分析煤炭開采井下工作面頂板安全管理問題

畢忠強

（晉能控股集團有限公司裝備制造集團采供分公司，山西 晉城 048006）

引言

在煤炭開采工作效率日益提升的今天，煤炭開采的安全問題也受到人們的關注。在煤炭開采工程中，受到不同客觀因素的影響，不可避免地存在一些安全事故隱患，給煤炭的安全生產(chǎn)造成具大威脅。其中，頂板事故一直居煤礦事故首位，已高達50%以上。一旦發(fā)生安全事故，不僅會造成大量的經(jīng)濟損失，也會造成人員傷亡，不利于煤炭開采行業(yè)的健康發(fā)展。因此，為了確保煤炭開采井下作業(yè)人員的生命安全，保障礦井的安全生產(chǎn)，加強頂板安全管理，預防頂板事故發(fā)生是煤炭生產(chǎn)管理的重中之重。

1 創(chuàng)新頂板管理手段

現(xiàn)階段，一些煤礦企業(yè)并沒有采用科學合理的手段對頂板進行有效管理，從而導致礦壓觀測出現(xiàn)問題，不能在煤礦開采的過程中提供提效的支護措施，促使支護的強度不能滿足實際需求，給井下開采帶來了風險。如果沒有配備專業(yè)的頂板離層動態(tài)監(jiān)測儀，管理人員就不能對頂板離層狀況進行有效的把控；如果沒有實時檢測支護的質量情況，就不能收集到支柱支撐力的真實數(shù)據(jù)和掌握單體液壓支柱初撐力的真實情況，從而有可能在頂板管理中出現(xiàn)嚴重的安全問題[1]。因此，在回采構造帶中的局部厚煤層時，選擇的支護方式要提供更穩(wěn)定、更強大的支護能力，避免出現(xiàn)嚴重的冒頂事故，且還需要對煤壁片幫冒頂事故加強關注，及時采取有效措施進行防控。在回采局部厚煤層的過程中，一般會在構造帶兩邊分別進行有效的支護工作，既能夠保證支護的控制范圍符合回采的需求，也能夠讓支護的能力進一步提升，同時這種支護方法也更加簡單便捷，具有較安全性穩(wěn)定性，從而對頂板進行高強度管理，有效地挑落破碎層，保障井下工作面的施工安全。

2 加強不同類型頂板安全管理

在進行巷道掘進時，很容易在作業(yè)面遇到厚煤層，因此時常會發(fā)生礦壓異常的現(xiàn)象，從而導致離層出現(xiàn)在煤巖層之間，削弱了煤壁之間的穩(wěn)定性，導致頂板壓力的提高，這就極有可能出現(xiàn)頂板冒落的現(xiàn)象。因此，在煤炭開采的過程中需要先將支護等級提升，隨后再對后煤層進行回采。一般情況下，針對不同的頂板結構，會采用不同的支護方式。

針對類拱式結構頂板，應該遵循“防護與支撐”的基本原則，通過對支護力度的有效把控，對工作面上的類拱式結構頂板進行平衡狀態(tài)處理，讓支架的支撐力能夠與頂板上方的巖石重量相匹配，從而減少礦壓對正常開采工作造成的影響，使頂板安全管理質量得到有效提升[2]。

針對拱梁式結構頂板，需要以“支撐”作為頂板安全管理的主要內容，確保煤炭井下開采的過程中上方巖石的重量能夠與支護強度匹配，還要盡可能讓老頂與直接頂之間的空間縮小。同時，要確保頂板能夠被支架頂梁良好地支撐住，避免支架頂梁成為死架。

針對整體垮塌式結構頂板，同樣需要做好“支撐”的防護工作。在這種頂板結構中，頂板周期壓力相對較小，而裂隙的發(fā)展和工作面持續(xù)保持平行狀態(tài)時，就會形成垮塌式的結構。因此，在進行安全管理的過程中，應該對頂板進行提前的弱化處理，從而讓放頂?shù)膹姸鹊玫接行Ы档?。在工作的過程中，要確保工作面的方向和裂隙之間維持在12°以上的夾角，這樣就能夠確保支護強度滿足頂板的支撐需求，避免頂板出現(xiàn)整體垮塌的情況，有效保障煤炭開采工作的推進[3]。

針對梁式結構頂板，需要做好“支撐與讓步”的管理工作。為了避免直接頂?shù)臄嗔熏F(xiàn)象，需要對頂板采用放頂法的處理方式，讓可縮量支柱能夠充分發(fā)揮其調節(jié)功能，讓梁式結構頂板能夠和直接頂更好地匹配。但需要注意的是，在進行工作面的推進工作時，注意頂板的周期壓力變化，確保能夠在周期壓力的時間內順利實現(xiàn)工作面的推進。

3 加強監(jiān)管力度

目前，在針對煤炭開采井下工作面的管理過程中，企業(yè)應該對頂板安全管理工作加強重視，并落實相關的監(jiān)督管理機制，從而讓每個工作人員都能夠在規(guī)范的制度下落實自己的工作任務，確保每一項工作都有嚴格的規(guī)范流程可以參考，提高煤炭開采工作的合理性和科學性。企業(yè)還應該對頂板各方面的信息進行收集和整理，并依據(jù)相關數(shù)據(jù)進行分析和研究，并做好預防頂板安全事故的準備措施，有效地降低頂板安全事故發(fā)生的風險，使整個煤炭開采工作有更高的安全性。

4 井下工作面的綜合管理

首先，需要分析液壓支架的初支撐力的相關參數(shù)，收集其工作阻力的實際情況，將控制范圍指定在合理的區(qū)間內。同時，需要綜合考慮高一級頂板下沉的幅度情況，來挑選合適的支護支架。如果沒有采取有效的防護措施，那么在進行井下工作面的推進過程中，極有可能產(chǎn)生嚴重的安全風險，因此在初放階段就需要對技術管理工作高度重視。在對礦壓進行觀察時，需要確保觀察的科學性和合理性。在對液壓支架進行支護質量的檢修時，要讓泵站出液壓力適量高出技術的實際需求，這樣才能夠讓支架防護的安全性更高，為頂板直接離層量的限定奠定良好的基礎[4]。如果選擇了較大的垮落面你看而導致工作不能順利推進時，可以通過直接強制放頂?shù)姆椒▉硗苿庸ぷ鞯倪M展，一般會采用傾斜深孔爆破切槽達到垮落的目標。目前，我國采用的主要開采方式是綜采模式，因此在煤炭開采現(xiàn)場有較多的特大型設備，選擇硬過法進行工作[5]。因此，在進行頂板安全管理的過程中，除了一些常規(guī)的保護方式之外，還可以采用一些特殊的手段，例如在過構造的過程中，可以通過快速貸有效壓擦頂板移架，從而讓控頂時間有效減少，使工作面端頭的支護能力得到有效強化。

5 改造技術和設備

在進行煤炭開采的過程中，企業(yè)還應該進一步引進先進的機械設備，不斷更新施工技術，才能有效提高頂板管理的質量與水平。企業(yè)應該將老舊的支護設備進行改進或者淘汰，例如采用全金屬支柱來進一步提高支護的效果，不再使用傳統(tǒng)的木支護等技術，并使用先進的煤巷道錨桿支護和巖巷錨噴支護等技術。針對回采壁式的工作面頂板安全管理時，可以使用單體液壓支護支架使得支護的強度得到有效提升。

除此之外，企業(yè)還可以采用新的技術分析頂板的來壓規(guī)律，從而為頂板安全管理提供有效參考。在進行工作面的掘進時，對頂板壓力變化進行實時地監(jiān)控，并將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)轉換成清晰明了的數(shù)字，從而借助先進的計算機軟件制作出真實的壓力變化圖，并分析開采的整個過程中煤層壓力的階段性變化，為之后的開采工作提供參考，指導工作人員做好安全防護的有效措施。

6 結語

工作面頂板的安全管理工作是煤炭開采工作的重點內容，如果未采取有效措施進行管理，極有可能在煤炭開采井下工作面的掘進過程中埋下風險隱患，導致嚴重的頂板安全事故，帶來不可估量的傷亡和損失。因此，企業(yè)在進行煤炭開采井下工作面頂板安全管理時，要不斷創(chuàng)新管理的手段，加強不同類型頂板安全管理措施，做好綜合管理工作與監(jiān)督工作，及時更新設備與技術，提高安全管理的質量。