關于采煤工作面頂板控制措施探析

摘 要：煤礦事故今年來成為人們關注的焦點，煤礦事故以其危害巨大，影響惡劣的特點受到全社會的關注。而頂板事故就是煤礦事故中高發的事故之一。而事故不但帶來了嚴重的經濟損失，更危及到公民的生命安全，因此有關部門應當建立起一套完善有效的頂板的規范辦法，通過有效的監督和管理來標準化頂板的安全。除此之外管理人員的管理水平以及工作人員的技術水平都會影響事故發生。

關鍵詞：頂板控制；防治措施；采煤面

中圖分類號：TD327.2 文獻標識碼：A

所謂的頂板事故是因為回采時工作界面的巖層受到外力是的受力失去平衡，其覆巖層和下步巖層負荷超過承受之而產生了崩塌。雖然頂板事故在近年來有所下降，但是危害仍舊巨大。技術的提高和理論的完善會一定程度上預防頂板事故，但在生產中，頂板認識需要關注的地方。按事故發生地點統計排在前三位的是：采煤工作面（63.18%）、掘進工作面（12.55%）、巷道（13.81%）。

管理制度的合理有效性是礦場能夠完美運行的基本條件之一，這就要求對井下礦壓掌握。

1 影響回采工作面礦山壓力顯現的主要原因

1.1地質因素

（1）巖石力學性質

礦上壓力受到巖石力學的影響，實驗表明，巖石的內部不同密度含量以及大小等方面的區別都會影響礦壓的不同，巖石強度成為了聯系礦壓的標示。巖石強度越高，那么礦壓就會越發的明顯，那么造成事故的原因就比較明朗了。

（2）開采的深度

對于有煤巖突出的井道，土質越是松軟，那么隨著開鑿的深度的加深，巷道的圍巖就會發生擠壓變形的現象。開采的深度直接影響著礦山的安全尤其是對巷道礦壓的影響非常明顯。

但是開采的深度對于頂板的影響并不是很大，也就是說工作面的頂板的壓力大小和開采深度是沒有較為直接的聯系。所以對礦壓的顯示也不明顯，及時是達到地下千米，用助理是350KN左右的支柱仍舊不會影響頂板安全。

（3）煤層的傾角

相對比開采深度，煤層的傾角對于頂板的影響就大得多，礦壓顯現也越明顯。事實證明，煤層的角度越大，頂板下沉的狀態就會越小，那么就是說，角度越大的煤層礦壓顯現就越小，那么頂板出現事故的肯能行就會越小。

1.2開采技術

（1）巷道布置

礦井和巷道的建設是受到多方面的制約以及影響的，諸如，地理環境、地質差異等等，如果開采位置也就是巷道建立在原巖應力區那么巷道的受力比較小，所以維護方便。假如巷道建設在支撐壓力區那么發生頂板事故的問題就比較的明顯了。這是因為巷道在建設的過程中破壞了圍巖的礦壓平衡。

（2）支護

巷道的支護是指用支架將巷道支撐起來，通過支架和圍巖一起承擔上覆巖層的負荷。支護架的穩定性越好礦壓的顯現就越小，也就是說頂板的事故發生可能性就越小。反之巷道的穩定性差，頂板就極易崩塌。

（3）工作面推進速度

工作面推進速度越快，頂板下沉量越小，頂板下沉速度加劇，礦壓顯現越明顯。采高越高，工作面礦壓顯現越明顯；采高越低，工作面礦壓顯現越緩和。

2關鍵層對巖層移動的的影響

眾所周知，由于煤系地層的分層特性差異，因而各巖層在巖體活動中的作用是不同的。有些堅硬的厚巖層在活動中起控制作用，即起承載主體與骨架作用；有些較為軟弱的薄巖層在巖層活動中只起加載作用，其自重大部分由堅硬的厚巖層承擔。因而，我們把在巖體活動中起主要控制作用的巖層稱之為關鍵層。于是，關鍵層的定義可做如下表述：在采場覆巖層中存在多個巖層時，對巖體活動全部或局部起控制作用的巖層稱為關鍵層。關鍵層判別的主要依據是其變形和破斷特征，在關鍵層破斷時，其上部全部巖層或局部巖層的下沉變形是相互協調一致的，前者稱為巖層活動的主關鍵層，后者稱為亞關鍵層。也就是說，關鍵層的斷裂將導致全部或相當部分的上部巖層產生整體運動。顯然，關鍵層的斷裂步距即為上部巖體部分或全部巖層的斷裂步距，從而引起明顯的巖層運動和礦壓顯現。關鍵層由其巖層厚度、強度和載荷大小而定。

3回采工作面頂板控制

3.1全部垮落法控制頂板老頂達到極限跨距后，隨著工作面的推進，老頂發生初次斷裂，垮落的巖石在采空區內重新膠結，形成“砌體梁”結構，達到新的平衡關系，有效的緩解了上覆巖層的移動。隨著理論、技術的逐漸完善，采用全部垮落法控制頂板已得到廣泛使用，并在安全管理方面取得了顯著成效。

3.2單體支架支護工作面頂板控制

單體支架由金屬支柱和金屬鉸接頂梁組合而成的支架，按其金屬支柱的特性有可分為：摩擦式金屬支架和單體液壓支架。

（1）摩擦式金屬支架：通過調節控頂距來適應各類頂板。由于其工作壽命過短，現已日漸被淘汰。

（2）單體液壓支架：單體液壓支架的液壓支柱是典型的恒阻式支柱。安設支架以后，通過調節活柱使支架很快達到額定阻力，因此，它始終可以保持工作助力不變，能對頂板較好的支撐和維護。

由于單體支架沒有較好的掩護性能，對外界的抵抗力也比較弱，在來壓時必需采取相關措施：①保證支柱有足夠的初撐力。②防止支柱鉆底。③支設特種支護，起到雙保險。④在老頂來壓時，盡量避免“回柱放頂”。

（3）綜采工作面頂板控制

液壓式支護架是現代化技術在采礦業中的應用體現，綜采機械化利用液壓式支護架加強控項能力，通過三類支護達到科學而管理，是的生產工作面的效益得以增加，安全生產得以實現。

①支撐式：通風面積大，切頂效果好，質量輕，工作阻力高，支撐速度快。適用于傾角小于15°，厚度為0.6-3.6m，頂底板較為平整、穩定的煤層。

②掩護式：對機道上方頂板進行支撐，對采空區冒落的矸石進行掩護。適用于傾角小于15，厚度大于0.9m，采高較大，周期來壓步距穩定，頂板比較破碎的中厚煤層。

③支撐掩護式：是集支撐和掩護兩種方式的支護，具有兩種的有點，并且適應性強。適用于傾角小于20°，頂板比較破碎的中厚以上煤層。

結語

頂板事故在煤礦事故的傷亡率中占有很大的比例，但是通過科技的發展以及新的技術在采礦領域的應用，比如，采用機械化，智能采煤；通過現代網絡通訊技術提高檢測水平，及時預報可能的事故；以及利用更先進的技術了解更加細致準確的地址構造等等，都可以納入防治頂板事故的措施中去。此外合理的管理制度也是安全生產的理論保障。

參考文獻

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