试析煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因及防治措施

（同煤集团轩岗煤电有限责任公司梨园河煤矿 山西 034100）

引言

煤炭是我国不可或缺的能源之一，煤炭产业也是国民经济的重要构成部分，其对现代社会经济有着巨大的积极作用。但是，煤炭的挖掘工作有极大的危险性，且时常出现各种安全事故，比如水、瓦斯、火、粉尘、冒顶事故等，其中冒顶事故的频率最高，且危害性、死亡率都比较大。为了降低煤炭产业安全事故的发生率，保证煤矿工作人员的生命安全，对煤矿掘进工作面冒顶事故的原因进行分析十分必要。

1.煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因分析

(1)施工制度不健全

未曾严格遵守敲帮问顶机制，对于危岩悬矸也没有实时、快速、完全的处理，在实际挖掘过程中，经常出现违反规定、违反制度的行为。并且，也未曾对隐患性较强的危岩建立强力有效的支护体系，这大大增加了危岩下坠掉落的可能性，对煤矿工作人员的生命安全带来了极大的威胁。比如二十世纪九十年代中期，我国安徽省淮北市的塑里煤矿在施工过程中，进行过打眼放炮操作之后，发现头顶上某个棚上的梁子坠落了一个，左帮棚的腿子也受炮影响出现了移位。在之后的扶棚环节，工作人员察觉到迎头顶板表面出现了裂纹，于是对着裂纹部位用钎子杵了一下，发现顶板没有任何异动，就继续操作，然而没过几分钟，后顶板猛然掉落一块大概35cm厚，2m×2m的矸石，导致施工现场一人死亡。

(2)支架安装不科学

在选择巷道支架时，首先应当对围岩条件、地质条件予以实地勘察，然后对两者实施合理有效的支护体系，方能确定巷道支架。如果巷道支架缺乏足够的支撑性能，或者是支护体系内部结构不密集，亦或者是棚腿架构建的位置是浮煤及浮杆上，导致支架顶部与两帮未曾经过背实，那么整个棚架就极易出现不稳固、不完整的情况，一旦顶板遭受负荷超出限制范围时，支架就会出现坍塌、压（推）垮现象，从而发生冒顶事故[1]。比如我国某煤矿，其所应用的金属拱形支架与其围岩、地质等条件完全不符，随着施工的不断进行，顶板所承载的压力也越来越大，卡缆也开始有所松动，而迎头新构建的多个拱形支架在接顶位置不符合设计所要求的严实度，这对拱形支架的稳固程度有很大不利影响。此时，有压力突袭顶板，一块长宽高分别为5m×3m×2m的大块危岩直接冒落，发生了冒顶事故，不仅压垮了多个拱形支架，还导致施工现场2人死亡。

(3)地质出现变动

当在煤矿掘进工作面遭遇压力密集地带或断层破碎地带等不良地质时，若是并未在施工前准备环节对该状况展开预判，也未曾对该状况建立合理有效的支护结构，那么就会发生煤矿冒顶事故。譬如：在对某煤矿的运输顺槽进行挖掘时，事先未曾对断距3.9m的正断层进行充分考虑，当煤层于正断层处越来越薄，掘进工作面也产生了抽冒问题，相关工作人员方对该问题实施了撞楔的方式来继续施工。在爆破之后，迎头第一架棚腿受到影响出现了变形，然而工作人员却并未及时予以处理，直至掘进工作面快要触碰到正断层时，巷道顶板无法承受住突如其来的强大压力，最后发生了冒顶事故，导致多个工作人员出现了伤亡。

(4)因爆破点定位不准确而致使支架坍塌

对爆破而言，炮眼的部署、炸药量多少、爆破标准步骤都至关重要，无论哪一个不合理或者不符合设计标准，都会对巷道支架产生极大的影响。而支架受到爆破影响就会出现歪斜问题，严重时会直接被崩倒，这时就会出现重大冒顶事故。在2001年下旬，某煤矿施工团队在对回风联络巷进行施工时，巷道支护体系选取的是2.4m×2.4m×2.4m的工字型钢棚，迎头下半部分产生了破0.9m的底板岩石。在第一次进行爆破时，并无异常发生；第二次爆破令爆破人员放松了警惕，没有按照相关规章制度执行，爆破点的位置与煤矿爆破图纸不符，顺序也极为混乱，最后致使数十架棚子被震倒，发生了大约2.6m的冒顶事故。

2.冒顶事故发生的规律性研究

(1)煤矿掘进冒顶事故发生时的征兆

通过对大量煤矿冒顶事故调查发现，该事故出现前的预兆有：

①掘进巷道产生冒顶时，顶板会出现沉降、结构断裂等问题，导致支架防护体系的负荷明显加强，各支架构件之间会出现摩擦的声音。

②掘进巷道顶板在发生坍塌前会掉渣，巷道煤壁也会呈片状掉落，这些情况均表明顶板和支架部件所承受的压力较大，即将到达极限，也预示着冒顶事故很快就会到来。

③在煤矿掘进施工过程中，瓦斯散发量、顶板出水量突然有所增多，代表顶板冒落事故出现的可能性较大，工作人员应当暂停施工，并转移到安全位置。

(2)煤矿掘进冒顶事故的规律

①一般冒顶事故出现地皆为掘进工作面与断层、褶曲等不良地质较为接近的区域内。

②金属摩擦支柱辅助设施和单体液压支柱对比，前者引发冒顶事故的可能性更大。

3.煤矿掘进工作面常见冒顶事故的防治措施探析

(1)全面落实敲帮问顶制度

在煤矿开展掘进施工之前，一定要派遣实践经验丰富、专业技能高强的工作人员根据标准操作流程实施敲帮问顶制度。在实际敲击环节，也应当派遣相关人员对其进行实时监护，找顶工作人员所站立位置一定要安全。首先，拿起手镐或者钢钎对顶板、两帮等部位予以轻缓的敲击，之后可慢慢加大敲击力度，若是听到嗡嗡声或者是空声，应当及时使用长柄工具将位于半空中的石块、煤块等撬下[2]。如果敲击时发出了清脆声，那么应当使用手指紧紧贴住顶板或者对使用手镐再次敲击两帮，倘若手指有震麻感，那么表明顶板或者两帮的石块早已脱离整体，也可能是整块石头出现了破裂现象，极易出现冒落事故，对此，一定要即刻对其进行撬取，若是石块体积偏大，不易撬取，那么一定要实时科学合理的支撑策略。反之，若是敲击发出清脆声且手指贴紧顶板未曾感觉到振动，则代表顶板十分牢固。

(2)在支护环节严格遵守作业规定程序

①当应用架棚支护模式对巷道进行安全防护时，首先要准备好撑木、拉杆（连棚器）等工具部件，然后搭建一个完整的棚子，这些部件能够显著加强支架的综合稳定性，从而降低棚子推垮的发生率。如果掘进工作面遭遇断层、褶曲等较差地质条件或者发育的层理裂隙岩石，应当结合岩石发育程度对棚子之间的间距予以合理调整。②当应用拱形棚子支护模式时，一定要配备与其相符的卡缆，并根据设计标准需求使用携带扭矩指示器的扳手对卡缆的扭紧力矩予以有效调节，该扳手十分关键，不可随意丢弃，要求相关工作人员在每次施工之前，通过该扳手对卡缆扭紧力矩进行严格查看，保证其与设计规定相符、对顶板、两帮以及支架之间所产生的缝隙一定要刹紧背实，杜绝空肩窝、空帮、空顶等情况。③应用锚杆锚喷巷道支护形式时，工作人员一定要按照相关规章制度予以操作，一旦察觉锚杆无效，必须要即刻实施科学合理的补打策略，同时，锚杆自身的初锚力、锚固力在每次施工之前都要接受严格检测，与设计标准需求相符即为合格。相关工作人员还要对煤矿掘进工程的进度、问题进行详细记录，监督人员也要随时进行抽查，主要是查看支护体系的设计质量，并指出其存在的风险与问题。

(3)面对地质条件突变的安全技术策略

如果地质条件出现了较大变动，应当即刻对工程支护体系形式予以相应的改变，首先应当将改变原因以及改变结果呈报给相关部门，通过审核批准后方可继续操作，禁止在没有获得相应批准或者未曾上报时，私自更换支护形式。倘若煤矿掘进工作面遭遇破碎带、断层或者其他复杂地质时，一定要结合施工现场实际状况实施规范合理的支护方式，避免由于地质条件差因素而诱发冒顶事故。通常情况下，距离断层地质5m左右就应当着手对支架结构予以加密，此外，为有效避免棚子被推垮，工作人员可使用拉条把支架与棚子连接成整体。若是断裂带中岩石极为破碎，可选用撞楔法，必要时，也可针对破碎围岩实施注浆固结或者压注树脂法使其凝固。

(4)防止爆破时崩歪、崩倒迎头支架

在爆破时，一定要严格遵守标准流程展开钻眼、装炸药、爆破操作[3]。以施工爆破设计图纸为主要参考依据，对炮眼位置予以正确科学的部署，掏槽眼时也要格外关注其定位、角度能否充分满足施工设计标准需求，炸药量的多少也要严格把控。若是与断裂破碎带十分接近或者是要贯穿该地带时，应当停止爆破操作，先拿出风镐（手镐）工具实施人工掘进，避免在实际爆破过程中出现崩歪、崩倒迎头支架的现象。一旦发生了该现象，一定要即刻对其进行调整与修理。

(5)加大培训力度，提升施工人员的安全意识

管理人员与施工人员自身所具备的安全生产、安全施工意识以及综合素养对掘进工作的安全稳定有着直接影响。对此，应当定期组织全体施工人员，包括管理人员开展安全施工的培训教育活动，让大家树立正确的安全理念，不断提升自身综合素养，增强自身的安全技能。各管理部门的人员也要多去施工现场进行勘察，同时也要掌握地质方面的知识以及顶板支护方面的知识。

4.结束语

通过对煤矿掘进工作面冒顶事故出现原因的分析，提出了相应有效的防治措施：全面落实敲帮问顶制度、在支护环节严格遵守作业规定程序、遭遇地质条件突变时的安全技术策略、为有效防止爆破时崩歪、崩倒迎头支架的措施以及定期培训从而提升施工人员的安全意识等，这些都对煤矿开采工作提供了有力保障。