采煤工作面頂板事故的防治措施探究

張金其

冀中能源峰峰集團(tuán)新屯礦 河北邯鄲 056201

1 煤礦當(dāng)前形勢和預(yù)防頂板事故的重要性

在煤礦開采過程中，掘進(jìn)巷道頂板事故是最容易出現(xiàn)的安全事故。有數(shù)據(jù)顯示，煤礦頂板事故不僅發(fā)生率較高，危害也較其他事故大。這就要求無論是施工人員還是開采單位都應(yīng)該對此事故給予高度關(guān)注。若是在煤礦開采過程中出現(xiàn)事故通常都會給開采單位及施工人員帶來巨大的損失[1]。因此，必須了解造成頂板事故發(fā)生的條件，并進(jìn)行研究，以此制定有效的改善方案，盡可能的降低煤礦安全事故的發(fā)生。

2 頂板事故發(fā)生類型分析

（1）局部冒頂事故。局部冒頂事故是煤礦頂板事故的一種常見類型，通常發(fā)生在復(fù)合頂板斷裂部位，主要原因有老頂斷裂、支承壓力場明顯等方面。復(fù)合頂板采用薄層結(jié)構(gòu)，或是開采層埋藏深度、采高及開采寬度都較大，且采動應(yīng)力場高峰深入壁前方，出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)場，都會導(dǎo)致局部冒頂事故。（2）壓垮型頂板事故。壓垮型頂板事故，也就是頂板壓垮支架等大面積垮塌事故，常發(fā)生在直接頂及老頂大面積來壓過程中。在實際煤礦井下開采作業(yè)環(huán)境中，當(dāng)支架阻抗力不能與直接頂大面積運(yùn)動作用平衡，頂板就會發(fā)生沉降，支撐能力也隨之失去，這種情況下就會導(dǎo)致壓垮型頂板事故。另外，如果支架阻抗能力足夠平衡直接頂沉降的作用力，但如果允許壓縮量難以滿足老頂沉降至給定變形位置狀態(tài)的要求，同樣會導(dǎo)致壓垮型頂板事故的發(fā)生。（3）推垮型頂板大面積垮塌事故。這種類型的頂板事故主要也是發(fā)生在頂板來壓過程中，主要分為老塘推垮、向壁推垮和沿傾斜方向推垮三種情況。推垮動力來源于直接頂板自身、老頂裂斷來壓沖擊等方面。由于支架設(shè)計阻抗能力不足、支架架設(shè)質(zhì)量較差等原因，使得直接頂與老頂分界層之間或復(fù)合結(jié)構(gòu)直接頂分層間存在較大離層空間，導(dǎo)致失去層向運(yùn)動摩擦阻抗能力缺乏，從而發(fā)生推垮型頂板大面積垮塌事故。另外，老塘直接頂板冒落、直接頂板來壓或在老頂來壓導(dǎo)致下巖壁裂斷等也會使得直接頂或其下部分層處周圍出現(xiàn)割裂狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致該類型頂板事故的發(fā)生[2]。

3 采煤工作面頂板事故的原因分析

（1）當(dāng)出現(xiàn)巖層破碎帶、大斷層、斷泥層、巖體破碎、斷層上下盤礦體間出現(xiàn)節(jié)理縫隙等關(guān)于地質(zhì)的問題時會出現(xiàn)采煤工作面頂板事故；（2）個人安全意識不高、沒有完善的管理制度、管理人員沒有認(rèn)真負(fù)責(zé)、對施工質(zhì)量要求不嚴(yán)格、有頂板事故發(fā)生時沒有及時的查出原因等問題發(fā)生時會出現(xiàn)采煤工作面頂板事故；（3）實際采煤方法沒有根據(jù)設(shè)計進(jìn)行，在進(jìn)行施工過程中沒有按照相應(yīng)的順序進(jìn)行、對地質(zhì)勘察工作不重視、實際操作技術(shù)以及水平不達(dá)標(biāo)、礦壓觀測不認(rèn)真或者未進(jìn)行等等因素，均會導(dǎo)致在采煤工作面中出現(xiàn)頂板事故；（4）在進(jìn)行煤礦采煤工作面的過程中，常常會出現(xiàn)破碎帶、地質(zhì)構(gòu)造帶、落差大的正逆斷層等，在對這些區(qū)域進(jìn)行采煤工作時，一定要特別注意進(jìn)行安全防護(hù)，在這些區(qū)域，尤其是在斷層面區(qū)域，發(fā)生坍塌事故的幾率是非常大的。（5）矸石出現(xiàn)兩頭尖與中間粗、頂板特別像魚背結(jié)構(gòu)的鍋底矸子、鑲嵌頂板、逆斷層每頂鑲嵌等，當(dāng)頂板是以上幾類情況時，它的主要原因一般是由于直接頂與頂板母體巖層不能夠相連接，這幾種鑲嵌頂板的粘附力比較小，穩(wěn)定性比較差，特別容易發(fā)生從母體巖石中掉落的情況。一般在靠近煤壁側(cè)出現(xiàn)鑲嵌頂板冒頂事故的幾率最大，一般是在炮后、煤機(jī)割煤后、支架未建立支護(hù)時會在煤壁側(cè)發(fā)生鑲嵌頂板冒失事故。

4 煤礦采煤工作面冒頂?shù)念A(yù)防措施

4.1 根據(jù)地質(zhì)條件采取的安全措施

在煤礦采煤實際工作之前，需要制定一個相關(guān)的預(yù)防措施。由于煤礦事故發(fā)生是具有突發(fā)性，但是可以根據(jù)采煤工作進(jìn)展情況，大致推算出采煤工作面頂板事故發(fā)生的規(guī)律，同時，對地質(zhì)進(jìn)行勘察，從而做好預(yù)防工作。根據(jù)現(xiàn)場工作情況進(jìn)行支架的防護(hù)工作，要保證支架能夠起到最好的作用。與此同時，為了能夠使采煤的技術(shù)含量能夠有所提高，相關(guān)工作人員要提升采煤機(jī)械化程度，特別是對于支護(hù)工作方面的機(jī)械化程度的提升，同時，這也能夠在一定情況下降低人員傷亡率。

4.2 對工作人員所采取的措施

對相關(guān)工作人員進(jìn)行安全防護(hù)教育，加強(qiáng)相關(guān)工作人員對巖層的認(rèn)識，對相關(guān)工作人員進(jìn)行相關(guān)工作知識特別是對頂板安全管理技術(shù)的培訓(xùn)、考核，這些都能從一定程度上預(yù)防事故造成的危害，同時還有定期對工作人員的技術(shù)能力進(jìn)行監(jiān)督與審查。由于在煤礦工作中發(fā)生才沒工作面頂板事故的幾率是比較大的，所以相關(guān)工作人員一定要具有超強(qiáng)的安全意識，在發(fā)生事故時能夠?qū)ψ陨淼陌踩峁┍Ｕ蟍3]。

4.3 優(yōu)化采煤工序

預(yù)防采煤工作面頂板事故發(fā)生最有效的方法是優(yōu)化采煤工序，這種方法相對于其他幾種辦法影響是比較大的。比如，對于爆破處或采煤處一定要選擇科學(xué)高效的支護(hù)工序；在采煤工作中質(zhì)量評估以及驗收工序是比較重要的，相關(guān)工作人員一定要特別注意這兩方面，一定要從根本上避免偷工減料的現(xiàn)象以及使用不合格材料的現(xiàn)象，進(jìn)而從最大程度上降低頂板事故發(fā)生的幾率。優(yōu)化采煤工序不僅可以降低采煤工作面頂板事故發(fā)生的幾率，同時也能夠給采煤工作人員提供一個較為安全的環(huán)境。

4.4 提升采煤技術(shù)與工藝

要不斷地根據(jù)開采煤層的實際情況以及生產(chǎn)條件來對采煤的技術(shù)以及工藝進(jìn)行更新，從而降低頂板事故發(fā)生的幾率。比如，①采取現(xiàn)代化信息技術(shù)，將24h對采煤工作進(jìn)行實時監(jiān)控，并且設(shè)置警報裝置，在發(fā)生事故時可以及時的消除危險；②除此之外，還可以運(yùn)用計算機(jī)模擬技術(shù)，這一技術(shù)可以提前大概預(yù)知頂板存在的各種安全隱患，從而可以提前做出預(yù)防措施，這樣也可以從一定程度上降低頂板事故發(fā)生的幾率；③從根本上提升采煤工作人員的技術(shù)，從而使整個采煤技術(shù)的質(zhì)量與水平有所提高。

5 結(jié)語

采煤工作面頂板事故的發(fā)生是有規(guī)律的，因此在采煤過程中要遵守地質(zhì)條件，防止頂板事故，在采煤過程中加強(qiáng)采煤工作面的頂板管理，提高工人的技術(shù)能力，以頂板的定期檢查和維護(hù)、安全、經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量為第一位。