淺析采煤工作面頂板事故原因及防治措施

方恒

【摘 要】在煤礦安全生產(chǎn)的過程中，安全生產(chǎn)是重點，但煤礦經(jīng)常會發(fā)生采煤工作面頂板事故。根據(jù)現(xiàn)有的調(diào)查統(tǒng)計，在煤礦發(fā)生的安全生產(chǎn)事故中，有三分之二的事故是頂板方面的安全事故，其中的70%發(fā)生在采煤工作面。頂板安全事故不僅使職工的人身安全受到影響，還會使企業(yè)遭受經(jīng)濟(jì)損失。那么，在煤礦企業(yè)如何減少、避免采煤工作面頂板安全事故，提高整個工作面的安全生產(chǎn)，是很多人關(guān)注的一個重要學(xué)術(shù)課題，其中涉及煤礦頂板管理的方式、方法是否科學(xué)、合理、有效對頂板安全起到切實有效的作用。因此，加強(qiáng)頂板管理是降低采煤工作面頂板安全生產(chǎn)事故發(fā)生的一項重要措施。論文淺要地對采煤工作面頂板事故發(fā)生的因素及事故原因進(jìn)行分析，針對事故發(fā)生的具體實際情況、所采取相應(yīng)的防治措施進(jìn)行分析。

【Abstract】In the process of coal mine safety production， safety production is the key point， but the coal mine roof accident often occurs in coal mine. According to the existing investigation and statistics， in the accidents of coal mine safety production， 2/3 of the accidents are roof safety accidents， and 70% occur in the coal mining face. Roof safety accidents not only affect the personal safety of workers， but also cause enterprises to suffer economic losses. Then， in the coal mining enterprises to reduce and avoid coal face roof safety accidents， improve the safety of the entire face， is an important academic topic for many people attention to， it includes the way and method of coal mine roof management whether scientific， reasonable and effective， having a effective role for the roof safety. Therefore， strengthening roof management is an important measure to reduce the safety accidents in coal mining face. In this paper， the factors that cause the roof accident and the cause of the accident are analyzed， and the specific situation of the accident and the corresponding prevention measures are analyzed.

【關(guān)鍵詞】采煤工作面；頂板安全事故；事故原因；預(yù)防措施

【Keywords】coal mining face； roof safety accident； cause of the accident； preventive measures

【中圖分類號】TD82 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）09-0165-02

1 冒頂事故類型分析

1.1 推垮型冒頂事故

推垮型冒頂按頂板事故性質(zhì)又分為沖擊推垮型冒頂和復(fù)合頂板推垮型冒頂。① 沖擊推垮型冒頂。當(dāng)煤層頂板的直接頂發(fā)生離層后，在下列兩種情況下，可能發(fā)生沖擊推垮型冒頂：下位分層先離層、斷裂成大塊游離頂板，然后上位巖層中掉下大塊矸石砸在下位游離頂板上，導(dǎo)致推垮型冒頂；下位分層先離層，上位巖層中掉下大塊矸石沖擊已離層了的下位分層，使其產(chǎn)生大塊游離頂板并導(dǎo)致推垮型冒頂。②復(fù)合頂板推垮型冒頂。復(fù)合頂板由不同巖性的巖層和煤層組成，復(fù)合頂板下層有厚度較小的煤層或巖層、支護(hù)強(qiáng)度不夠、支架質(zhì)量不合格或者礦山壓力較大時，容易造成復(fù)合型頂板推垮型冒頂事故。

1.2 壓垮型冒頂事故

壓垮型冒頂事故是由于回采工作面采煤后，不同物理性質(zhì)的頂板巖層都要對回采工作面支架有垂直于層面方向的或大或小的頂板力，如果支架支不起這個頂板力，就會發(fā)生壓垮型冒頂[1]。根據(jù)以往事故案例發(fā)現(xiàn)，壓垮型冒頂主要發(fā)生在基本頂來壓時，基本頂來壓又分為斷裂下沉階段和臺階下沉階段。這兩個階段都有可能出現(xiàn)壓垮型冒頂事故。壓垮型冒頂事故發(fā)生之后破壞性大，會造成嚴(yán)重?fù)p失。

1.3 漏垮型冒頂事故

漏垮型冒頂事故沒有大冒頂發(fā)生時的明顯預(yù)兆是由于工作面直接頂又非常破碎，煤層傾角較大，采煤工作面支護(hù)系統(tǒng)中發(fā)生局部漏頂，某個地點局部直接頂沿工作面往上全部漏空，造成支架失穩(wěn)，從而就可能發(fā)生漏垮型事故發(fā)生。破碎的巖層、板頂松散、再生頂板膠結(jié)性差、出現(xiàn)偽托頂?shù)默F(xiàn)象都會讓漏垮型冒頂事故發(fā)生。因此，當(dāng)采煤工作面遇到斷層或異常區(qū)時，需要采取及時有效的措施，如不能及時作好護(hù)頂與封頂?shù)墓ぷ鳎儆许敯宕髩K矸石下落，就會造成支護(hù)設(shè)備失穩(wěn)，此時就會發(fā)生漏垮型冒頂事故。

1.4 沖垮型冒頂事故

沖垮型冒頂事故是由于工作面采空區(qū)懸頂較大時，頂板石塊掉落，沿傾斜角度滑落到煤壁，從而將工作面支架與特殊支護(hù)措施沖倒，造成采煤工作面支護(hù)失效。出現(xiàn)較硬巖層時，采煤面出口周圍進(jìn)行回柱作業(yè)時，頂板的壓力由部分支架負(fù)擔(dān)，此時沒有采取有效的保護(hù)措施就進(jìn)行回撤支架，頂板下砸，就會沖擊到附近支架，造成沖垮型冒頂事故。endprint

1.5 局部巖塊冒頂事故

有“人字劈”、“升斗劈”等游離巖塊的，在采煤過程中，如果支護(hù)不及時，這類游離巖塊可能突然冒落砸人，造成局部冒頂事故。

局部巖塊冒頂事故是由于原生、構(gòu)造和采動等原因，在一些煤層的直接頂中，存在多組相交裂隙，頂板被“人”字滑或“草帽”滑影響，還有鍋頂狀的包裹體時，就容易形成。如空頂面積大、棚檔不勻、支護(hù)不及時就會出現(xiàn)局部巖塊冒頂事故，此類事故發(fā)生的范圍一般不大，但是發(fā)生前無明顯預(yù)兆，生產(chǎn)人員不易及時發(fā)現(xiàn)，因此，局部巖塊冒頂事故是頂板事故中最容易忽視的冒頂事故。

2 煤礦采煤面事故原因

第一，地質(zhì)的原因：出現(xiàn)巖層破碎帶、大斷層；出現(xiàn)斷泥層的情況；斷層的上盤和下盤的礦體之間出現(xiàn)節(jié)理裂隙；破碎的巖體。第二，管理原因：個人安全意識淡??；管理制度不健全管理不到位；領(lǐng)導(dǎo)帶班人員履行職責(zé)不到位；三違情況管理不嚴(yán)，施工質(zhì)量低劣；對頂板事故查處力度不夠。 第三，技術(shù)原因：采煤方法與設(shè)計不相符，施工作業(yè)時施工順序不合理；地質(zhì)情況未查探清楚；技術(shù)管理薄弱；實際操作水平不過硬；未進(jìn)行礦壓觀測或觀測不夠認(rèn)真。 第四，采煤面地質(zhì)條件影響。煤礦采煤工作面作業(yè)中，經(jīng)常會遇到破碎帶、地質(zhì)構(gòu)造帶以及落差大的正、逆斷層等，在過這些區(qū)域時經(jīng)常會有不可預(yù)見的情況發(fā)生，特別是在斷層面還存在有斷層泥的情況時，遇到水后就會出現(xiàn)軟化，造成坍塌事故，會帶來一定安全隱患。第五，鑲嵌頂板影響。①矸石的結(jié)構(gòu)，矸石兩頭尖與中間粗；②類似魚背結(jié)構(gòu)，類似魚背頂板稱鍋底矸子；③交叉的解理面造成鑲嵌頂板，此類頂板，多數(shù)情況解理面會有鈣質(zhì)巖粉；④逆斷層煤頂鑲嵌等。以上幾類頂板的形式，主要是直接頂與頂板母體巖層不能夠整合有關(guān)，其特點是粘附力小、穩(wěn)定性能差、容易從母體巖石中滾落。鑲嵌頂板冒頂事故多發(fā)生在靠近煤壁側(cè)，發(fā)生時間多為炮后、煤機(jī)割煤后，支架未建立支護(hù)的階段內(nèi)。第六，底板穩(wěn)定性。地質(zhì)構(gòu)造與底板巖性的影響，有時煤層和底板不能夠整合接觸，底板光滑，尤其是在煤層傾角大工作面，支架容易倒，易發(fā)生事故。

3 煤礦采煤工作面冒頂?shù)念A(yù)防措施

第一，綜采工作面冒頂?shù)念A(yù)防措施。綜采面冒頂主要發(fā)生在煤壁附近冒頂，預(yù)防措施可分為：①提高支架的初撐力，支架設(shè)計時用加長側(cè)板、內(nèi)向伸縮前探梁；②在工藝上，采煤機(jī)割煤以后，及時伸出前探梁，擦頂移架；③破碎頂范圍大難以控制時，應(yīng)及時對破碎頂板注入相應(yīng)的化學(xué)材料，防止冒頂?shù)陌l(fā)生；④采煤面采用循環(huán)作業(yè)，嚴(yán)格按規(guī)程操作，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫，工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)；⑤進(jìn)行頂板動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)頂板離層，及時采取相應(yīng)的有效措施[2]。第二，單體液壓支柱工作面預(yù)防煤壁附近冒頂相關(guān)防范措施：①在地質(zhì)方面應(yīng)盡可能在已查明無鑲嵌頂板結(jié)構(gòu)的地方建立工作面，以便于制定有針對性的生產(chǎn)技術(shù)措施及安全作業(yè)規(guī)程；②使采煤工作面和煤層節(jié)理發(fā)育的方向成垂直或者斜交；③工作面避免片幫發(fā)生，一旦發(fā)生片幫，要立即掏梁窩加強(qiáng)支護(hù)，避免冒頂事故的發(fā)生；④工作面要“三直一平”，打好點柱，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫制度，嚴(yán)禁進(jìn)行空頂作業(yè)。第三， 采煤工作面對發(fā)生大面積冒頂?shù)念A(yù)防措施：①有效提高單體支柱的初撐力與剛度；②提高液壓支架穩(wěn)定性；③控制采煤高度。第四，預(yù)防工作面兩端頭冒頂?shù)拇胧孩偌訌?qiáng)上、下出口支護(hù)；②有效預(yù)防采場發(fā)生漏冒頂，可在機(jī)頭、機(jī)尾處各應(yīng)用四對一梁三柱的鋼梁抬棚支護(hù)（即“四對八梁”支護(hù)），從而保證巷道的初撐力；③用雙楔頂梁支護(hù)，采煤面和巷道相連，每對抬棚隨機(jī)頭機(jī)尾的推移邁步前移，或在機(jī)頭機(jī)尾處采用雙楔鉸接頂梁支護(hù)；④采煤工作面的安全出口和巷道連接處及壓力影響異常區(qū)域內(nèi)要加強(qiáng)支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)的巷道長度不得小于20米，支護(hù)要求符合作業(yè)規(guī)程、措施的規(guī)定。

4 總結(jié)

在煤礦生產(chǎn)過程中，由于井下采煤環(huán)境十分惡劣且不斷變化，千變?nèi)f化的生產(chǎn)問題，經(jīng)常認(rèn)真分析事故發(fā)生的原因，總結(jié)工作面頂板事故發(fā)生的特點，掌握采煤工作面頂板事故發(fā)生的規(guī)律，頂板安全管理人員要認(rèn)真做好觀察與記錄工作，做好頂板壓力預(yù)報制度和事故的提前預(yù)防等，做好這些工作是預(yù)防頂板安全事故、提高生產(chǎn)效益最有效的方法。我們還需要更加努力的學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提高管理水平，提高職工隊伍素質(zhì)和操作技能。日常對頂板做好經(jīng)常性維護(hù)檢查，把好質(zhì)量關(guān)口，通過科學(xué)預(yù)測的方法，合理監(jiān)測地質(zhì)構(gòu)造與使用設(shè)備、安排人員，這樣才就能有效預(yù)防頂板事故的發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

【1】燕鑫.煤礦采掘工作面頂板管理的研究[J].科學(xué)之友，2013（10）：122-123.

【2】段緒華.煤礦頂板事故防治新技術(shù)[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.endprint