煤矿井下采煤工作面顶板管理问题分析

刘重阳

摘要：为确保煤矿作业人员生命安全，保证矿井生产顺畅，重视并有效防止顶板事故发生是煤矿生产管理的重中之重。井下安全事故是目前我国煤矿生产面临的巨大隐患之一，其中井下工作面顶板事故最为普遍。因此，采煤工作面顶板的安全问题应列为煤矿企业生产中的安全重点进行管理。

关键词：煤矿：安全事故：顶板：事故预防

在煤矿安全生产的过程中，安全生产是重点，但煤矿经常会发生采煤工作面项板事故。根据现有的调查统计，在煤矿发生的安全生产事故中，有三分之二的事故是顶板方面的安全事故，其中的70%发生在采煤工作面。顶板安全事故不仅使职工的人身安全受到影响，还会使企业遭受经济损失。那么，在煤矿企业如何减少、避免采煤工作面顶板安全事故，提高整个工作面的安全生产，是很多人关注的一个重要学术课题，其中涉及煤矿顶板管理的方式、方法是否科学、合理、有效对顶板安全起到切实有效的作用。因此，加强顶板管理是降低采煤工作面顶板安全生产事故发生的一项重要措施。论文浅要地对采煤工作面顶板事故發生的因素及事故原因进行分析，针对事故发生的具体实际情况、所采取相应的防治措施进行分析。

一、工作面顶板分类

工作面顶板通常是指位于煤层上方的多个岩层层位，主要包括伪顶、直接顶以及老顶等。由于其空间层位关系各具特点，故通常可以按照其赋存特性进行如下的大致分类：（1）伪顶。组份常为炭质泥岩或泥质岩层，厚度在0.3～0.5m，一般随采掘工作面推进顺势发生掉落，允许暴露面积为5～8m2，暴露时间一般小于20min。（2）直接顶。位于煤层或伪顶的上部，由粉砂岩层、粉砂层与煤层互层、砂页岩层互层或是泥质粉砂岩层组成，厚度通常在3～10m不等或更厚。相比伪顶，具有一定的稳定性，常回采作业时掉落。（3）老顶。层位上位于直接顶上部，厚度一般大于2～5m，岩体完整性较好，节理裂隙不发育。老顶的初次来压步距一般为15～25m以上。对工作面初始压力和周期压力的显现规律是明显或强烈的。

二、工作面顶板安全事故因素分析

1.自然原因

（1）地质构造引起的安全事故

对于井工矿山而言，断层、陷落柱、节理裂隙等地质构造对于煤炭回采具有极大影响，如果在前期勘探时，未能及时、全面掌握工作面可能遇到的地质构造，特别是遇到断层时，工作面上的压力突然变化，若未能及时采取有效措施，极易引发冒顶片帮事故。

（2）矿山压力引起的安全事故

矿山压力的概念是指，在采煤回采作业过程中，回采工作面周围岩体所表现出的应力集中现象。因此，在大多数矿山，都将受到矿山压力作用，在工作面中部出现弯曲下沉，并呈现出周期来压的特征。这种影响受赋存状态影响，通常存在一定差异，若未能及时做好防护工作，极易导致冒顶事故。

2.管理原因

（1）生产中检查方法不当

通常来说，冒顶事故多数发生于爆破作业后的1～zn内。爆破后，顶板因为受到爆破振动影响，岩体初期的压力平衡状态会被破坏，已经和母体分离的岩石结构会因为应力快速释放而出现冒落。加之隐患排查经验不足，常无法在隐患排查阶段便推断出覆岩的运移规律，无法实现提前锚固，易引发事故。此外当采煤工作结束时，没有及时采取有效支护措施，也容易发生冒顶事故。

（2）安全管理不到位

安全管理未落实到个人，并且井下工人自身文化素质偏低，安全意识淡薄，支护等作业施工质量低，也容易引发冒顶事故。

3.技术原因

采煤作业中的参数等设计不合理，若所选参数，如工作面的长度、采煤的高度、循环的进度等都没有得到适当的选择，回采作业中设定的顺序也不够科学，当所选技术方法制约采煤效率时，易导致项板暴露时间多长，产生冒顶隐患。

三、煤矿采煤工作面冒顶的预防措施

1.综采工作面冒顶的预防措施

①提高支架的初撑力，支架设计时用加长侧板、内向伸缩前探梁;②在工艺上，采煤机割煤以后，及时伸出前探梁，擦顶移架;③破碎顶范围大难以控制时，应及时对破碎项板注入相应的化学材料，防止冒顶的发生;④采煤面采用循环作业，严格按规程操作，严格执行敲帮，工作面严禁空顶作业;⑤进行顶板动态监测，发现顶板离层，及时采取相应的有效措施。

2.单体液压支柱工作面预防煤壁附近冒顶相关防范措施

①在地质方面应尽可能在已查明无镶嵌顶板结构的地方建立工作面，以便于制定有针对性的生产技术措施及安全作业规程;②使采煤工作面和煤层节理发育的方向成垂直或者斜交;③工作面避免片帮发生，一旦发生片帮，要立即掏梁窝加强支护，避免冒顶事故的发生;④工作面要“三直一平”，打好点柱，严格执行敲帮制度，严禁进行空顶作业。

3.采煤工作面对发生大面积冒顶的预防措施

①有效提高单体支柱的初撑力与刚度;②提高液压支架稳定性;③控制采煤高度。第四，预防工作面两端头冒顶的措施：①加强上、下出口支护;②有效预防采场发生漏冒顶，可在机头、机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护（即“四对八梁”支护），从而保证巷道的初撑力;③用双楔顶梁支护，采煤面和巷道相连，每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移，或在机头机尾处采用双楔铰接顶梁支护;④采煤工作面的安全出口和巷道连接处及压力影响异常区域内要加强支护，加强支护的巷道长度不得小于20米，支护要求符合作业规程、措施的规定。

四、结论

长期工作实践表明，顶板事故的发生和特性有一定规律可循。矿山生产应依据上述步骤及内容开展工作面顶板管理工作，对于降低冒顶、片帮等安全事故风险具有极为重要的作用。上述技术方法在同忻矿执行过程中，保证了矿山安全生产，值得同类矿山借鉴。