回采工作面特殊地段頂板管理方法探索

蘇才

摘要：煤礦開采工作中安全是第一位的，因此有必要對常見事故的詳情加以了解。在回采工作面的特殊地段，頂板事故經常發生，為安全著想必須對該地段的頂板加強管理。文章結合回采工作面特殊地段的特征性質，對其頂板變形現象進行了分析，并提出了有效的頂板管理措施，使煤礦的安全工作得以加強。

關鍵詞：回采工作面；特殊地段；頂板管理；頂板變形；煤礦開采

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0146-02

近年來煤礦開采工程中安全事故頻發，其中有相當一部分是回采面的特殊地段發生的冒頂事故，不僅對煤礦開采的工作帶來不利，更嚴重威脅到煤礦工人的人身安全。因此對回采工作面的特殊地段進行技術分析，研究其頂板變形情況和解決措施刻不容緩。

1 回采工作面特殊地段概論

煤礦回采工作面的特殊地段中易發生頂板事故的有六種，均為地質結構特殊或者有工程問題的地段。

1.1 構造復雜

有些地質地段的構造相當復雜，例如斷層、褶曲之類，由于其自身的地質條件就不夠穩定，因此一旦受到外力作用，其工作面就很容易垮落而發生頂板事故。

1.2 頂板不穩

有些地段中存在著層理與裂隙，因此其巖組間粘著力相對薄弱，削弱了頂板的穩定性，最終導致這些地段因頂板不穩而容易發生頂板事故。

1.3 回采面煤幫

這類地段受煤礦開采行為的影響較大，因此其煤幫會變得較為松散，再加上煤層本身易于開裂，只要受到過大的外界沖擊就極可能造成頂板事故。

1.4 傾斜角較大

有些地段的煤層具有很大的傾斜角度，致使立槽煤在這些地段中很容易出現。立槽煤的穩定性很差，只要受到些許振動就會以極快的速度坍塌，誘發頂板事故。

1.5 工作面支護失效

該類型地段的問題主要由工程施工引發。工程人員因設計失當，所設計支護不能滿足工程需求，與實際情況脫節，設置于工作面的支護無法提供相應的支撐力，使得支護失去效用，有些工程甚至干脆不設置支護，最終導致頂板事故的發生。

1.6 安全出口

作為安全生產重要地段的安全出口恰恰也是頂板事故的高發地段。該地段實際上包括了以上多種類型地段的問題，其既容易被煤炭開采所影響，又具有較為松散的煤幫，兼之支護設置的問題往往出現在這里，因此頂板、底板均極易開裂，導致頂板事故發生。

2 回采工作面特殊地段頂板變形情況

進行回采工作時，煤層的頂板會因為礦山的壓力而產生不同程度的變形，具體體現為頂板會沿自身的節理錯動而出現裂縫，進一步還會出現離層、斷層、垮落、片幫、冒頂等現象。

3 回采工作面特殊地段頂板變形原因

從近些年的實際事故案例可知，回采工作面的冒頂地點主要有二，分別是地質變化的混合支護帶與工作面的上下出口。

3.1 地質變化混合支護帶頂板變形原因

該地段的冒頂事故都是當頂板來壓的時候支撐力不均衡而發生的。頂板變形的原因有三：其一是所用支護的材料與形式都不一致，頂板來壓時不同的支護無法均勻受壓，導致支柱與頂板變形甚者脫落；其二是位于地質變化帶的頂板不完整，結構較為破碎，又沒有按相應情況采用特殊的支護形式；其三是在放頂時所使用的順序失當，將原本應自下而上的分段擅自改為從上到下進行，雖然施工上方便了，卻會造成安全隱患，或者分段放頂時位置不當，令支柱壓力集中在分段的接茬處。

3.2 上下出口頂板變形原因

上下出口處頂板變形進而發生冒頂有兩種原因：其一是采煤法為長壁后退式，此時需要在回采作業前先挖掘出回采工作面上用于運輸和回風的巷道，這使得巷道的頂板長時間暴露于外，兼之回采工作時采掘壓力與采場支撐力都會影響頂板，所以極易產生冒頂；其二是上下出口位于采空區與巷道的交叉處，因此支架需要隨工作面推移而反復支起和拆除，在這些支拆過程中，新支架未必能迅速承擔起舊有支架所承受的壓力。

從以上兩類事故的主要原因可以知道，回采工作面特殊地段的頂板變形與冒頂事故具備一定的規律，對這些規律加以總結和研究可以有效規避事故風險。另外，冒頂事故也不是突然發生，在發生前會出現一些明顯預兆，通過留意和監測這些預兆可以對冒頂事故有效加以預防。

4 回采工作面特殊地段頂板管理方法

為了應對以上的種種頂板事故，對頂板的管理工作務必要加強，與實踐經驗相結合，深入了解礦山壓力與頂板受力的變化規律，考慮回采工作面的地質條件、頂板巖性、冒頂預兆、支護形式等多重因素，制定最合理的管理預防措施，并根據實際情況及時進行修改和補充。其具體管理方法如下：

4.1 選擇支護形式

應對回采工作面的特殊地段的地質條件進行具體分析，包括頂板和底板的巖性、煤層的厚度、地段傾斜角、開采層位等，根據這些具體條件確定支護的形式與密度、循環進度、放頂步距、控頂距的最大值和最小值。以木支護為例，如果頂板堅硬且完整，則使用帶帽點柱；如果頂板破碎，有裂隙與工作面相垂直，則要設置走向棚，工作面的上下頭之類壓力較大之處還要以木垛、叢柱進行加固。

4.2 確保支護質量

在支護材料的選擇上要嚴格謹慎，選擇盡可能優質的材料，同時對支護的密度和堅固性加以確保。另外，如果支柱發生崩倒或折斷需要及時予以更換，柱窩的深度要達到150毫米以上，具體數值則應由底板的巖性來決定。

當回采工作面的地段存在斷層、褶曲、頂板錯動等特殊地質構造或者需要通過舊巷道時，要按具體的情況采取確保支護質量的相應措施。如果工作面需要通過斷層，則斷層側要以木垛加固；如果工作面需要通過舊巷，則在靠近舊巷之前就應對工作面推進的方向加以調整，務必斜交于舊巷，且在斜交處上下的支護密度要注意加強。endprint

采煤工作在進行落煤時使用的小炮、震動炮會對支護和頂板產生一定的破壞，因此要盡量壓低其破壞程度。具體來說，炮眼的位置需要合理布置，炮眼數量和裝藥量也不能過多，否則爆破可能會崩倒支架，進而引發冒頂事故。如果工作面的頂板已經破碎，則一定要將放炮距離縮短一次，如果有必要，可以以人力手鎬進行作業。

4.3 敲幫問頂檢查

在有支護的區域，以手鎬或鋼釬等工具對工作面中尚未添加支護的巖層進行敲擊，從發出的聲音判斷巖體內部是否有松動、斷裂、離層等現象。這種檢查方法簡單可靠，可以有效預防頂板事故。另外為了減少頂板來壓時的突然傷害，煤壁上不能留傘檐，否則有可能突然片落。

4.4 觀察來壓預兆

使用信號點柱對頂板的壓力變化與來壓預兆進行觀測，具體方法為工作面上每15～20米的距離設置一根木點柱，點柱直徑須控制在14毫米以下，且柱子的中部去除1/3柱徑。當頂板來壓，產生壓力變化時，設置的點柱會先行折斷，對工作人員起警示作用，此時及時加強支護就可以預防冒頂的發生。

4.5 實施重點支護

回采工作面的上下出口是冒頂事故發生的高發地段，因此應針對這個區域的支護工作予以重點加強。不只要以一梁三柱的形式進行加強支護，而且需要設置范圍在20米以上的超前抬棚維護。如果頂板實際承受的壓力過大，還要在靠老塘的一側增設木垛。

5 結語

回采工作面的特殊地段因為各自特殊的地質條件或工程性質而使得其頂板容易變形，最終導致頂板事故，因此在對這些地段的頂板進行管理時要與實際的各項因素相結合，將科學的管理技術應用到實踐中去，保證煤礦工程頂板的安全，最終實現煤礦開采的科學化、安全化、可靠化。

參考文獻

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