煤峪口礦綜采工作面冒頂防治措施探討

李建強

（同煤集團 煤峪口礦，山西 大同 037003）

1 工作面概況

煤峪口礦是同煤集團開采年代較早的一座大型礦井，具有90多年的開采歷史，開采方式為地下開采，礦區(qū)面積為15.1545km2，生產規(guī)模0.90 Mt/a。

81201工作面位于井田西部的S1背斜的東翼，延伸方向近W-E向，走向長度912 m，傾向長度145.5 m，傾角1°～4°，無次級褶曲；51201巷回采362m處遇一條正斷層F1，走向N-S，傾向W，傾角75°，落差1.5m，對回采影響較大。81201工作面開采煤層為14#層煤，根據地質資料，工作面區(qū)域內煤層總厚1.50～3.00m，平均1.90 m；有益厚度1.1～1.6m，平均1.4 m，中間厚兩端薄。工作面上部存在0.1～1.0 m煤層，工作面?zhèn)雾敒榛疑毩Ｉ皫r，厚度為0.10～0.80m，平均為0.40 m；直接頂為深灰色、灰色細砂巖厚度為5.59～6.43 m，平均6.01m。該工作面上覆為11#～12#層部分采空區(qū)，層間距5.8～13.5m，平均10.5 m回采過程中，工作面頂板管理不好，容易發(fā)生漏頂。工作面在回采至20 m、178 m、372 m、568 m、748 m，21201巷過上覆11#～12#層采空冒落區(qū)中間隔五個保護煤柱；51201巷正上方存在11#～12#層皮帶巷與軌道巷之間的保護煤柱。

2 冒頂現象

1）裂縫。對于采煤工作面的頂板裂縫而言，可細分為自然裂縫與采動裂縫，若隨采煤工作的逐步進行，頂板裂縫越來越大，也越來越明顯，這樣就越易引發(fā)頂板冒頂事故。

2）響聲。當煤層頂板壓力突然增大，煤巖體出現嚴重下沉發(fā)生斷裂現象時，工作面所用5600液壓支架便會出現劈裂聲，同時金屬支柱的活柱出現迅速下縮現象時，也會發(fā)出較大響聲，當聽到這些響聲時，便說明頂板冒頂事故即將發(fā)生，應做好相關防護措施。

3）離層。若在采煤作業(yè)中，發(fā)現頂板出現嚴重離層現象時，這也可推斷出將要發(fā)生冒頂事故。

4）片幫。當煤壁所受礦壓高于其所能支撐的安全范圍時，煤壁會出現更多的片幫煤，若煤壁片幫煤特別多時，這也可從某種程度上說明頂板可能會發(fā)生冒頂事故。

5）掉渣。當煤巖體頂板出現較嚴重的破裂現象時，便易出現頂板掉渣現象，頂板掉渣現象越厲害，可推斷出頂板壓力越大，這樣也就越易突發(fā)工作面冒頂事故。

6）漏頂。在發(fā)生大面積冒頂現象前，通常會出現嚴重漏頂現象，若不能及時處理這些漏頂現象，頂板煤巖體會發(fā)生更大的冒落，易引發(fā)重大冒頂事故，并釋放出大量瓦斯氣體，會對整個礦井的安全生產作業(yè)造成嚴重威脅。

3 冒頂原因

3.1 頂板管理不當

綜采工作面冒頂事故中有一半左右的冒頂事故是因頂板管理不到位引起的。如進行綜采回采施工時，沒有徹底清查浮矸及破碎頂板等便易引發(fā)冒頂事故。初次來壓，周期來壓期間，頂板管理方法不當。如頂板暴露面積太大，時間過長，加上頂板支護不當，都容易發(fā)生冒頂事故。

此外，所用施工設備陳舊、落后，施工技術不達標，工藝不合理，頂板管理不到位、不科學，礦工責任心不強等原因，都易引發(fā)冒頂事故。

3.2 頂板支護不到位

在采煤作業(yè)中，若未支護好煤巖體頂板，頂板發(fā)生了滑落現象，綜采回采施工中，支架的工作阻力以及實際可伸縮量未達到施工要求，支架未充分放穩(wěn)，支撐力不足等這些原因，都易使煤巖體頂板有效承載力出現不足現象而最終引發(fā)頂板坍塌，出現冒頂事故，影響礦井安全生產。

3.3 地質構造因素

該因素可以說是影響綜采工作面頂板穩(wěn)定性的內在因素，因隨綜采工作面開采深度的逐步加深，時常會突遇一些特殊地質構造，如陷落柱構造，頂板嚴重破碎松散，遇到斷層構造，褶曲構造等，這些特殊地質構造，會對煤巖體頂板的力學平衡現象造成嚴重破壞，易造成頂板巖體的內在應力很難釋放至底板巖體，巖體內在應力的長期積累，便易引發(fā)綜采工作面冒頂事故。同煤集團峪口礦的14#層412盤區(qū)81201工作面受地質情況變化的影響及自然條件不好的影響，加之81201工作面煤層中含有斷層、裂隙、軟巖、破碎帶等地質構造的影響，曾發(fā)生過頂板事故。

進行支柱拆除作業(yè)時，放頂線四周易發(fā)生受力不均現象，易出現冒頂事故。另外進行掘進施工時，若有較大的游離煤巖塊存在于煤巖頂板處時，在拆除支柱作業(yè)的過程中，在向采掘工作面推移這些煤巖塊的過程中，也易發(fā)生冒頂事故，如同煤集團煤峪口礦的14#層412盤區(qū)81201工作面易發(fā)生冒頂事故［1］。

一般情況下，進行巷道挖掘作業(yè)時容易把巷道四周的煤巖體破壞了，加之回采工作面機頭至機尾通常跨度較大，存在較大的支撐空間，進行支撐作業(yè)時，易出現支撐力集中現象。在該種情況下開展支柱更換作業(yè)時，較易引發(fā)頂板煤巖體松動問題，進而出現冒頂事故影響礦井安全生產，如同煤集團煤峪口礦的14#層412盤區(qū)81201工作面皮帶巷與回風巷也易發(fā)生冒頂事故。

對于一些特殊地質構造，如節(jié)理構造、裂隙構造、斷層構造以及褶曲構造等，它們本身就不是很穩(wěn)定，在開采這些地帶時，這些地帶的頂板便易發(fā)生破碎、開裂等問題，進而出現冒頂事故。通過對以往發(fā)生的工作面冒頂事故進行深入分析，人們發(fā)現頂巖超負荷承載，是造成冒頂事故的一重要原因。

3.4 受采動的影響

隨著同煤集團峪口礦81201工作面工作面開采的不斷推進，工作面的兩巷在回采期間不同程度地受到相鄰面采空區(qū)地壓活動的影響，會造成兩巷壓力較大，容易導致頂板事故。同時礦山壓力也易引發(fā)頂板事故。在進行采煤作業(yè)時，采場上覆巖層易出現移動現象以及非正常變形現象而形成礦壓，礦壓會嚴重影響頂板的穩(wěn)定性。在采煤作業(yè)中，煤巖體的初期來壓以及周期來壓都會帶來較大礦壓，若在采煤作業(yè)中，未弄清楚煤巖體的內部礦壓實際活動規(guī)律，未采用相關措施進行應對，會大幅增大綜采工作面出現冒頂事故的概率，以致嚴重威脅安全生產［2］。

4 預防措施

4.1 重視觀測工作面礦壓

老頂周期來壓步距以及來壓時間等都是影響冒頂事故的重要因素，在實際生產作業(yè)中，應對煤巖體的礦壓顯現規(guī)律進行全面深入系統(tǒng)的觀察，并應把實地觀測數據記錄清楚，如支架的實際增阻量情況及時間情況，活塞下沉量情況等。同時，人們可借助計算機軟件，來進一步科學、合理的分析這些數據，并最終得出切實可行的綜采工作面冒頂事故防治策略。

4.2 做好地質結構變化的預測工作

在影響綜采工作面安全生產的所有因素中，地質結構因素屬于一重要因素，對此，人們必須做好對全礦區(qū)各處地質結構的預測、探究工作，讓點報工作與月報工作充分結合，并做好地質結構變化情況實時預報工作，以根據實際情況，及時調整頂板支護措施，把各種綜采工作面冒頂事故都消滅于萌芽中。

4.3 強化工作面液壓系統(tǒng)管理

應做好液壓系統(tǒng)泵站的維修、保養(yǎng)工作，嚴禁液壓系統(tǒng)出現跑、冒、滴、漏現象，確保液壓系統(tǒng)的供液正常，壓力充足，以保障液壓系統(tǒng)的正常有序工作，與此同時，應確保開采作業(yè)能實現正規(guī)循環(huán)，以確保綜采工作面的日常推進作業(yè)更安全、更高效、更快捷。

4.4 最大限度的壓縮頂板暴露時長

在進行開采作業(yè)前，應詳細檢查綜采工作面伸縮梁護頂機構，應確保伸縮梁護頂機構可及時伸出，同時應及時、迅速移架，確保煤巖體頂板始終處于完整狀態(tài)，進而最大限度的消除工作面冒頂隱患。就實際生產現狀而言，人們常用帶壓擦頂移架的方式來更好的保障工作面頂板的安全性。

4.5 進行注漿（馬麗散）加固作業(yè)

因煤巖體通常所含孔隙與裂隙較多，這樣可借助煤層注漿作業(yè)來加固煤巖體。馬麗散胺脂高分子材料具有較強的可注性，可順利流入煤巖體所具有的細小裂隙。在把馬麗散注入巖體后，可讓其膠結巖體冒落區(qū)內的松散巖體，讓這些松散巖體整體化，這樣可使巖體的實際承載能力顯著升高，可很好的控制綜采工作面頂板垮落現象，更好的防治綜采工作面突發(fā)冒頂事故。

4.6 提升礦工自身業(yè)務素質

在實際生產作業(yè)中，通過提升礦工自身業(yè)務素質，讓他們的各項操作更標準，更規(guī)范，具有更強的責任心，這樣也可顯著減少礦井冒頂事故的發(fā)生。具體可通過對礦井進行理論與技能培訓，來使他們進一步認識綜采工作面冒頂事故的成因，危害性以及具體防治措施，同時增強他們的自我保護意識，以更好的防范綜采工作面冒頂事故。

5 結語

要想更好地防治綜采工作面冒頂事故，必須明確哪些地方易發(fā)生冒頂事故，了解冒頂事故原因，并采取相應措施進行防治。只有這樣才能更好地防止綜采工作面冒頂事故的發(fā)生，才能更好地保障礦井安全生產。