综采工作面顶板压力控制分析及思考

陈立华

摘 要：煤炭开采作业具有特殊性，强调作业环境的安全构建。综采工作面顶板压力的有效控制，是煤矿安全开采的重要保障。文章分析了综采工作面顶板事故的原因，以及顶板压力现象，并在此基础之上，从观测顶板压力值范围、开展顶板来压预报工作、落实瓦斯治理工作等方面，阐述了综采工作面顶板压力控制的措施，确保煤矿开采安全。

关键词：综采工作面；顶板压力；冒顶；控制措施

中图分类号：TD822+.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0082-02

前言

煤炭开采环境的特殊性，要求开采作业应构建安全的施工环境，以确保矿工的生命财产安全。综采工作面顶板压力有效控制，是控制煤矿开采安全的重要内容。从实际来看，综采工作面顶板压力事故的发生，很大程度上是顶板压力控制失衡，造成冲击矿压现象、瓦斯涌出现象，造成了较为严重的安全事故。因此，為更好地创设良好的安全环境，确保矿工的生命财产安全，应强化对综采面顶板压力的科学控制。从各项工作的有效落实入手，从科学发展着眼，全面贯彻落实各项工作规范及要求，实现综采工作面科学管理。

1 综采工作面顶板事故的原因

在煤矿开采中，综采工作面顶板安全事故的发生，会对煤矿施工作业造成严重的损坏。从实际来看，综采工作面顶板事故主要有两个原因所致：一是采矿工作面的地质条件。由于工作面处于“断层”或“破碎层”，开采施工的地质条件比较恶劣，进而造成岩体崩塌等事故的发生；二是采矿的工作方式。不同回采工序，会导致不同类型的顶板事故。

1.1 地质条件：工作面地质条件不佳，造成崩塌等事故

在煤矿开采中，由于地质环境不佳，极易造成综采工作面事故的发生。特别是在断层、破碎带的施工中，地质条件的复杂性、脆弱性，增加了事故发生的可能性。（1）破碎带。在破碎带的地质环境之下，一系列施工操作，都会对岩石造成影响，导致岩石出现结构性改变，随着综采工作面的不断推进，层面出现一定程度移动之时，极易发生崩塌事故；（2）断层环境中，顶板安全防护工作面临困难，顶板压力难以有效控制。断层泥与水接触之后，便会形成“软化”， 综采工作面顶板压力难以构建，工作面的稳定性下降。

1.2 工作方式：采煤工作方式不当，回柱放顶时发生冒顶

科学合理的采煤工作方式，也是确保工作面顶板压力有效控制的关键。但从实际来看，采煤作业中，冒顶问题时有发生。例如，煤壁没有支护空间的情况下，采煤机在割煤以及爆破落煤后需要立即进行支护，如果支护不及时就会导致输送机的机头机尾以及替换支护时工作面的两端，回柱放顶时出现“冒顶”。

2 综采工作面顶板压力现象

煤矿开采作业中，实现对综采工作面顶板压力的有效控制，是确保煤炭开采安全的关键所在。综采工作面顶板压力主要有两种类型的压力现象：一是静压力现象；二是动压力现象。其中，综采工作面顶板动压力现象最为典型，且往往会形成较大的安全危害，需要进行有效控制。

2.1 冲击矿压现象

在一般情况之下，煤层处于“高应力”的包围之中，内部力量（弹性能量）与外力处于平衡状态。但是，当这种平衡状态被打破，极易造成巨大的冲击力，对综采工作面造成安全影响。例如，爆破、挖掘等外部力的干扰，造成内外失衡，巨大的弹性能量突然释放，弹性势能转化为动能，大量煤块、岩石抛出，增加综采工作面受力。

2.2 瓦斯涌出现象

煤炭作业的特殊性，导致了瓦斯在某些区域的大量聚集。当开采作业的过程中，一旦接近高应力瓦斯区，且瓦斯内部膨胀大于外部阻力，此时的瓦斯会形成瞬间冲击力，造成综采工作面的坍塌等事故，这也是常见的煤矿安全事故。因此，在煤矿开采作业中，瓦斯治理措施到位，规范施工操作，确保综采工作面的安全稳定。

2.3 大面积来压现象

在对坚硬顶板下的煤层开采中，会形成一定的采空面积。当采空面积达到一定程度之时，坚硬顶板的受力增加，并在巨大重力的作用之下，出现一定程度的“弯曲”。若弯曲应力大于顶板承受力，则会出现“裂缝”。此时险情的发生，需要及时进行采取措施，控制“裂缝”程度的扩大。当措施难以控制“裂缝”扩大，并逐渐贯穿于整个煤层，那么就会造成大面积坍塌事故，对坚硬顶板形成巨大冲击力。

3 综采工作面顶板压力控制的措施

安全施工作业，是煤矿开采的重要基础。在对综采工作面顶板压力的有效控制中，要坚持以科学预防、准确应对的工作原则，确保综采工作面顶板压力的科学控制。在笔者看来，综采工作面顶板压力的控制，一方面要做好顶板压力的观测、预报等前期准备工作；另一方面要做好瓦斯抽放工作，避免瓦斯爆炸等安全事故的发生。因此，具体而言，综采工作面顶板压力控制，应做好以下几点工作：

3.1 观测顶板压力值范围，改进顶板管理工作

在综采工作面顶板压力的控制中，顶板压力值的准确观测，是一项重要的前期工作。通过准确的观测数据，为工作面顶板压力的控制提供可靠的数据保障。（1）前期观测。在前期的观测过程中，要严格依照规范操作，规范观测人员的操作行为，提高责任意识，落实观测的各项工作。通过煤矿的地理位置、地质特征等要素，科学去顶观测的位置，确保观测数据科学、可靠，具有典型的代表性；（2）观测数据收集。观测资料的完整性是发挥观测作用的基础。在观测中，要强化对观测数据资料的收集，并进行有效整理，为综采工作面顶板压力的全面了解提供数据依据；（3）落实观测资料的有效应用。在顶板压力控制的过程中，要充分利用好观测数据，并做好数据的分析工作，为综采工作面顶板压力的控制提供依据，采取科学有效的应对措施。如，根据位移和顶板观测，加强超前支护段，防止超前支护段冒顶；根据顶板观测，确保工作面支架的初撑力达标，并及时移架减少空顶面积防止工作面冒顶。

3.2 开展顶板来压预报工作，强化顶板压力控制能力endprint

顶板来压预报工作，是顶板压力控制的重要基础，更是强化控制能力的有力保障。（1）在进行顶板来压预报的过程中，可以基于顶板下沉的速度等变化特征作为依据，进而对顶板压力控制情况进行有效判断。若在综采工作面无工序的情况之下，出现顶板下沉情况，且下沉程度达到一定指标数值之时，则需要进行顶板来压预报，做好安全防范措施；（2）顶板反弹现象也是顶板来压预报的重要依据，能够对顶板来压的具体情况进行科学有效的预报。一般情况之下，在工作面上下顺槽的一定位置，可以进行下沉观测点的设置，以观测顶板断裂时，巷道顶板“上升”现象。这样一来，工作面顶板出现的反弹现象，就可以对顶板来压进行科学预测，为压力控制提供可靠的现实依据；（3）在综采工作面顶板承受较大来压之时，其下沉的程度明显增大，并且影响作业的条件。在这种情况之下，需要及时进行顶板来压的报告，便于及时进行控制，确保作业环境安全；（4）在实际当中，顶板的破碎度、支架受力等情况，都可以作为顶板来压的预报指标，进而实现对综采面顶板压力的有效控制。

3.3 落实瓦斯抽放工作，严格防控瓦斯爆炸事故发生

煤矿安全事故中，瓦斯爆炸最为常见，对综采工作面顶板压力控制形成影响。因此，在顶板压力的控制工作中，要切实做好瓦斯抽放工作，严格防范瓦斯爆炸事故的发生。瓦斯安全事故的有效控制，在于落实瓦斯体积分数的有效降低。具体而言，可以从以下几个方面展开：（1）规范施工作业工序，严格落实各项规章制度，确保正常有序的施工环境；（2）做好瓦斯抽放工作，确保抽放标准落到实处；（3）有效降低瓦斯体积分数，强化对瓦斯突出动压现象的控制，实现煤矿安全的有效管理，降低瓦斯爆炸事故率；（4）強化安全事故教育，提高矿工的安全意识，能够严格规范自己的行为；（5）强化安全管理检查，制定巡查制度，明确岗位职责，确保煤矿安全管理工作落实到位。

4 结束语

总而言之，综采工作面顶板压力的有效控制，直接关系到煤矿开采的安全管理。综采工作面安全事故的发生，很大程度上在于顶板压力控制不到位，出现顶板压力失衡等问题，进而造成严重的煤矿安全事故。在笔者看来，综采工作面顶板压力控制的关键，在于落实三个方面的工作：一是观测顶板压力值范围，改进顶板管理工作；二是开展顶板来压预报工作，强化顶板压力控制能力；三是落实瓦斯抽放工作，严格防控瓦斯爆炸事故发生，构建安全的煤矿作业环境。

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