采煤工作面顶板安全管理及预防措施研究

张艺耘

摘  要：为了实现经济的快速发展，中国每年都进行大规模的煤炭开采。然而，随着煤炭的大规模开采，安全事故的数量也在增加，造成了人力、物力和财力的损失，以及社会问题。在煤矿开采中，主要的危险因素是矿山压力，特别是在复杂的地质条件下，安全风险越来越明显。因此，采面的顶板安全管控十分重要。

关键词：采煤工作面顶板 安全管理 预防措施;

引言 对于煤炭企业而言，安全问题是关键，一旦发生安全事故，企业造成不可估量的损失，还会造成严重的不良社会影响。而在采煤工作面安全事故中，发生频率最高的往往是顶板事故，所以一定要重视顶板事故的预防工作。

一、采煤工作面顶板出现安全事故的原因分析

1.矿山压力作用。因为采场上方覆岩因开采变形，产生矿山压力。这种内力通过煤层直接顶板传递到工作面支架上。在工作面上下出水口附近显示，强度较大。由于压力的存在，工作面中部的顶板会迅速下沉，产生较大的压力。其次，压力呈现出初始压力和周期压力的特性。当两种压力发生时，整个工作面都会产生严重的异常情况。若不能采取专门的防治措施加以控制，则有可能造成冒顶事故。

2.煤炭技术因素的影响。一方面，许多民营小煤矿只追求经济效益，采用低成本落后的采煤技术;另一方面，采煤的工作环境和工资待遇相对较差，因此大多数煤矿工人的知识、采矿技术和安全防护意识都较低。事故多发生在采矿作业中，不同的采矿过程会导致不同类型的事故。例如，采煤机在工作后需要及时支护。一旦支护工作滞后，回采工作面回采放顶煤时就会发生冒顶事故。如炮眼布置、药量控制、老顶压力变化等多种情况都会引起冒顶事故。

3.地质构造的影响。在开采过程中经常遇到各种地质构造，如冲刷带、断层构造、陷落柱、褶皱等，其中，工作面断层的发生较为广泛。上述地质构造将改变实际工作面正压条件。如果我们不能及时采取有效措施，就会出现安全风险。

4.操作技术和处理方法不熟练、不恰当。在实际工作中，操作人员对顶板松动石的形成和变化了解不够，不能合理准确判断顶板的稳定性，缺乏操作人员的实际操作和处理经验和技能。导致站位的选择和问题的处理。在对松动石块的处理上，撬前有落后，小翘大落，左右参差不齐。

二、综采工作面顶板的管理

1.液压支架的选择。液压支架是综合征作业的重要设备。液压支架的选择可以保证矿山工作的安全，选择合适的液压支架平台，充分发挥综合设备的效能。（1）选择支架型号，接受液压支架选型的超智能和阻力。通过这种方法，选择了两种方法来选择水力吨位。①岩重法：定期确定岩层重量，确定热截止岩层产生的支护平台;②实测法：对近期工作的固定板进行试验，并利用液压支护平台的数值。液压工作台确定并进行实际测量后，可对支架进行校正，以保证吨数的合理性。（2）基础高度和液压支架高度的选择是根据工作面实际开挖情况和变化范围来确定顶板下沉量。一般情况下，煤层>3.5 m时，需分层开挖。当选择该区域的最大和最小高度时，在选择掩护支架支座支撑支座时应考虑支撑的工作高度。（3）支架結构和托盘结构的选择是适应煤层的附加条件和设备的组装要求，并考虑具体结构。①保证断面通风：支架应保证足够的风量。如果在实际应用过程中不能调整支架的形状，就应该降低采煤速度。②护壁防滑效果：液压带稳定性好，保证支架的正常使用。对于煤层倾角大或地质构造复杂的情况，应研究支护队伍的经度和落差。

2.综采工作面巷道的支护技术。综合工作面巷道支护可靠性是工作面正常开采的基础保证。国能集团宁夏煤业公司采取高应力锚杆、锚索及桁架支护，支护强度得到大幅提高，通过帮部锚索，减少了巷道底鼓变形量，减少了巷道维修量。

3.过断层顶板的支护技术。采煤机应保证故障后中间人与支护之间的配合，缩短工程时间，并迅速移动，避免一次支护重复。可严格控制空顶距离，及时有效支护。①用超前锚杆、锚索加强支架梁端顶板控制。②超越前处理面板。在顶板损坏的情况下，采煤机的宽度太宽，不能直接切割，容易漏顶，费用要提前支护，支设单体支护或超前锚杆。③合理开挖，防止支架在支架高度范围内无法与支架连接的现象，需考虑木垛接顶。

三、采面顶板安全管理存在的问题和容易发生事故类型

1.安全管理中存在的问题。在当前煤炭企业，为了切实做好安全管理工作就需要进一步的强化顶板安全管理工作。但是，当前很多的煤炭企业缺乏对于采面顶板安全管理工作高度重视，尤其是在煤炭开采的过程当中监督力量还是不足，对于相关工作人员的工作行为缺少理想规范以及合理的限制，这样就导致了部分人员违规操作的问题，违规操作就容易导致安全事故问题产生。另外，还有一部分的煤炭开采企业为了能够提升经济效益，获得最大利润，忽略了安全管理工作。在安全管理工作方面没有投入大量的资金，这样就导致了面顶板安全管理工作不够到位，存在着诸多的缺陷和漏洞，这些漏洞和问题的存在将会造成煤炭开采危险系数大幅度的上升，对于整个煤炭行业以及煤炭企业而言都会造成负面影响。

2.煤壁冒顶事故。在目前针对煤炭资源进行开采的过程当中要高度重视冒顶事故问题。由于面板承载力方面存在着较大的缺陷，以及面顶板存在诸多的状况，很容易导致在开采煤炭过程当中，由于开采活动震动对于面板产生影响，导致面板承受能力大幅下降，造成裂缝扩大，从而造成严重安全事故问题，同时给工

作人员人身安全造成重大的威胁，这就需要当前的煤炭企业对此引起高度重视。

3.巷道连接处冒顶。在针对煤炭资源进行开采过程当中，要求高度重视连接位置冒顶事故问题，这也是开采煤炭过程中不可忽视重要的一大问题。导致巷道连接冒顶事故问题根本性因素就是由于巷道更新问题所造成的。针对煤炭资源进行开采的过程当中，通常都会产生各种类型巷道。这些巷道在地下往往分布形式不一，如果巷道之间出现交叉或者重叠状况，要求工作人员针对原有巷道实施必要改进和完善。其中，可以通过利用抬棚子的方式将原有巷道进行必要替换，在此过程当中，替换巷道就会造成连接位置产生岩层断裂，断层产生造成开采煤炭资源安全隐患大幅增加，一旦在开采煤炭资源的过程当中进入到这个薄弱的位置，其中断层就容易受到影响和扰动，很容易会导致冒顶问题。通常岩层结构不够稳定，属于事故多发的位置，所以需要当前煤炭开采企业能够对于巷道连接处位置引起高度重视，要做好该位置的防护工作，采取合理及科学的防护，切实提高该位置承载能力，避免产生冒顶情况。

4.采煤工作面顶板安全管理现状。（1）缺乏合理化的采矿方式。在采矿工作正式开始前，如果将从未开发的煤层作为开矿地点，煤层在此时依然保持在一种平衡的状态中。煤炭工作一旦展开之后，将会严重破坏到原有的岩层，进而分散岩层的所有应力，然而被分散的岩层如果集中起来将会产生一定的集中应力。假如这种集中应力，已经远远超出了岩层的承受范围，那么将严重威胁到整个开采过程中的安全。在实际开采过程中，如果所开展的布局设计超出常规时，那么将会打破岩石原有的应力平衡，极可能在冒顶方面产生威胁。导致冒顶事故发生的因素有很多种：第一，在针对岩层展开工作面布局时，如果所承受的应力远远超出一般水平，进而会导致回风巷道以及运输巷道出现应力不均衡的情况;第二，当在孤岛上开展煤炭开采工作时，煤柱过小，无法承受顶板动压，容易发生冒顶事故。第三，在针对顶板进行分类时，如果所设的实际放顶线距离超过规定，将无法使煤层管理得到有效控制，也会导致冒顶事故的发生。（2）缺乏较强的安全意识，监管工作不到位。导致工作面顶板发生安全问题的原因还有施工人员在安全方面缺乏一定的防范意识，以及管理部门工作人员并未将管理工作落实到位两种因素。不具备严谨的管理制度，规范流程缺乏严格性，在实际开采过程中工人们的操作较为随意，对开采要求并未做到严格遵循等都会导致工作面发生一系列的问题，造成众多安全隐患。

四、采煤工作面顶板安全管理及预防措施研究

1.根据地质条件采取的安全措施。对于煤炭开采工作而言，提前的预防措施是必不可少的。虽然煤炭事故的发生就不确定性，但是可以根据以往煤炭事故的发生以及相关的工作进程总结出事故发生的一般规律。不仅如此，预防工作还应该体现在勘探地质情况中，这样才能保证相关的机器设备发挥最大的价值。而且相关的采煤机械化也应该得到相应的保障，这样才能在一定程度上提升采煤的数量和质量，还可以降低安全事故的发生，保障人员安全。最后一定要做好岩层顶板的监察检测工作，对工作进行实时监督，一旦发生任何事故，相关工作人员可以做出及时的策略，有利于煤炭企业的发展。

2.重视支护强度，确保支架接顶与工作阻力。在工作面出现构造出现漏冒时，不得强行推进，一定要采取注浆等措施，确保支架接顶，确保顶板围岩的整体性，否则，将会造成重大老顶事故，欲速则不达。

3.提高对于安全管理工作的重视程度。在煤炭企业的安全管理工作中，提高安全管理人员的安全意识是非常重要的。只有从思想上改变安全意识，才能从根本上减少问题的发生。为煤炭开采工作人员提供一个安全可靠的工作环境，不仅可以保障煤炭工作的顺利进行，还可以在一定程度上减少安全事故的发生。

4.优化采煤工序。不断地对煤炭的工序进行优化和改善，可以有效的防止煤矿工作面顶板发生故障和问题。相对于这样的方法来讲，影响还是比较大的。举个例子来说，如果要在爆破处或者采煤处采取爆破的情况下，一定要制定相关科学，并且高效的防护工序，除此之外，在评估工作中也要做好验收和检查等工作。相关人员一定要根据实际情况去进行现场勘测和检查，从根源上，断绝偷工减料等现象，避免一些不合格的材料使用，进一步来减少事故发生的几率。在优化工序的过程中不但可以给人工人们提供安全可靠的工作环境，还可以减少事故发生的几率。

5.基于工作人员展开处理。对于工作人员来讲，工作人员不要不断地提高自身的专业知识和技能，来进一步强化自己，然后去花费一些時间了解每一个岩层之间的地质变化，提高自身的安全意识，因此企业就需要聘请相关的专业人员和教师来制定相关的培训工作，对一些基层的员工进行培训和交流，来保障工作效率和安全。最终还要对培训的结果进行考核和检验，针对顶板管理的技术来讲，培训工作极为重要。因为在采煤的过程中，顶板出事的几率比较大。所以工作人员更是应该要对此进行深入的了解来保障自身的安全，提高对顶板事故的认知度。国能集团宁夏煤业公司通过推行标准化作业流程，规范了员工操作行为，作业过程中对安全工作能不断确认，提高了作业安全保障。

6.安全体系指标的创设。在工作进行中，因为很多的方面都难以得到控制。所以应该对各个方面制定相应的工作指标来，对这些工作进行进一步的细分。比如说，由于是工作人员的一些自身缺陷，自身缺陷也可以包括一些自身的安全意识和技术水平，还有一些其他的因素等等，如果是设备的缺陷，主要是包括一些设备零件的进口和一些技术维修工作，一些机械设备老化等方面，对于环境方面的缺陷来讲，主要是当地的地形气候和天气地质因素以及照明条件等等。无论是哪一个因素出现的问题，都会会给工程的进度带来极大的影响，所以在施工之前一定要做好相应的策略和方案，将所有的可能因素制定到方案中，来进一步完善计划，确保工作的万无一失。

五、结语

总之，发生采煤工作面顶板事故是具有规律性的，所以，在采煤的过程中对地质的条件必须遵守，预防冒顶事故，在采煤的过程中，要对采煤工作面顶板的管理进行加强，确保支护强度;提高工作人员的操作技能。重视顶板管控，出现地质构造要有针对性措施，只有不断加强综合防治措施，才能有效防止顶板事故的发生。

参考文献：

[1]王春雷.关于采煤工作面顶板安全管理及预防措施研究.2019.

[2]崔宏宇.浅谈采煤工作面顶板安全管理及预防措施研究.2020.