煤矿井下采矿顶板管理探析

煤矿井下采矿顶板管理探析

宋连洪

1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039； 2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037

摘要：作为中国重要的不可再生性能源之一，煤炭不仅能够转换为热能、动能等为居民的生活及各企业生产提供动力和能量，同时也可以有效带动中国经济发展，促进整体经济不断发展，是促进中国社会文明进步的重要条件[1]。但由于煤矿井下情形多样，地势复杂，因此必须加强对矿下顶板管理。但由于受到部分开采或其他因素的影响，导致顶板冒落、冒顶等情况时常发生，不仅严重影响井下采矿的质量和效率，更重要的是极易对采矿人员和相关人员的人身安全造成威胁。因此，中国各地区政府及相关煤炭开采部门必须加强对顶板事故的重视，分析事故发生情况及原因，以保证从根本上提高对顶板的管理水平，确保采矿作业能够顺利进行。

关键词：煤矿工程；井下采矿；顶板管理

1煤矿发生的事故

1.1冒顶事故

煤矿井下采矿冒顶事故主要包括大型冒顶事故和局部冒顶事故。其中大型冒顶事故预兆主要包括以下几类：①项板预兆。当顶板发生断裂或是直接与老项板层出现离层现象时会产生断裂声。当老顶板与上方岩层发生断裂或出现离层现象时通常会产生类似闷雷的声响。当顶板岩层发生破碎时，通常会伴随着掉渣，同时当出现人工巷道发生大量煤渣或碎矸石时，出现冒顶的几率相对较高。顶板会由于顶板下沉或地质构造而生成裂缝，可以采用在裂缝中插入楔子并观察楔子是否出现掉落或松动来判断顶板是否生成裂隙。顶板在发生冒落前通常会出现离层现象，在进行顶板的离层检查中通常会采用问顶方法，当采用问顶法检查时顶板的声音清脆，则表明顶板不存在问题，若顶板出现空洞响声则表明上下岩层之间发生脱离现象。②支架预兆。在采用单体液压支柱时，支柱损坏量相对较多，使用金属支架时支架容易出现变形，支架主体易被压坏，采用木支架时支架容易出现折断现象和压劈现象。③煤壁预兆。当冒顶前压力不断上升时，煤层会出现变软现象，同时片帮的不断增加，使得电钻打眼更省力，且煤机进行切割时也不会感到较大负荷。

1.2支护的变化

支柱及支架在安全生产中占据着重要作用，往往在出现采面顶板事故前它们就会发生变化。通常表现为单体液压支柱的损坏程度大于平时，这种情况的发生预示着发生大型采面顶板事故的概率会很大，因此，在井下采矿时要时刻注意支柱和支架的变化，从而及时接收信息，采取相应措施，保障生产安全。

1.3煤层壁的变化

除上述预兆，还可以通过矿井压力来进行判断，根据以往经验，在采面顶板事故发生之前，矿井压力都会突然变大，在巨大的压力下，被开采的煤层煤质会变得柔软，在开采时就会很省力，也更容易，一旦出现这种情况，采面顶板事故发生的可能性就很大。事故发生都是有预兆的，因此在生产过程中要时刻注意各种因素和征兆，通过捕捉征兆以及时发现问题，保障及时地撤离，从而避免人员伤亡。

2顶板事故发生的主要原因

2.1地质结构产生变化

由于中国地质形式复杂多样，地下环境也皆有不同。而中国部分地区煤矿区在形成期间对地下构造造成影响并产生破碎带，如果在该地区进行开采，则容易使地质发生塌陷等情况，而其节理和层理在发育期间容易对顶板的稳定性造成破坏，使顶板出现冒顶情况，导致安全事故发生。

2.2人员自身专业能力较低

a)由于井下开采人员缺少相关采矿能力或能力较低，并且未按照相关管理制度采矿，在开采过程中极易因采矿步骤不当而出现误碰顶板等情况，导致顶板松动等，增加顶板冒落情况发生的几率；b)在采矿前相关检查人员应到地下对煤矿整体情况进行全面检查，只有确定没有问题后方可进行开采。但由于有些检查人员的疏忽大意，未对煤矿地区进行无死角全面检查，导致矿内存在较大安全隐患，提高了顶板事故发生的几率[3]。

2.3设备不齐全开采过程不合理

1. 部分煤矿开采作业部门资金不够充足，设备未能及时更新，其中支架等设备因其使用年份较长或养护不充分，存在配置不齐全等情况，而在支架架设过程中没有采用科学合理的方式，使支架的作用无法充分发挥出来，导致发生冒顶事故的几率增大；b)由于部分单位在没有获得国家相关文件允许的情况下私自开矿，或在开采过程中凿岩爆破等步骤顺序不合理，导致岩石层及地上结构出现变化，并因爆破位置及过程不合理而出现裂缝、碎裂等情况，使顶板事故发生。

3优化煤矿井下采矿顶板管理

3.1做好顶板压力测试与观察

井下作业一定要做好矿井下压力的监测工作，做好实时监测并及时记录数据；做好顶板活动规律的监测与观察，并做好相关记录。对于生产部门，要配备相关设备用来预测矿井压力，保证开采过程中可以时刻了解矿井压力的变化，从而为安全生产提供强有力的保证。一旦人员进入井下作业，要严格执行地质预测制度，对于顶板可能出现的问题要做好科学的防治措施，随时应对可能发生的事故。同时要做好对巷道的合理布置，在井下工作人员要科学合理安排，防止人为原因造成压力集中或地压改变。

3.2加强安全出口管理

井下作业一旦发生危险，就要进行紧急撤离，因此井下采矿中的安全出口管理是重中之重，它是员工逃生的希望，因此在井下开采过程中，不能忽视安全出口的重要性，要加强对安全出口的管理，配置专职人员管理和维护安全出口，并定期对安全出口进行相应的安全检查，以保证出口畅通及安全，为安全生产提供保障。在日常生产中，要对支护进行检查，特别是对于一些特殊的、重要的支护，它们关系到整个井下的安全，因此要定期维护，检查采面顶板安全质量问题，排查一切细小的危险和隐患，从而保障采面顶板安全，为安全采矿奠下坚实的基础，提供强有力的保障。

3.3切实加强掘进工作面顶板的管理

在煤矿井下掘进巷道时，应加强顶板管理，杜绝掘进工作面冒顶的发生。严禁在工作面进行空顶作业，必须确保金属前探梁使用，同时在进行爆破前，应当采取相关防护措施，对于爆破过程中损坏的支架应当立即进行修复。对于巷道的支护，应当充分考虑掘进头性质来选择巷道的支护方式。在进行煤矿井下采煤时，当掘进头遇到层理裂隙发育的岩层或者断层褶曲时必须缩短棚距；同时，为了有效增强巷道对围岩的支护能力，应当选择具有较高支护强度的支架。在选择支架型号时，应当保障支架具备一定的初承力，有效防止围岩与支架出现空顶或空帮现象。在进行巷道老支架替换时，需先将老支架进行拆除后方可进行新支架的架设。当煤矿巷道中存在水患时，应当注重巷道的日常检查，当煤矿巷道出现异常水患时，应当采取有效的探放水措施。当煤矿巷道出现透水征兆时，应当及时撤离相关工作人员，同时立即采取相关措施进行处理。

3.4加强对构造带的特殊支护

对煤矿的地质构造带要全面掌握和了解，在预知可能出现的事故前，做好现场的防护措施，并要求现场的工作人员注意可能出现的故障和突发状况，在开采过程中，要有监理人员全程跟踪，做好安全保障工作。工作人员在工作过程中，要严格按照规章制度作业，做好自身的安保措施，听从队长的指挥与领导，一旦在工作中遇有突发状况或危险情况及时向队长报告。当遇有大型冒顶事故时，要做好清理退路的准备，确保逃生道路顺畅，保证人员的生命财产安全。井下作业情况复杂，对于不遵守规章制度，擅自行动的人员要给予严厉惩处。

综上所述，对煤矿井下采矿顶板管理的相关问题进行探析，通过对煤矿顶板事故发生征兆及发生事故的原因进行分析，提出了顶板管理的相关安全措施。加强顶板管理不仅需要完善的技术手段，还需要严格的管理措施。对于矿井作业现场，要做好安全检查，对发现的隐患及时做出整改，建立健全管理机制，从而保证矿井安全生产。

参考文献

[1]郭志明.煤矿井下采矿顶板管理探讨[J].现代工业经济和信息化,2014,23:30-32.

[2]王龙彬.煤矿井下采矿顶板管理分析[J].内蒙古煤炭经济,2015,01:38+105.[3]胡俭.分析煤矿井下采矿顶板管理的要点[J].科技视界作者简介：宋连洪（1985-），男，本科，工程师，2013年毕业于重庆大学，主要从事矿山安全监测监控技术研究与技术推广工作。