采煤工作面頂板安全管理的應用研究

張軍強

黃陵縣工業和煤炭局 陜西延安 727300

近年來，我國煤礦行業發展迅速，煤礦企業也在不斷擴張企業的開采規模，雖然有效實現了煤礦企業經濟水平的飛速發展，但在煤礦生產中，生產規模越大，企業所需要承擔的安全風險則越高。因此，煤礦企業在運行過程中，最重要的一工作即使對煤礦生產過程中的安全管理。在進行采煤工作中，面頂板的安全管理里是一項重要管理內容，一旦在采煤過程中出現面頂板冒頂現象，則會造成不可估量的重大損失，為采煤人員帶來了巨大生命威脅[1]。

1 煤礦頂板的分類

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。

2 采煤頂板事故的客觀原因

2.1 地質條件引發的頂板事故

在煤礦企業進行采煤過程中，不同地理位置的礦區，其自身的地質構造也會呈現完全不同的表現特點，并且在礦區的采煤過程中，經常會遇到斷層、褶曲或陷落柱等地層結構。這些種類的地層結構在一定程度上會對采礦工作帶來一定的掣肘。如地層中出現斷層結構，那么在地層結構中會存在不同規模與大小的斷層泥，在這類泥土與水融合以后，將會造成地層結構軟化，在達到一定程度以后，可能會造成采煤工作面的坍塌現象。嚴重者還會造成采煤工作面上方的巖石破碎現象，最終造成頂板支柱損壞，形成不同規模的頂板坍塌安全事故[2]。

2.2 礦山壓力引發的頂板事故

在煤礦企業運行過程中，礦井下的作業深度會隨著煤礦不斷開采而提升。在煤礦的地下深度不斷增強的過程中，采煤層上方覆蓋的巖石層將會隨著礦山的整體壓力的移動不斷發生變化，并且在這一過程中，礦山所承受的壓力將會延伸至頂板支架。在這種作用力的影響下，會對煤礦工作面兩側的出入口附近帶來一定影響。與此同時，在這種壓力的作用下，回采工作面的頂板非常容易在作用力的影響下發生下沉，在力量不斷加大的狀態下，非常容易出現冒頂現象，進而引發比較嚴重的安全事故。

3 采煤頂板事故的主觀原因

3.1 開采工作人員技術不熟練，工作經驗較少

在煤礦進行開采作業時，相關工作人員需要根據采礦區域的地層結構以及頂板巖石隨著采煤作業的不斷深入所產生變化進行全面分析與判斷。在預判出地層結構在開采過程中所產生的變化趨勢以后，再以此作為依據來設計采煤的作業方法以及施工進度的安排。但在現階段采煤過程中，由于相關工作人員自身的專業技術水平不夠過關，并且對采煤過程中頂板巖石可能出現的變化以及頂板的牢固程度沒有一個專業的認識，因此造成施工人員在采煤過程中出現了一定的偏差，在開采過程中，一旦發生一點偏差都會造成頂板安全。比如施工人員在采煤過程中，如果對巖石沒有科學處理，不僅會造成土層的撬前落后、撬小落大的現象，嚴重者會直接造成頂板出現坍塌。

3.2 管理不嚴，違章操作

在采煤過程中，一些相關的管理人員在日常開展對采煤施工的安全管理工作過程中，由于自身對這一工作流程的安全管理意識比較薄弱，因此在進行安全管理工作過程中，對采煤作業過程中的每個施工環節并沒有進行詳細勘察與管理，并且其自身仍然停留在以往那種重生產、輕安全的傳統錯誤思想。在發現采煤過程中存在安全隱患時，亦會抱著僥幸的思想，沒有對其進行安全管理，在日常采煤過程中，對于各項安全防護措施也沒有及時完善。最終造成一旦發生頂板安全事故，則沒有相應的應急預案以及及時補救措施，最終造成頂板安全事故的后果非常嚴重。另一方面，由于企業對煤礦產量的需求非常大，相關管理人員為確保采煤效率，在采煤作業過程中只注重最后的開采量，甚至一些施工人員出現不正確的施工操作也沒有得到有效的規范與束縛，這也是誘發采煤工作面頂板安全事故的重要誘因之一[3]。

3.3 采煤技術落后，安全施工水平較低

在現階段的煤礦企業發展過程中，由于一些地區的煤礦企業其自身的規模較小，因此自身的資金實力相對有限，在進行煤礦開采作業時，沒有充分的資金來升級企業內的開采設備或者更新開采技術。因此，在日常采煤作業過程中，只能運用以往的采煤設備以及傳統開采技術。但以往的采煤設備或技術都存在一定的滯后性，且無論是開采設備的功能，以及采煤技術都具有較為明顯的缺陷。相關施工人員在惡劣的作業環境中，運用不完善的技術以及設備，不僅會降低煤礦的開采量，還會對其自身的人身安全帶來非常大的威脅。另一方面，由于采煤作業無論是在工作環境還是在作業強度上，都比較艱苦，因此在煤礦企業在招聘過程中，通常也會比較困難。一些煤礦工人由于文化水平以及綜合素質都相對較低，因此在日常開展作業過程中，缺乏對該項工作的安全生產意識，并且在實際作業時，由于做作業的環節以及技術要點并不明確，因此會對采煤作業的安全作業水平產生不良影響。

4 提升采煤頂板安全管理水平的有效措施

4.1 加強礦井生產區域的地質勘察工作

在煤礦企業開展日常開采作業過程中，為有效規避頂板安全事故的發生，相關工作人員應當對煤礦開采區域內部的頂底板巖性進行及時分析與考察，并充分考慮到開采工作的不斷進行所涉及到的物理力學性質，最終為采區工作面煤層的頂底板巖性制定出一個科學合理、數據準確地調研報告，進而為開采區域對施工作業方案以及施工進度流程提供強而有力的數據參考。

4.2 認真編制采區設計和工作面作業規程

為有效提升采煤頂板安全管理水平。相關工作人員應對采取設計以及工作面的作業規程進行有效編制，并定期對其進行完善與優化。首先，工作人員需做好對采煤頂板的初期來壓和周期來壓這一階段的特殊支護措施，制定相應的采煤工作面初采和收尾兩個不同施工節點的安全防護措施，并做好兩個階段的循環作業。與此同時，為有效規避采煤過程中出現冒頂事故。相關工作人員應當按照相應標準篩選出人工假頂材料以及所規定的材料規格。并運用科學合理的鋪設方式對其進行施工，最終為采煤定板建構一個合理的工作面支護形式并為其構建科學合理的工作面頂板管理機制。另一方面，相關工作人員應給予采煤區域初次放頂工作充分的重視，并為這一施工環節制定相應的安全管理措施，進而有效確保采煤區域初次放頂的成功率以及整體施工質量。在此過程中，工作人員需要注意的是，在施工過程中應對頂板巖性有一個充分的了解與掌握，并參考同類型結構的地層，對其頂板管理的相關經驗，并確定初次放頂的步距能夠符合相關標準，最終有效增強初次放頂工作的整體質量[4]。

4.3 工作面過地質構造帶安全技術措施

相關施工人員應當在日常作業過程中，對采煤區域中的煤壁、支架、頂板等設施的日常狀態進行定期檢查，并確保每天作業之前應對這些設備進行全面檢查，在確保所有基礎設施處于安全狀態后方準作業。在勘察過程中，如發現采煤區域中的工作面頂板發生破損，則需要工作人員帶壓移架。在該項工作開展之前，首先需要做好對煤幫超前支護，才能進行移架作業。在此過程中，相關施工人員如在作業中發展有質量不合格的支架，則需第一時間對支架進行完善，或運用單體液壓支柱打戧柱，最終有效避免在采煤過程中出現倒架現象。在支架過程中，相關施工人員必須確定采煤區域內的所有支架的初撐力都高于90KN，并且支柱支設迎山有力。并且在支架前柱和后柱都應當形成3°-5°的迎山角。只有這樣才能夠有效提升對采煤區域中的工作面支護質量，使其能夠在作業和過程中能夠有效控制頂板[5]。

4.4 加強工作面支護和管理

相關施工人員對工作面支架的選擇與安裝過程中，首先需要確保在采煤區域內的支架布局密度，以及所有支架在采煤區域中所呈現出來的支護強度，確保支架能夠起到非常安全的支護作用。在此需要注意的是，相關施工人員對于控頂距的創設應當嚴格按照相應的施工標準，進而有效規避控頂距過大的現象。另一方面，在金屬摩擦式支柱的安裝施工過程中，施工人員應嚴格按照相關的質量標準進行施工，最終保障金屬摩擦式支柱能夠在安裝施工以后，起到良好的支撐作用。并在所有支架安裝以后，應派專門的負責人來對支架的狀態進行隨時查看，嚴加把控，對于一些無效的支架應及時撤掉，最大限度增強采煤區域內的支護質量。施工人員在進行分層開采的過程中，為切實提升頂板的完整性以及安全性，相關施工人員首先需要運用黃泥灌漿，對采煤區域的上分層進行施工，將頂板進行有效膠結。在對下分層進行采煤過程中，相關施工人員需要時刻預防采煤區域工作面頂板發生冒頂事故。并且在采煤過程中，如發現采煤工作面出現老空或斷層等一系列不良現象，相關施工人員需及時上報管理人員，待相關工作人員制定相應的安全技術實施措施以后，施工人員方能夠按照相應的施工措施與方案進行下一步的采煤工作[6]。

4.5 加強安全意識管理措施

在煤礦企業的日常采煤作業開展過程中，采煤工作面頂板安全事故是煤礦安全事故類型中占比較高的一個事故類型。因此企業內安全管理負責人應在日常工作開展中對采煤工作面的頂板安全進行高度重視，并創設一系列管理制度有效防止頂板事故的發生。在此過程中，相關管理人員應當樹立安全生產的管理意識，加強對施工人員的管理水平，方能夠確保該項工作真正落到實處。另一方面，相關管理者應在企業內部建立安全管理部門，明確劃分采煤過程中的安全管理責任。加強安全生產領導，在部門內部成立作業安全科，在井口設置安監站，并安排一線專職安全人員進行管理[7]。

5 結語

綜上所述，在煤礦企業日常運行過程中，為有效規避在煤礦開采過程中發生工作面頂板安全事故，首先需要企業內部所有工作人員都能夠提升自身的安全施工作業意識，以及專業技術水平。并且在日常對采煤區域內工作面頂板的安全管理過程中，應為該項工作配備專業的工作人員，使其能夠根據采煤工作面頂板的應力規律，制定相應的施工作業方案以及管理措施，確保采煤作業安全進行。