夏宇

摘 要：我國的煤炭開采主要是以井下作業(yè)為主，危險(xiǎn)性較高，尤其是采掘工作面頂板發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)性更高。為提高煤炭生產(chǎn)的安全性，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦采掘工作面頂板管理工作，以確保煤炭開采工人生命財(cái)產(chǎn)的安全。為此，主要就煤炭采掘期間工作面頂板事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，同時(shí)提出加強(qiáng)工作面頂板安全管理的措施，以實(shí)現(xiàn)煤炭采掘作業(yè)的安全、高效生產(chǎn)，從而促進(jìn)煤炭采掘事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：頂板管理；煤炭采掘； 安全生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.18.102

采掘工作面頂板管理是煤炭采掘安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，煤炭采掘頂板工作面頂板事故具有高發(fā)生率等特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅煤炭事業(yè)的安全發(fā)展。因此在實(shí)際的采掘工作中，應(yīng)加強(qiáng)頂板管理，避免事故的發(fā)生。要杜絕頂板事故的發(fā)生，煤炭企業(yè)必須把控好每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而確保煤炭生產(chǎn)的高效性與安全性。

1 煤炭采掘工作面頂板的巖層分類

眾所周知，煤炭采掘工作面的目的主要是將工作面周圍巖石的變形情況控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶荚跒槊禾康牟删蚬ぷ魈峁└踩?、更高效的空間。根據(jù)頂板巖層及煤層的位置分布，可將頂板的巖層分為以下幾種類型。

1.1 老頂巖層

老頂巖層主要位于直接頂巖層的上方，該巖層與直接頂巖層間具有一定的距離，主要由砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖等構(gòu)成，較為堅(jiān)硬，厚度也較大。該煤層一般情況下不會(huì)有直接頂巖層出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，主要在采掘空區(qū)上方形成一個(gè)較大的懸露面積。

1.2 直接頂巖層

直接頂巖層主要位于偽頂巖層或煤層上部，主要是由泥質(zhì)頁巖、砂巖、頁巖等構(gòu)成。該巖層的特點(diǎn)是一旦工作面支架撤回，該巖層極易發(fā)生坍塌。

1.3 偽頂巖層

偽頂巖層主要位于煤層上方，極易垮落，該巖層厚度較小。該巖層在煤炭掉落的瞬間極易發(fā)生整塊坍塌，偽頂巖層的厚度約為0.3m～0.5m。

1.4 其他

從頂板管理角度出發(fā)，還可將頂板分為塑性彎曲頂板、中等垮落頂板、堅(jiān)硬頂板、松軟頂板等，根據(jù)這些頂板的分類，可采取針對(duì)性的措施管理頂板，從而有效避免頂板事故的發(fā)生。

2 煤炭采掘工作面頂板事故發(fā)生的原因

2.1 工作面因素

在煤炭采掘期間，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的施工條件，合理設(shè)定機(jī)頭及機(jī)尾的位置，并將移動(dòng)的速度及范圍控制在一個(gè)合理的范圍，以確保施工的安全性。但是一旦移動(dòng)期間超出支護(hù)結(jié)構(gòu)的范圍大小，就會(huì)導(dǎo)致頂板發(fā)生松動(dòng)，若情況較嚴(yán)重還有可能導(dǎo)致整個(gè)頂板出現(xiàn)松動(dòng)，甚至下落，從而導(dǎo)致了頂板事故的發(fā)生。在煤炭采掘期間，煤炭采掘工人很難把控好工作面兩端的移動(dòng)狀態(tài)及接頂?shù)奈恢?，因此工作面因素是?dǎo)致頂板事故的重要原因之一。

2.2 煤壁周圍環(huán)境的影響

由地質(zhì)條件看來，煤炭一旦出現(xiàn)裂縫，頂層面的頂應(yīng)力作用就會(huì)出現(xiàn)改變，從而導(dǎo)致煤層游離巖塊出現(xiàn)增加，對(duì)煤礦采掘工作造成十分嚴(yán)重的影響。在炮采實(shí)施期間，煤層極易出現(xiàn)松動(dòng)，煤層不牢靠，就極易出現(xiàn)崩塌，從而增加煤層的層頂壓力。此外，煤壁周圍的支護(hù)若不牢固，煤層自身的強(qiáng)度也就不足以抵抗頂板事故的發(fā)生。因此，煤壁周圍環(huán)境也是導(dǎo)致頂板事故的一個(gè)重要原因。

2.3 冒頂問題的影響

在煤炭采掘期間，需不斷采掘新的巷道。而在新巷道的采掘期間，一旦施工措施選擇錯(cuò)誤，在巷道的連接處極易出現(xiàn)冒頂問題。煤炭采掘的一個(gè)重要特點(diǎn)就是隨著煤炭采掘速度的變化，頂板下沉的速度也會(huì)隨之改變。而煤炭企業(yè)為了將生產(chǎn)效率提高，就會(huì)將煤層的開采速度大大增加，導(dǎo)致頂板下沉的速度進(jìn)一步加快了。一旦頂板出現(xiàn)巖石體積過大或數(shù)量過多，就會(huì)導(dǎo)致工作面支架出現(xiàn)不穩(wěn)定，從而影響煤層的整體穩(wěn)定性，導(dǎo)致頂板出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，最終引發(fā)冒頂事故。

2.4 巷道掘進(jìn)的影響

高度危險(xiǎn)性是煤炭開采工作的特點(diǎn)，在煤炭開采作業(yè)期間極易受到各種方面的影響。作為煤炭開采的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是巷道掘進(jìn)，而巷道施工是事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)最高的施工環(huán)節(jié)。在巷道掘進(jìn)施工期間，往往會(huì)由于各種工作的原因，導(dǎo)致頂部巖體出現(xiàn)破裂、松動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)礦井的坍塌。因此在巷道掘進(jìn)期間，應(yīng)確保支護(hù)的可靠性，以保證施工的安全，從而有效減少巖體冒落問題的出現(xiàn)。

2.5 頂板破碎帶來的影響

在井下煤層中的斷層帶周圍存在一些斷泥層，一旦地下水涌入斷泥層，極易導(dǎo)致坍塌事故、斷泥層軟化等事故的出現(xiàn)。而采用爆破或水泥質(zhì)充填的方法取得的效果均不是特別理想，還是會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)現(xiàn)象或圍巖破碎等現(xiàn)象，導(dǎo)致頂板壓力進(jìn)一步增加，而頂板壓力一旦超出巖體的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)進(jìn)一步引發(fā)冒頂事故。

3 加強(qiáng)煤炭采掘工作面頂板管理的具體措施

3.1 全面提升煤炭開采工人的安全意識(shí)

煤炭開采工人的安全素質(zhì)主要包括安全生產(chǎn)意識(shí)、安全生產(chǎn)水平、安全生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、安全生產(chǎn)知識(shí)、安全生產(chǎn)紀(jì)律等。因此提升煤炭開采工人的安全素質(zhì)是提高頂板質(zhì)量管理水平的關(guān)鍵。煤炭開采工人的流動(dòng)性較大，且存在安全生產(chǎn)意識(shí)、安全生產(chǎn)技術(shù)、安全生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)顯著不足等缺陷。因此，煤炭企業(yè)應(yīng)采取相關(guān)的措施，例如定期舉辦安全生產(chǎn)講座，主要講解安全生產(chǎn)意識(shí)、安全生產(chǎn)水平、安全生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、安全生產(chǎn)知識(shí)、安全生產(chǎn)紀(jì)律等內(nèi)容，并將安全生產(chǎn)考核納入工資體系，從而有效提高煤炭開采工人的安全知識(shí)水平及安全生產(chǎn)技術(shù)能力及安全生產(chǎn)紀(jì)律。

3.2 穩(wěn)定煤層頂板的管理

在煤炭開采作業(yè)期間不但要全面貫徹國家的相關(guān)規(guī)定，還應(yīng)將操作聯(lián)系理論，根據(jù)施工的實(shí)際情況做好穩(wěn)定煤層頂板的管理工作。在施工期間，嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)定，嚴(yán)格把控支柱的質(zhì)量，主要包括定期監(jiān)測總做及質(zhì)量核定工作。確保在操作期間正確使用切頂、超前、端頭出口、貼幫等特殊支護(hù)，在質(zhì)量核定期間注意保持支護(hù)的整齊與穩(wěn)定，同時(shí)要加強(qiáng)煤炭開采作業(yè)期間的初次放頂工作，在初次放頂前，應(yīng)將各項(xiàng)相應(yīng)的對(duì)策編制好，同時(shí)控制好各工作環(huán)節(jié)之間的銜接工作，每個(gè)工作環(huán)節(jié)均應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，施行責(zé)任制。此外，對(duì)超前支撐壓力的監(jiān)測可采用頂板動(dòng)態(tài)儀器進(jìn)行監(jiān)測，避免承受壓力太大引發(fā)冒頂跨面事故。

3.3 加固局部的煤層頂板

在煤炭開采作業(yè)期間，應(yīng)加強(qiáng)局部煤層頂板的支護(hù)工作。隨著近幾年煤炭開采作業(yè)掘進(jìn)深度的加深，進(jìn)一步加大了煤層之間的壓力，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致煤巖層出現(xiàn)離層，導(dǎo)致頂板遭受的越來越大的壓力，無法保證其穩(wěn)定性。因此在煤炭開采過程中，應(yīng)加強(qiáng)局部煤層支護(hù)的強(qiáng)度，從而提高煤巖層的支撐能力，進(jìn)一步降低冒頂事故的發(fā)生率。一般施工條件下，局部厚煤層的支護(hù)主要是在其兩側(cè)展開支護(hù)作業(yè)，該支護(hù)方式不但可以控制較廣的范圍，同時(shí)還具有操作性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、支撐能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 巷道頂板及掘進(jìn)工作面的管理

在巷道的采掘過程中，應(yīng)大力推廣“三小”技術(shù)、光爆錨噴技術(shù)，同時(shí)利用錨網(wǎng)、錨梯形鋼筋、錨W鋼帶等替代錨桿，若巷道頂板是泥頁巖，則在掘進(jìn)頭30米外的地方存在約8mm的松動(dòng)范圍；若巷道頂板是泥炭頁巖，則在其頂板就會(huì)出現(xiàn)約1.6米的松動(dòng)范圍。因此在操作過程中，應(yīng)保證錨桿的錨固力控制在20kN～50kN范圍內(nèi)。前碳鋼的種類有一梁三環(huán)式、一梁二環(huán)式等，可采用可調(diào)式和卡環(huán)式工字鋼。在實(shí)際施工期間，還應(yīng)調(diào)整工作面兩側(cè)的范圍，以確保施工的安全性。

4 結(jié)論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤炭開采行業(yè)也在不斷發(fā)展。頂板管理是煤炭開采作業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)保證煤炭開采工作的安全性及高效性具有十分重要的作用。要保證煤炭采掘工作面頂板管理的質(zhì)量，必須要提高煤炭開采工人的安全生產(chǎn)意識(shí)，同時(shí)注意加強(qiáng)穩(wěn)定煤層頂板的管理、加固局部的煤層頂板、加強(qiáng)巷道頂板及掘進(jìn)工作面的管理，確保每個(gè)采掘環(huán)節(jié)均緊密配合，從而有效提高煤炭采掘工作面頂板管理的質(zhì)量。

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