采煤工作面頂板安全管理的應用研究

摘要：本文指出采煤工作面頂板管理工作的重要性，進一步闡述了加強采面頂板管理的具體要求，確保采面頂板管理得到有效加強，嚴防采面頂板事故發生。

關鍵詞：安全管理采煤工作面頂板管理技術

煤礦企業是事故率頻發較高的企業，采煤工作面頂板事故是煤礦企業面臨的主要生產安全事故之一很大程度上影響了煤企的安全生產。為了降低采煤工作面頂板事故的發生率，在煤礦開采過程中務必加強工作面頂板管控工作促進礦井的安全生產。

1 煤層頂板的概念及分類

煤層的頂板是賦存在煤層之上、在煤層之后形成的巖層。由煤層依次向上煤層頂板分為偽頂、直接頂和老頂等三個部分。

1.1 偽頂：是緊貼煤層之上的，極易隨煤炭的采出而同時垮落的較薄巖層，厚度一般為0.3～0.5m，多由頁巖、炭質頁巖等組成。

1.2 直接頂。直接頂的穩定性指標 （表1）

強度指數D=δ.C1.C2；式中δ——巖石單向抗壓強度公斤/cm2；C1——節理裂隙影響系數；C2——分層厚度影響系數。

1.3 老頂：指位于直接頂之下，比較堅硬的巖層，多為砂層，石灰巖等。

直接頂厚度和采高的比值N=M/m，（M——直接頂厚度（m）；m——采高（m））和老頂初次來壓步距L。

2 采煤工作面頂板事故發生的原因分析

2.1 從客觀角度分析。①地質構造的影響。工作面在回采過程中常會遇到各種類型地質構造，如：沖刷、斷層、陷落柱、褶皺等。其中斷層的發生在回采工作面中較為廣泛，以上這些地質構造在現實中都會改變工作面的正常壓力狀況，如對這些情況了解不透徹將會發生冒頂現象。②礦山壓力的作用。受開采的影響使采場上的覆巖層發生變形產生礦山壓力，此力通過煤層直接頂板傳遞到工作面支架上。主要表現在回采工作面上下口附近，因壓力的影響，其中部頂板快速下沉，其次呈現出初期壓力和周期壓力的雙重性，在這影響之下工作面整體會產生異常的劇烈情況，若保護措施實施不利則會發生冒頂事故。

2.2 從主觀角度分析。①檢查方法欠妥。從冒頂事故發生時間上分析，一般發生于爆破后1-2小時間。其頂板受到爆破波的沖擊后頂板應力尚未達到平衡狀態，這期間與母體分離的巖體在應力釋放過程中繼續活動而冒落。②操作技術不熟練。操作人員缺乏實際工作經驗和處理技能，對頂板松石的形成、發展及變化認識不到位，對其穩固程度無法做出正確判斷。③采煤設計不夠完善。采煤工作面的結構參數選擇不當，回采順序不盡合理。假使采煤工作面設計過長，其采出速度將減慢，回采強度降低，延長頂板的暴露時間。

2.3 支護因素主要表現在三方面。①支護工作不及時；②支護質量不好；③支柱密度不夠。

3 采煤工作面頂板的安全管理措施

3.1 加強礦井生產的地質工作。為了確保生產的安全進行，需要研究分析采區工作面煤層的頂底板巖性，組成和物理力學性質，同時研究制定調研報告，為采區設計和編制作業規程提供參考依據。

3.2 認真編制采區設計和工作面作業規程。初期來壓和周期來壓的特殊支護措施，工作面初采和收尾的安全措施以及循環作業，人工假頂材料及其規格和鋪設方法等不僅是防止發生冒頂事故的主要環節，同時也為正確確定工作面支護形式和工作面頂板管理方法提供了有效依據。

3.3 重視初次放頂，制訂有效的安全措施。為了保證初次放頂的成功率，需要搞清頂板巖性的基礎，參考同類頂板管理的經驗，確定合理的初次放頂步距等。

3.4 采面周期來壓安全技術防治。周期來壓期間應堅持循環注液，保證工作面單體柱的柱壓不低于11.5MPa。沿切頂排增設密集柱且每隔10m支設木垛，若周期來壓前懸頂面積大，應用圓木一梁三柱支設戧棚。提高支架支撐強度，工作面支架初撐力≥24MPa，全工作面支架合格率不得小于80%，如支架合格率小于80%，綜采隊隊長在早調度會上必須說明原因。泵站提供壓力≥30MPa，當壓力低于規定值時，應及時查找原因立即處理。

3.5 工作面過地質構造帶安全技術措施。全面認真檢查煤壁、支架、頂板等情況，確認安全后方準作業。工作面頂板破碎，實行帶壓移架。移架前必須在煤幫超前支護搞好后，方準移架。對于不合格支架進行整改或用單體液壓支柱打戧柱，以防止倒架。保證每根支柱的初撐力隨時不低于90KN，支柱支設迎山有力，支架前、后柱必須有3°-5°的迎山角。提高工作面支護質量，有效控制頂板。支架間距1.1m，偏差不超過±100mm，支架排成一條直線，偏差不超過±50mm。分段移架間距不少于10m。

3.6 加強工作面支護和管理。工作面支架要有足夠的支護密度和支護強度，要做好及時支護，控頂距不能過大。對于金屬摩擦式支柱，必須符合質量標準要求，確保有足夠的支撐力，需要有專人隨時檢查嚴格把控，失效的不允許支設。分層開采時，為了增加頂板的完整性需要對上分層要實行黃泥灌漿膠結頂板。在下分層開采時，嚴防破頂、透頂和漏矸石而引起大冒頂事故。針對工作面過老空、舊巷和斷層等區域時要制訂安全技術措施，在工人中貫徹，嚴格檢查，督促執行。

3.7 大力開展頂板觀察工作，掌握頂板活動規律，進行頂板來壓預報。其有兩點：一是當頂板礦山壓力顯現出（直接頂初次垮落、老頂初次來壓、老頂周期）現象時，如何觀測頂板壓力、觀測內容、由誰觀測等問題；二是遇構造帶（包括向背斜、斷層、皺曲、破碎帶（或火成巖帶）、煤層結構變化、頂底板巖性變化等）時，及時向有關部門反饋信息積極采取特殊支護。

3.8 合理做好支護工作。選用吊掛前探支護為臨時支護，前探梁用3寸厚壁鋼管制作，其長度≥4m，并用吊環和1個金屬錨桿將其固定住，吊環形式為倒梯形，寬面向上，防止前探梁滾動，吊環用配套的錨桿螺母固定，錨固力≥70KN/根，前探梁最大控頂距離為1.8m，前探梁上方用規格為：長*寬*厚=1500*200*150mm小板梁和小桿接頂。

4 提高企業員工職業技能素質

4.1 加強安全教育和學習措施。①在議事日程中，納入職工的安全生產技術培訓，同時將頂板管理技術培訓作為安全培訓的重要內容；②以頂板管理為主要內容，定期或不定期舉辦安全生產技術培訓；③作業規程審批后，在開工前，組織作業隊人員學習，考試合格予以上崗；④經常派員工外出參觀學習，進一步提高員工的安全生產管理水平。

4.2 加強安全意識管理的措施。①在煤礦安全生產中，頂板事故是主要災害，因此需要高度重視抓好防治頂板事故的重要性，樹立安全生產管理意識；②建立和完善安全管理機構，對安全生產加強領導，并且成立安全科，在井口設置安監站，并安排一線專職安全人員進行管理；③對頂板加強管理，對井口班隊人員開展安全教育，不斷強化安全意識，進一步做到人人講安全，個個重視頂板管理；④制定完善的安全管理措施，將安全生產承包責任落實到各級領導干部，實行獎罰制度。

5 小結

煤礦采煤工作面頂板管理工作技術含量大，只有掌握各類工作面頂板應力規律采取相應的管理措施，切實提高頂板管理的技術水平，增強各級人員的責任心，才能嚴防頂板事故的發生。

參考文獻：

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