淺談煤礦復采工作面頂板管理

《煤礦安全規程》第五十條規定：采煤工作面必須保持至少兩個暢通的安全出口，一個通進風巷，一個通回風巷。開采三角煤、殘留煤柱，不能保持2個安全出口時，必須制訂安全措施，報企業主要負責人審批。邵武煤業公司曬口煤礦地質構造復雜，煤層賦存不穩定，煤層厚度從0.3米一20米不等，造成曬口煤礦復采工作面在生產布局上普遍難以達到規程規定的嚴格意義上的兩個安全出口生產方式。于是，以規程規定的“開采三角煤、殘留煤柱，不能保持2個安全出口時，必須制訂安全措施，報企業主要負責人審批”的方式組織生產。因此，復采工作面的頂板管理顯得尤為重要。

一、復采工作面頂板礦壓顯現規律及頂板事故原因探討

(一)復采工作面頂板來壓、冒落的特點

1、初次來壓和周期來壓

曬口煤礦現有的復采工作面均采用高落式采煤法，沿煤巷走向送順槽，然后由里往外依次每隔8米補毛峒放頂，后退式開采。復采工作面由于是采三角煤和殘留煤柱原來的頂板己遭到破壞或是壓力集中區，直接頂初次放頂后，如果直接頂垮落不能填滿采空區，老頂就像“梁”一樣架在兩邊煤柱上，并支撐著上面的巖石重量，當工作面繼續落煤，直接頂就冒的越大，老頂懸露的面積也越來越大，當懸臂梁的自重作用力超過巖層本身抗剪強度時，“梁”的平衡受到破壞，老頂折斷垮落，它給工作面一個很大的突然壓力，即頂板的初次來壓。老頂初次垮落后，隨工作面繼續采動，老頂呈懸梁狀態存在，當懸臂長度達到一定時間，折斷垮落。隨工作面采動影響和懸臂時間的推移，這種垮落有規律、周期性地發生，稱為頂板的周期來壓。老頂在初次來壓和周期來壓時，垮落步距較大、面積大、強度高，并且可能伴隨發生動壓沖擊，礦壓顯現較強烈，一般具有以下特點：

一是由于老頂的劇烈活動，使工作面頂板下沉量和下沉速度急劇增加；二是支架受力猛增，出現頂板破碎、裂縫、片幫甚至工作面出現臺階下沉等現象；三是老頂折斷垮落時，在采空區深處先產生沉悶雷聲，繼而采空區出現掉碴，垮落時伴有暴風。

2、初次放頂特點

煤層在開采之前，它同巖層在各個方向受力是平衡的，掘出開切眼后，巖層受力平衡狀態遭到破壞，圍巖移動變形，尋求新的應力平衡，在頂板上方形成了暫時平衡的巖石松動圈，這時工作面支架主要支撐的是松動圈內巖石和煤層重量。工作面放頂開始落煤時，隧著煤層下落，空頂范圍變大，松動圈逐漸擴大，支架受力很快增加，這時如不采取措施，巖層壓著煤層就會壓垮支架，以致發生冒頂事故。因此，殘采工作面放頂落煤時，只能放一茬炮，然后將浮煤出空，就必須及時往后退，因為頂板已破壞過一次，直接頂隨煤層垮落一段時間后就會垮落，這就是曬口煤礦采煤工作面初次放頂。如果頂板巖石不自行垮落，浮煤就不能出空，等下次再復采，而且必須留有足夠的煤柱支承頂板。直接頂初次放頂的特點有：一是工作面空頂面積較大，壓力集中在最迎頭的支架，承受的壓力較大；二是原有頂板己遭破壞，初次放頂時，頂板再次受采動影響，頂板冒落快，冒落范圍也較大。

(二)復采工作面發生頂板事故原因分析

1、頂板初次來壓和周期來壓發生頂板事故的原因

①來壓前，由于支護強度不夠，造成直接頂與老頂離層，來壓時，老頂對直接頂形成沖擊引起推垮工作面事故；

②工作面支護強度不夠，老頂來壓時，壓垮工作面，造成事故；

③來壓前，支承壓力的集中，使老頂斷裂線附近頂板破碎，當沒有防止冒頂措施時，來壓時易發生局部冒頂事故；

④來壓時造成煤壁大量片幫，當開采厚度較大時，片幫煤容易造成埋人、傷人事故。

2、放頂時發生頂板事故原因分析

①毛峒間距小、煤柱少、頂板跨距選擇過大時，放頂前頂板壓力大于煤柱支承力和支護阻力，易發生壓垮工作面的頂板事故：

②初次放頂面積過大，頂板垮落時沖擊力大，容易推倒支柱而造成冒頂；

③初次放頂后，直接頂沒有完全冒落，就繼續采煤，使控頂面積越來越大，容易造成冒頂事故；

④開采巷道布置不合理，造成頂板壓力向局部支柱集中，造成局部頂板破碎，而容易發生局部冒頂事故；

⑤支柱未按要求支設，初撐力不足，造成頂板下沉量過大或支護阻力較小，放頂落煤后，造成工作面支柱撐不住頂板而發生冒頂事故；

⑥進入空頂區進行打眼、放炮、放頂出煤。

二、實現復采工作面安全生產的措施

(一)強化技術管理夯實頂板管理的基礎工作

根據復采工作面的地質條件和頂板情況優化設計方案，經過多次試驗探索得出：曬口煤礦上下順槽間距為60m，毛峒間間距為6-8m布置復采工作面的巷道；主順槽和主上山采用松木直徑為16cm的梁和腿，棚距不大于65cm，毛峒采用直徑為12—14cm的梁和腿，棚距不大于70cm的支護方式較為合理。

2、放頂落煤時，必須嚴格規定炮眼規格，裝藥量及放炮步驟，防止崩倒支架。

3、加強復采工作面工人的技術培訓工作，確實掌握工作面頂板冒頂的預兆，一旦發現冒頂預兆，現場人員能迅速采取有效應急措施。

(二)加強現場管理，嚴把復采工作的工程質量關。

1、嚴格把握復采工作面的支護工程質量關，做到質量不合格不驗收。由安監員對每個采煤面的支護質量進行安全檢查，實行動態管理。

2、利用掌握的復采工作面初次來壓和周期來壓規律，在來壓前采取加強支護的措施，如釘拉條、打雙抬棚、開口對面設抗壓棚({亢側壓)等。生產礦長組織實施，安監部門負責監督。加強工作面迎頭和安全出口支護，這是頂板事故多發區和多發段，是頂板管理的重點部位，也是頂板管理的重中之重。

3、把好復采工作面后撤線路巷道的維修關。由于復采面只有一個安全出口，必須保證后撤線路的安全暢通。每班上班前，班長必須帶兩保工人從外往里檢查工作面巷道支護情況，班中指派專人對工作面后撤線路支護情況進行檢查，發現問題，及時修護。

4、加強支護質量與頂板動態監測。支護質量與頂板動態監測是預防管理科學之一，通過對采煤面各部位頂板動態、支護質量和不安全因素及其變化規律進行監測和預報，及時制定可行的防范措施，可做到有效地控制頂板。

(三)建立健全頂板管理制度

健全的管理制度，是科學管理頂板技術和經驗的結晶。根據礦井綜合情況，制定頂板管理系列標準和規范，作為日常頂板管理工作的依據，保證頂板管理工作的有章可循，有法可依。另外，制度一旦制定下來，就要加大執行力度，不折不扣堅決執行，這樣才能達到預防頂板事故的目的。

掌握復采工作面頂板來壓特點和發生頂板事故原因，技術措施完善可行是頂板管理的基礎，生產現場管理到位是搞好頂板管理工作的保證，健全頂板管理制度是頂板管理的有效手段，這三個環節環環相扣，鏈式配合，方能有效進行煤礦頂板管理，防止頂板事故的發生。