煤礦綜掘工作面頂板管理分析

楊文光，高錢存，李 鑫

（鄂爾多斯市轉龍灣煤炭有限公司，內蒙古鄂爾多斯 017205）

0 引言

為了使煤礦采掘的安全性提升，給煤礦工作者提供一種安全的運行環境，務必高度重視煤礦綜掘工作面的頂板管理工作，以確保煤礦工作者的人身安全，實施適宜的對策以避免出現安全事故。當今，煤礦綜掘工作面頂板管理還面臨一些缺陷，因此需要完善煤礦綜掘工作面頂板管理的措施。

1 煤礦頂板的巖層分類

根據頂板巖層與巖層之間的位置，頂板巖層被劃分為3種，①偽頂巖層，在煤層之上，較為輕薄，容易受到外力制約而垮落，落煤的剎那間會坍塌整片，如此巖層大概是0.3 m的厚度。②直接頂巖層，通常在偽頂巖層之上，有些也在煤層之上，主要由砂巖與頁巖組成，質地較脆，容易坍塌和垮落，特別是在結束煤礦采掘將支架撤回的時候，這種煤層的穩定性易受到影響。③老頂巖層，在直接頂巖層之上，但不直接接觸到直接頂巖層，跟前2種巖層比較質地較為堅硬，具備相應的厚度和良好的穩定性，即使在垮落直接定巖層的情況下也不會受到太大的制約作用，能夠在采掘空區之上保持懸露面積。根據上述闡述，可劃分出工作面頂板為堅硬、中等垮落、松軟3種類型，以便于開展煤礦綜掘工作面頂板管理問題的分析。

2 煤礦綜掘工作面頂板事故的形成因素

（1）地質條件因素。以地質條件而言，倘若煤層頂板原生裂縫受到制約作用，就會增加煤層游離巖塊，隨著逐步增加游離巖塊的體積，基于巖塊制約的回柱工作較難開展，以及煤層存在復雜的面頂應力影響，從而不利于煤礦的深入作業。煤礦工作者將支護架搭建于頂板下面的情況下，一部分不夠堅硬的煤層基于外力的影響而出現坍塌的情況，這會導致二次崩塌出現在煤層頂部。為此，在采掘煤礦前，應認真地勘探煤礦附近的環境狀況，從而很好地防范風險。

（2）工作面因素。在采掘煤礦時應結合場地狀況設計支護機構，并且在嚴密計算之后才可以設計采煤機的機尾及機頭位置，與此同時，有效控制支護機構中人員的活動速度以及范圍。如果人員的活動范圍在支護機構保護范圍之外，那么松動會出現于礦井頂板，倘若頂板巖層較為脆弱，那么會導致垮落而形成頂板事故。在采掘煤礦過程中，不少工作者較難把握工作面兩邊接頂部位，為了使安全性提升，務必確保支護機構的安全范圍。

（3）采高與地下水因素。煤礦采掘的安全系數受到動態改變的地下水的影響，例如，在雨季等惡劣的天氣情況下，會導致事故的頻發出現，水流顯著影響巖層。如果長期在水中浸泡巖層，將顯著提高事故的發生率。且礦井附近受到雨水的沖刷作用而形成破壞，因此需要控制礦井的含水量。采高指的是采掘工作面底板與頂板之間的距離，倘若工作面具備較高的采高條件，那么二者間角力較大，采礦會顯著制約頂板巖層構造。

（4）冒頂因素。采掘煤礦時應持續掘進新的巷道，基于改變采掘速度的影響下頂板下沉速度也出現改變，煤礦企業為了實現自身效益的提升，往往提高采掘速度，此時頂板會持續降低，存在太多數量的頂板會導致工作面支架失去平衡，并且施工技術的不足也會導致煤層整體失穩，從而使冒頂現象發生。

（5）掘進巷道因素。掘進巷道需要工作者具備較強的預判技能與施工技術水平，這是由于煤礦采掘中非常容易出現事故之處是巷道，因此應非常重視掘進巷道的安全性問題，以使巖體的松動情況大大減少。

3 煤礦綜掘工作面頂板管理的措施

（1）工作面穩定煤層頂板的管理措施。應結合相應的標準防護工作面以穩定煤層的頂板，例如，支護構造中的支架種類，需要選用適宜指標的支架，確保頂板和底板結合部位的牢靠。在炮采時應做好放炮的準備工作，檢查放炮區域10 m范圍內的情況，碰到特殊地質能夠拓展檢查的范圍，倘若支護構造被損壞，需及時聯系責任人。支護頂板的過程是從內至外進行，務必確保工作者具備暢通的后路，在進行爆破之后可以迅速地支護，避免空頂作業。由具備豐富經驗的工作者進行炮采工作，能及時應對和處理工作中的一系列問題。

（2）局部厚煤層頂板加固的管理措施。要實現頂板支撐力的增加，務必實現附近厚煤層頂板的加固，以提升承重性能，減小冒頂出現的概率。當前加固方式中多以回采來支護煤層，一是支護構造帶兩邊方式，優點是操縱方便、可靠性高、控制面廣，可以填充局部凹陷，從而優化以往管理煤層頂板的方式，最終實現支護構造的合理性與完善性。二是木垛支護方式，具備更大的支撐面積，便于操作，施工中不會受到高度、外部因素的制約，倘若要求采掘高度的增加時，可應用此方式，從而輔助提升支柱可靠性，盡可能地降低支柱的位移量。

（3）巷道頂板與掘進工作面的管理措施。一是普及應用光爆錨噴技術，該技術在掘進巷道過程中適宜應用，特別適宜應用于硬巖巷道。二是確定錨桿長度時，應結合巷道巖體的軟硬情況，倘若為軟巖，在掘進頭約30 m的小范圍巖體松動，會出現在0.8 m處，因此碰到像泥頁巖軟巖的情況下，需要事先預留的松動范圍是1.6 m。倘若為硬巖，那么巷道較為穩定，在安裝支護的時候基本不會出現松動的現象。不管是碰到硬巖，還是軟巖，需要確保實現（20～50）kPa錨桿錨固力，這是行業指標，也是保障應用前探梁的條件。

（4）煤層頂板穩定的管理措施。結合煤礦行業指標與國家的相關規范，煤層頂板的穩定應基于4點：①先保障支護構造的整齊穩定，做好核定質量事宜。②應用合理、科學的支護方式支撐煤層頂板。③有效銜接初次放頂構造間，組織人員負責所有環節的工作，貫徹實施責任制。④在采掘作業的整個過程中，應結合頂板動態儀測量頂板支撐壓力，防止壓力太大而導致冒頂事故的出現。

（5）煤礦工作者專業素養的提高。一是針對煤礦企業的領導層而言，其決策跟煤礦工作者的人身安全密不可分，因此領導工作者應豐富自身的專業知識和提高自身的文化水平，多請教具備豐富經驗的煤礦作業者，明確采掘作業過程中會碰到的一系列問題。二是注重教育與培訓煤礦采掘工作者，以使其安全觀念和責任意識得到提高，定期組織安全培訓或教育工作，明確煤礦的一系列需要注意的安全問題，實時地處理煤礦工作者反映的問題。三是多引進專業技術人才，讓煤礦采掘工作更安全。

（6）注重班組建設。在管理煤礦綜掘工作面頂板工作當中，班組是基本的人員組成單位，而班組長是生產基層的指揮者，熟悉綜掘工作面的自然條件改變、頂板狀態、安全生產現狀等。只有班組長帶頭有效指導、遵章作業，正確、實時地處理一系列問題，才可以很好地避免出現頂板事故。因此應注重班組建設，且在進行班組長以及成員技能培訓與安全教育的基礎上，實現班組綜合素質的提升，在綜掘工作面頂板管理工作中切實體現班組的優勢作用。

（7）強化獎懲力度。煤礦需要創建綜掘工作面頂板管理的評價考核、獎懲機制，定期開展評價、考核、驗收工作，對頂板管理工作的等級情況進行評價，且進行相應的獎懲，從而體現鞭策后進與激勵先進的功能。需要獎勵做出突出貢獻或重大頂板事故的預防人員。對發生的頂板事故，務必積極查處、總結經驗教訓，且制定相似事故的規避措施。

（8）注重布置工作面。科學布置工作面，能夠確保管理效率和綜掘工作效率的提升。一是應全面調查工作面水分、地質、構造等條件，以及形成一系列數據的報告，便于為布置工作面的管理工作者提供關鍵的參考根據。二是針對一系列調查信息與數據、工作面的生產現狀、工作面的環境條件，持續完善布置工作面的方案。與此同時，務必實施有效的避免工作面滲透的技術策略，這樣可以大大提高煤礦綜掘工作面的安全性，確保更加高效地管理工作面頂板。然而，在布置工作面的情況下，應高度關注一系列的煤礦生產設備，即結合生產設備的特性實現布置的科學化，確保生產設備穩定運行，從而使煤礦生產效率得到提升。

4 結語

在管理煤礦綜掘工作面頂板問題上，需要實現監管的綜合性，健全一系列的采掘保護策略，讓有關工作者不斷增強安全生產觀念、豐富技能和安全知識。注重安全確認工作，以增強場地操作能力。著重分析場地中的重大危險，確認好開展工作之前的全部工序，形成確認重大施工安全的規范和程序，且執行責任制，保障施工的安全，從而在降低煤礦綜掘工作面頂板事故率的同時，實現理想的煤礦采掘工作效果。