工作面顶板控制问题及处理方法研究

工作面顶板控制问题及处理方法研究

杜顺才

开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司  河北 唐山 063000

摘要:冲击地压主要是由地质因素和开采技术综合作用的结果。经鉴定宽沟煤矿煤层具有弱冲击性，顶底板具有强冲击性。顶板的强冲击主要是由于顶板具有坚硬，厚度大及不易垮落的特点。再加上工作面属于综放开采，采空区极易形成较大的空壳，引发二次灾害。针对宽沟煤矿冲击地压发生的应力主要由岩体的重力和构造残余应力组成。经过市场现场统计分析，煤岩的冲击倾向性越大，发生冲击地压的可能性就越大。煤的强度越大，弹性越好，冲击倾向性就越高。顶板岩层越坚硬，越容易诱发冲击地压。

关键词：放顶煤；工作面；顶板控制

引言

随着科学技术的不断发展，采煤技术也获得了不小的提升，尤其是综采放顶采煤技术的广泛应用，推动了采煤工作水平的不断提高。煤矿顶板事故是较为常见的事故之一，一旦发生，不仅会对操作人员和机械设备造成威胁，还可能引发一系列的次生事故，例如，瓦斯事故和机电事故，进而给企业造成严重的经济损失。因此，为了保障煤矿开采工作的安全进行，需要结合煤层的实际情况，对放顶煤工作面顶板采取科学合理的控制措施，将其沉降量限制在合理的范围内，确保其始终处于稳定的状态，进而创造良好的开采环境，促进开采工作水平的不断提高，为企业带来良好的经济效益。

1 煤矿顶板岩层分类

在煤矿井下开采掘进工作中，开展工作面支护主要是为了有效抑制煤矿工作面围岩变形等问题，保障煤矿井下开采作业具备更加安全的空间，有助于提高煤矿开采作业效率。第一，伪顶岩层一般分布在煤层上部，其岩层厚度较小，容易出现垮落等现象。当煤落时也会引发整块岩层坍塌等问题，伪顶岩层的厚度一般在 0.3~0.5m 之间。第二，直接顶岩石通常分布于煤层和伪顶岩石的上部，最常用的直接顶岩石机构为泥质页岩、页岩和砂岩的组合。在安装时撤回工作面支架过程中，容易造成的直接顶板岩层倒塌情况。第三，老顶通常位于最上部，与直接顶岩石之间会保持相当间距。老顶底层则通常拥有很大的厚度，且坚硬程度也较高，大多为砂岩、石灰岩和砂砾岩所组成。煤层通常不会跟随着直接顶的岩石剥落，因此能够在采空区保留足够的悬露空间。根据顶板管理角度也可以分成松软、一般和硬质顶板，而根据具体的特征进行管理也可以让管理工作更为科学。

2 工作面顶板管理存在的问题

2.1 由于地质变化混合支护导致的冒顶事故

在组织开展井下采掘进工作过程中，如果支撑力缺乏均衡性，一旦顶板下压，必然会导致冒顶事故问题出现，最终对施工人员的安全造成了较大威胁。针对这一问题，诱发的原因有很多。一方面，矿井巷道的支护材料以及形式存在的差异较大，有的支柱力比较大，而有的支柱力则相对较小。顶板下压时，很容易出现受压不均衡的现象，最终导致支柱被推倒，进而引发顶板暴露问题，造成的后果极为严重。另一方面，由于地质发生了一定变化，使得顶板遭到破碎。在这种情况下，相关人员如果不能及时地进行支护管理，必然会导致安全事故发生。当然，在对顶板放置过程中，如若应用的方式方法不合理，不能严格按照流程进行，也会引发这一问题。

2.2 煤矿井下采煤工作方式的影响

在进行采煤工作的过程中，工作方式也会引起不同程度的顶板安全事故，并且不同的工作方式可能引起的顶板事故也是不同的。比如在进行采煤工作的过程中，支护不及时导致冒顶、爆破的炮眼设置不合理、爆炸药量不合理等，都会引发不同程度的顶板安全事故，带来一些直接或者间接的损失。随着煤矿开采工作不断深入，地下环境也变得更加复杂，不可控因素也因此而增加。在煤矿开采期间，顶板设计如果没有随着煤矿开采环境变化而做出相应的优化和调整，这样势必会对煤矿开采质量效果产生干扰和影响，导致顶板作用效果难以充分有效发挥出来。

3 工作面的顶板支护管理对策

3.1 强化稳固煤层的顶板管理

采煤工作面稳定煤层顶板支护，必须按照有关要求和规定组织开展管理工作，确保质量。在顶板支护管理中，覆盖的内容主要体现在两个方面，一是定期维护，二是质量验证。在质量验证过程中，在保证支护煤层稳定、整齐的基础上，必须与底板合理连接，充分掌握超前支护和端部出口支护等多种支护方法。同时，在对管理工作开展和进行过程中，需要对采煤工作面的初次放顶工作予以高度重视，以便各个部分以及构件在连接期间能具有较强的契合度，不会出现任何问题。在放顶操作期间，应该结合实际情况，有针对性地制定应对办法，保证能将责任落实到个人，增强工作人员的管理意识，让其能充分认识到自身工作的重要性，以便在问题出现时可以在第一时间解决和处理。在具体工作开展环节，应该有有效的对顶板动态仪进行利用，认真地观测超前支护压力变化情况，确保在全部达到标准之后才能结束工作。

3.2 提升煤层顶板的稳定性

为了解决回采工作面顶板管理问题，减少企业的经济损失，采煤单位可以制定措施，提高回采工作面的顶板稳定性。煤炭开采是一个高风险行业。煤矿的实际开采过程会受到各种外部和内部因素的影响，因此煤矿的开采队必须严格按照相关规定进行开采，以确保开采安全。在煤矿实际采掘过程中，煤矿企业要严格依据煤矿安全生产的指导方针，做好采掘前顶板支护的施工、产品质量认证、检查和保养工作，时刻保持顶板的结构完好度和稳定性，在第一时间解决顶板管理过程中存在的问题，并以此保持了矿井顶板的稳定性，为今后的矿井采掘与管理提供了良好的基本条件。除做好顶板支护的施工与维护管理之外，相关管理人员还必须做好对特殊点的保护管理工作，并要及时进行适当的保护管理措施。在进行了支护作业以后，要设置专业的技术人员对顶板保护情况做好定期的检测与保养工作，以保证顶板支护管理质量。

3.3 加强技术管理

在煤矿井下采煤工作面顶板工作中，技术也是非常关键的要素，应用的采煤工作顶板技术会对于顶板的安全性能产生直接的影响。对于煤矿顶板事故而言，顶板技术应用不合理，或者顶板管理方式不恰当，都会导致煤矿顶板事故的发生，并且这也是煤矿顶板事故发生的主要原因之一。因此，在进行采煤工作面顶板管理的过程中，应当加强技术的管理。对于不同的煤矿企业而言，采取的技术管理措施也是不同的。煤矿企业在进行技术管理的过程中，应当与自身的实际情况结合起来，对于顶板技术进行科学的分析，并且安排专门的监督管理工作人员开展全过程的监督管理，以便于及时发现在开采过程中存在的问题，并且及时进行有效的处理。对于在开采过程中，采煤工作面顶板存在的安全隐患，也应当由专业的技术人员进行判断和解决，从而有效减少顶板安全事故的发生。

结束语

综上所述，在具体的井下采掘工作开展过程中，加强对顶板的管理和维护，除了能提升工作效率和质量之外，也可以让井下施工人员的生命安全得到保护。因此，为了能让井下工作开展得更加顺利，相关人员在具体工作期间，应该结合实际情况，加强对现代化先进技术的利用，采取科学的手段，合理制定顶板支护管理措施，并对相关机制进行完善，保证顶板管理有效性在增强的同时，作业环境也能越来越安全。

参考文献

[1] 金桃,张科学,秦征远,等.综放工作面端头顶板稳定性分析及控制[J].煤炭技术,2015(11):29-32.

[2] 杨晓永.采煤工作面顶板安全管理及事故预防措施研究[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(6):73-74.

[3] 张磊.煤矿采掘工作面顶板管理问题的处理方法探析[J].内蒙古煤炭经济,2021(12):141-142.