采煤工作面顶板管理及其措施研究

采煤工作面顶板管理及其措施研究

马骥贵

中煤华晋集团韩咀煤业有限公司 山西省 042100

摘要：为了实现经济的快速发展，我国每年都进行大规模的煤炭开采。然而，随着采煤的大量开采出现的安全事故也不断增加，造成了人力、物资、财力的损失同时也带来了社会问题。在煤矿开采中，主要的危险因素是矿山压力，特别是在复杂的地质条件下安全危险越来越明显。因此，煤矿安全管理是防治事故的核心。根据调查煤矿事故一半以上是由顶板塌陷引起的。下文分析了工作面事故的类型和原因，提出了相应的改进策略。

关键词：煤矿开采；工作面；顶板管理

在煤炭资源开采时，煤矿企业都应该把安全放在首位。由于各种原因，中国煤矿安全事故仍然频频发生，给煤矿企业带来了巨大的经济损失。从煤矿事故发生的频率来看，顶板事故在煤矿六大事故中发生的次数最多，对煤矿的安全生产构成了严重的威胁。煤矿开采是在地层中进行的，在地应力的作用下岩石会被破坏，从而引发顶板事故。煤层地质条件存在很大的不确定性，导致顶板事故发生频繁，但顶板事故的发生仍具有规律性。经过统计发现，大多数顶板事故是由于管理不善造成的。因此，必须采取有效的措施减少顶板事故的发生，这就要求对顶板进行安全管理。本文重点分析了引发顶板事故的原因，并提出了一些预防采煤工作面顶板事故的措施，可以为相关技术人员提供一定的参考。

1工作面顶板事故原因分析

1.1采煤方法不合理

在布置工作面时，工作面所受的水平应力较高，导致煤矿开采时工作面的顶板应力急剧增加，从而引发顶板事故。这主要是由于在设计工作面时，忽略了构造应力对煤层开采的影响。在煤矿开采时，工作面两端预留的空间过大，在工作面中部很容易出现较大的应力集中现象，当应力超过顶板的承载能力后顶板就会断裂，发生冒顶事故。在对工作面顶板进行强制放顶时，放顶的距离过小缺乏对顶板的有效控制，当液压支架回撤时，很容易出现顶板垮落的情况。此外，顶板的完整性也是造成冒顶的主要原因，由于液压支架的工作阻力过大，导致工作面顶板被击碎，在液压支架移架时很容易出现冒顶现象。

1.2工作面顶板安全管理不善

在进行工作面管理时，需要按照顶板的类型对其进行分类，即顶板可以分为极难垮落顶板、易垮落顶板、中等垮落顶板和塑性弯曲顶板。极难垮落顶板一般是指煤层的老顶，在煤层开采后不易垮落；而易垮落顶板指的是煤层直接顶，在煤层开采时随采随落。由此可见，顶板的垮落不仅与顶板类型有关，还与液压支架的移动有很大的关系。通过大量现场统计资料可以发现，导致顶板事故的原因有以下几个：1)在没有支护的条件下发生冒顶，在工作面回采期间，有一部分顶板处于未支护状态，由于矿山压力的作用，这部分顶板容易垮塌，引发冒顶事故。这就要求工作面回采时尽量缩小空顶距。2)支护刚度不够，导致巷道在回采期间因承受较大的支承压力而出现破坏。这种破坏比较常见，要求巷道支护时考虑到动压的影响。3)顶板长距离悬而不垮，在开采到一定距离时会突然垮塌并释放大量的能量。这是由于顶板为厚而坚硬的岩层，垮断需要吸收大量的能量，这种情况对工作面的破坏是毁灭性的，需要采取强制放顶措施予以避免。

2加强工作面顶板管理的措施

2.1做好安全教育及技术培训工作

煤矿开采工作者要对矿山结构和煤矿开采安全施工进行全面深刻的学习，尤其是顶板的安全管理。因此，煤矿企业应该加强安全教育和安全知识培训。培训完成后有必要进行必要的考试考核，并发放上岗合格证，以保证参加煤矿生产的工作人员具备最基本的职业技能的专业素质。同时，煤矿企业应该贯彻以人为本的管理理念，将人力资源视为企业发展的重要基础，全面认识到施工人员素质、安全生产和经济效益之间的内在关系，加大对工作人员专业素养的培养，进而保障安全生产。

2.2通过措施体系的完善，强化安全管理工作

从实际情况看，事故是影响煤矿生产的重大灾害，涉及管理者。意识到预防和预防事故的重要性，为了消除额外的安全风险，必须在建立后严格执行该制度，确保每位员工的安全。此外，在煤矿要建立安全管理机构，加强领导。必要时，成立安全生产监督管理部门，对现场进行安全检查。采煤机截煤后，支架与吊杆之间应严格按有关规定进行一定的间隙。浮桥的一部分必须确保梁的顶部与实际顶部相连，并且不能保持一致。检查支架质量时，要保证泵站有一定的液压保证支撑。充分的支撑和避免使用损坏的支柱工作面天线必须确保严格控制距离和柱间距。

2.3加强采煤工作面的顶板支护

经过大量数据统计发现，顶板事故多发生在一些地质构造异常区域，在这些区域矿山压力异常高，而且岩体的完整性非常差。因此，在这种情况下，应该详细勘察工作面前方的地质构造，并制订相应的应对措施。在通过这些区域时，通常应该加强支护，在液压支架上铺设金属网，抑制破碎岩体的垮落。为了保证支护施工安全，应该由有丰富经验的采煤工程师指挥。在进行支护时，要严格控制空顶作业的时间和区域。支护完成后，应该对支护的整体情况进行检查，排除存在的安全隐患。与此同时，在进行工作面回采时，应该放慢速度，以减小工作面回采对构造区域的影响。

2.4预测矿山压力，提高顶板管理的有效性

顶板管理的主要内容是消除矿山压力对回采安全性的影响，这就要求准确预测矿山压力的变化趋势以及覆盖的范围。由于矿山压力是动态变化的，其大小和覆盖面积不仅与上覆岩层的厚度有关，还与工作面的推进速度、开采方式以及采用的支护方式有关。因此，通过预测矿山压力的变化情况，就可以了解顶板的实际情况。实际上，预测矿山压力不需要获得很精确的数据，只需留意矿山压力是否存在异常即可，主要是通过顶板的垮断声、液压支架的工作状况来判别。为了提高顶板管理的有效性，应该注重以下几方面：1)必须有可靠的顶板管理技术人员，能根据现场的实际情况对顶板的状态进行判断，判断其是处于垮断状态还是处于悬而不垮的状态。2)必须保证对顶板支护的有效性。支护的有效性不仅是指设计的有效性，还要满足一定的动载需求。3)一定要符合煤矿安全规程要求。若没有批准，相关工作人员不能私自变动顶板管理措施，明确顶板管理中的质量要求。

2.5以事故树原理促进安全管理工作的开展

事故树就是从结果到原因来寻找分析总结与事故相关联的各个因素之间的逻辑关系。利用事故树可以准确的找出事故发生的原因，在生产过程中即根据相应的生产工艺流程和主次顺序来寻找生产作业过程中所存在的问题，并对生产环节中的危险源和事故源做出预测分析评价，以便制定相应的决策措施。采煤工作顶板的安全管理中，采用事故树原理实现对事故源的分析与控制是十分有必要的。但是，对于事故树在煤矿顶板安全管理上的应用，需要对顶板工作全面熟悉，且具有相当丰富的工作经验。如果整个事故树过于庞大，则会对系统的定性定量分析造成一定程度上的干扰。因此，需要对煤矿作业人员进行综合培养，以准确操控事故树，以推动煤矿安全生产工作。

3结语

综上所述，煤矿顶板管理的技术含量很大，必须严格防止顶板事故的发生。实施相应措施，提高顶板管理的技术水平。

参考文献

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［2］张金宝，武建领，张振南，等.采煤工作面顶板安全管理及预防措施研究［J］.中外企业家，2019(9)：116.

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