淺談煤層頂板的安全問題分析

張學成

蔚州礦業公司崔家寨礦，河北張家口 075700

1 頂板事故原因與分析

從廣義上看，采礦工作面最易發生冒頂的是靠近煤壁無支護空間區域，移機頭機尾及替換支護采場兩端及回柱放頂時，放頂線附近易發生冒頂。在掘進頭泥巷道交叉口處也很容易發生巷道頂板事故，此外，在地質結構不穩定處，發生冒頂事故的可能性也很大。其具體表現在：

1）機頭機尾移動過程中：在采煤生產時，機頭機尾的移置工作是不可避免的，當老支柱需要拆除換上新支柱時，原來斷裂的頂板有可能產生大的震動而松動冒落。由于巷道支架的支撐力本來就很小，在與回采工作面相連的一段巷道中，直接頂有時會自然下沉松動，支架很難阻止。如果直接頂是薄弱巖層時情況會更嚴重導致頂板破碎。這樣伴隨著回采工作面的推進，原巷道的支架棚腿也要拆掉一部分，支上新的支架，這樣的變化可能導致破碎頂板冒落；

2）巷道交叉點的施工方法多采用在原巷道側開幫的方法，這種方法需要設放大棚子，抬棚等替換原來巷道的棚子，如果開幫處巷道頂部存在與巖體失去聯系的巖塊，并且圍巖正向巷道擠壓，而新支設的抬棚強度不夠，或者穩定性不夠就會造成冒頂事故；

3）由于頂板會隨著時間的推移慢慢下沉，與放頂線連接處會形成裂隙，切割頂板形成大塊游離巖塊。這時如果支架不夠穩定，原來的支柱由于旋轉有可能倒塌，在回拆最后一根柱子時最為重要，伴隨著柱子的倒塌頂板出現冒頂事故，工人若沒有及時的退到安全區域，后果不堪設想；

4）從力學分析：在開始采煤工作之前，地殼各個系統的受力是均衡的，組成平衡力系。一旦開始挖掘開眼，破壞了巖層的受力平衡狀態，巖石開始移動變形，建立新的平衡力系，頂板上方就會形成暫時平衡的巖石松動圈，而工作面支架主要支撐的是松動圈內巖石和煤層重量。一旦工作面放頂開始落煤時，隨著煤層的減少，空頂范圍會越來越大，巖層的受力越來越不均衡，支架受到很大的擠壓力，如果沒有采取緊急措施，巖層就會壓著煤層壓垮支架，導致冒頂事故的發生。所以，殘采工作面放頂落煤時，只能放一茬炮，然后將浮煤出空，工作人員要及時往后退，這是因為直接頂板已遭到破壞，隨著煤層的垮落直接頂漸漸也會垮落。有時頂板巖石不自行垮落，這樣浮煤就不能出空，下次復采時，必須留有足夠的煤柱來支承頂板以保障安全。直接頂初次放頂的特點主要是：（1）空頂面積相對較大，最迎頭的支架承受很大的壓力；（2）初次放頂時頂板遭到破壞，下次開采頂板再次受到影響，造成頂板迅速的冒頂而且范圍很大；

5）由于原生裂縫、地質構造和采動等原因，靠近煤壁附近的一些煤層的直接頂中，自然形成很多裂縫，漸漸會形成各種形狀的巖塊，這時出現冒頂事故的原因是支護不及時或放炮崩裂支架。如果老頂來壓，煤幫附近直接頂破碎，煤層本身強度不夠出現片幫，無支護空間就會擴大，這也容易發生冒頂事故；

6）在巷道掘進工作時有時會掘進破巖，頂部的有些巖塊會與原巖塊失去聯系，沒有及時的支護，這些就會與巖體完全失去聯系而冒頂。還有就是掘進工作面附近一支護半邊的頂部掘進的破巖，支護突然失效，冒頂事故也很容易發生。

2 針對頂板安全管理的一些措施

對以上冒頂事故的原因及分析，我們要采取相應的措施以減少冒頂事故的發生，保證開采工作順利進行。

一般來說，大多煤礦地質構造復雜多樣，煤層的厚度不穩定，薄至1m以下，厚至二三十米。而《煤礦安全規程》第五十條規定：采煤工作面必須保持兩個以上暢通的安全出口，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。所以造成有些煤礦在復采工作面的生產布局上很難符合要求，即上述規程規定的嚴格意義上的兩個安全出口生產方式。這樣，按照規定的“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”的方式組織生產十分必要。因此，對頂板進行科學的管理勢在必行。

2.1 企業要建立完善的管理制度

1）進行集體學習培訓，查閱近年來發生的各類頂板事故，進行分析，把先進的管理經驗制成學習手冊，在各基層隊組下發來學習討論，與此同時組織現場實地的考試員工上崗作業前必須考試合格；

2）對工作嚴格要求：工程的質量標準要確切，不能馬馬虎虎。要清晰的規定巷道的支護方式，各種材料的規格，對頂板采取的管理方式，需要輔助的設備等。在現場操作時，進行嚴格的管理質量，監測，事故責任監督，對頂板進行動態控制，對掘金隊組織胡質量不達標的要嚴格停止作業，進行學習培訓。

2.2 對采掘方法進行改進，應用采礦方法的3個必要條件

安全上可靠、經濟上合理、技術上先進，但安全可靠是首當其沖的前提，安全上不可靠的話，其他條件再多么的好也是空談，絕對不會成為采煤的好方法。對空頂的跨度進行縮小，降低暴露面積，減小頂板暴露相對跨度，這會減輕拱頂內巖石的重量，進而有效的改善頂板的安全管理。

2.3 施工工藝要合理，頂板的破壞度要減少

有時采煤工程頂板的跨度雖符合規格，但沒有采用合理的施工工藝或者爆破參數錯誤，對頂板的破壞力度會更大，頂板暴露面積也會增大，對頂板的安全管理十分不利。采用合理的施工工藝與爆破參數，對頂板的爆破震動和破壞的減小起很大作用，間接的做到了頂板安全管理。所以，要對采掘工程進行合理的布置，施工要遵守秩序。要充分利用已有的復采工作面周期來壓多少規律，采取加強相應的支護措施，礦長要組織實施，安監部門進行監督的職責。對工作面迎頭與安全出口處要特別加強支護，頂板事故多發區就在這里，這是頂板管理的重中之重。

2.4 預防為主，加強對頂板的支護，支護質量是預防科學管理

頂板上有些巖石比較松碎，必對支護的要求十分嚴格，最終保證頂板上安全沒有事故發生。

3 結論

健全的管理制度，是科學管理頂板技術和經驗的結晶。結合礦井綜合情況，頂板安全問題多種多樣，制定頂板管理標準規范已十分必要。同時要深入了解復采工作面頂板來壓特點和頂板事故原因，完善技術措施，搞好頂板管理的各項工作，建立健全完整的頂板管理制度，科學的防止頂板事故的發生。

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