提前的預防措施是必不可少的。雖然煤炭事故的發生就不確定性，但是可以根據以往煤炭事故的發生以及相關的工作進程總結出事故發生的一般規律。不僅如此，預防工作還應該體現在勘探地質情況中，這樣才能保證相關的機器設備發揮最大的價值。而且相關的采煤機械化也應該得到相應的保障，這樣才能在一定程度上提升采煤的數量和質量，還可以降低安全事故的發生，保障人員安全。最后一定要做好巖層頂板的監察檢測工作，對工作進行實時監督，一旦發生任何事故，相關工作人員可以做出及時的策略，有利于煤炭企業的發展。

2.重視支護強度，確保支架接頂與工作阻力。在工作面出現構造出現漏冒時，不得強行推進，一定要采取注漿等措施，確保支架接頂，確保頂板圍巖的整體性，否則，將會造成重大老頂事故，欲速則不達。

3.提高對于安全管理工作的重視程度。在煤炭企業的安全管理工作中，提高安全管理人員的安全意識是非常重要的。只有從思想上改變安全意識，才能從根本上減少問題的發生。為煤炭開采工作人員提供一個安全可靠的工作環境，不僅可以保障煤炭工作的順利進行，還可以在一定程度上減少安全事故的發生。

4.優化采煤工序。不斷地對煤炭的工序進行優化和改善，可以有效的防止煤礦工作面頂板發生故障和問題。相對于這樣的方法來講，影響還是比較大的。舉個例子來說，如果要在爆破處或者采煤處采取爆破的情況下，一定要制定相關科學，并且高效的防護工序，除此之外，在評估工作中也要做好驗收和檢查等工作。相關人員一定要根據實際情況去進行現場勘測和檢查，從根源上，斷絕偷工減料等現象，避免一些不合格的材料使用，進一步來減少事故發生的幾率。在優化工序的過程中不但可以給人工人們提供安全可靠的工作環境，還可以減少事故發生的幾率。

5.基于工作人員展開處理。對于工作人員來講，工作人員不要不斷地提高自身的專業知識和技能，來進一步強化自己，然后去花費一些時間了解每一個巖層之間的地質變化，提高自身的安全意識，因此企業就需要聘請相關的專業人員和教師來制定相關的培訓工作，對一些基層的員工進行培訓和交流，來保障工作效率和安全。最終還要對培訓的結果進行考核和檢驗，針對頂板管理的技術來講，培訓工作極為重要。因為在采煤的過程中，頂板出事的幾率比較大。所以工作人員更是應該要對此進行深入的了解來保障自身的安全，提高對頂板事故的認知度。國能集團寧夏煤業公司通過推行標準化作業流程，規范了員工操作行為，作業過程中對安全工作能不斷確認，提高了作業安全保障。

6.安全體系指標的創設。在工作進行中，因為很多的方面都難以得到控制。所以應該對各個方面制定相應的工作指標來，對這些工作進行進一步的細分。比如說，由于是工作人員的一些自身缺陷，自身缺陷也可以包括一些自身的安全意識和技術水平，還有一些其他的因素等等，如果是設備的缺陷，主要是包括一些設備零件的進口和一些技術維修工作，一些機械設備老化等方面，對于環境方面的缺陷來講，主要是當地的地形氣候和天氣地質因素以及照明條件等等。無論是哪一個因素出現的問題，都會會給工程的進度帶來極大的影響，所以在施工之前一定要做好相應的策略和方案，將所有的可能因素制定到方案中，來進一步完善計劃，確保工作的萬無一失。

五、結語

總之，發生采煤工作面頂板事故是具有規律性的，所以，在采煤的過程中對地質的條件必須遵守，預防冒頂事故，在采煤的過程中，要對采煤工作面頂板的管理進行加強，確保支護強度;提高工作人員的操作技能。重視頂板管控，出現地質構造要有針對性措施，只有不斷加強綜合防治措施，才能有效防止頂板事故的發生。

參考文獻：

[1]王春雷.關于采煤工作面頂板安全管理及預防措施研究.2019.

[2]崔宏宇.淺談采煤工作面頂板安全管理及預防措施研究.2020.