試析煤礦掘進(jìn)工作面常見(jiàn)冒頂事故的原因及防治措施

（同煤集團(tuán)軒崗煤電有限責(zé)任公司梨園河煤礦 山西 034100）

引言

煤炭是我國(guó)不可或缺的能源之一，煤炭產(chǎn)業(yè)也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要構(gòu)成部分，其對(duì)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)有著巨大的積極作用。但是，煤炭的挖掘工作有極大的危險(xiǎn)性，且時(shí)常出現(xiàn)各種安全事故，比如水、瓦斯、火、粉塵、冒頂事故等，其中冒頂事故的頻率最高，且危害性、死亡率都比較大。為了降低煤炭產(chǎn)業(yè)安全事故的發(fā)生率，保證煤礦工作人員的生命安全，對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面冒頂事故的原因進(jìn)行分析十分必要。

1.煤礦掘進(jìn)工作面常見(jiàn)冒頂事故的原因分析

(1)施工制度不健全

未曾嚴(yán)格遵守敲幫問(wèn)頂機(jī)制，對(duì)于危巖懸矸也沒(méi)有實(shí)時(shí)、快速、完全的處理，在實(shí)際挖掘過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)違反規(guī)定、違反制度的行為。并且，也未曾對(duì)隱患性較強(qiáng)的危巖建立強(qiáng)力有效的支護(hù)體系，這大大增加了危巖下墜掉落的可能性，對(duì)煤礦工作人員的生命安全帶來(lái)了極大的威脅。比如二十世紀(jì)九十年代中期，我國(guó)安徽省淮北市的塑里煤礦在施工過(guò)程中，進(jìn)行過(guò)打眼放炮操作之后，發(fā)現(xiàn)頭頂上某個(gè)棚上的梁子墜落了一個(gè)，左幫棚的腿子也受炮影響出現(xiàn)了移位。在之后的扶棚環(huán)節(jié)，工作人員察覺(jué)到迎頭頂板表面出現(xiàn)了裂紋，于是對(duì)著裂紋部位用釬子杵了一下，發(fā)現(xiàn)頂板沒(méi)有任何異動(dòng)，就繼續(xù)操作，然而沒(méi)過(guò)幾分鐘，后頂板猛然掉落一塊大概35cm厚，2m×2m的矸石，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)一人死亡。

(2)支架安裝不科學(xué)

在選擇巷道支架時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)圍巖條件、地質(zhì)條件予以實(shí)地勘察，然后對(duì)兩者實(shí)施合理有效的支護(hù)體系，方能確定巷道支架。如果巷道支架缺乏足夠的支撐性能，或者是支護(hù)體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)不密集，亦或者是棚腿架構(gòu)建的位置是浮煤及浮桿上，導(dǎo)致支架頂部與兩幫未曾經(jīng)過(guò)背實(shí)，那么整個(gè)棚架就極易出現(xiàn)不穩(wěn)固、不完整的情況，一旦頂板遭受負(fù)荷超出限制范圍時(shí)，支架就會(huì)出現(xiàn)坍塌、壓（推）垮現(xiàn)象，從而發(fā)生冒頂事故[1]。比如我國(guó)某煤礦，其所應(yīng)用的金屬拱形支架與其圍巖、地質(zhì)等條件完全不符，隨著施工的不斷進(jìn)行，頂板所承載的壓力也越來(lái)越大，卡纜也開(kāi)始有所松動(dòng)，而迎頭新構(gòu)建的多個(gè)拱形支架在接頂位置不符合設(shè)計(jì)所要求的嚴(yán)實(shí)度，這對(duì)拱形支架的穩(wěn)固程度有很大不利影響。此時(shí)，有壓力突襲頂板，一塊長(zhǎng)寬高分別為5m×3m×2m的大塊危巖直接冒落，發(fā)生了冒頂事故，不僅壓垮了多個(gè)拱形支架，還導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)2人死亡。

(3)地質(zhì)出現(xiàn)變動(dòng)

當(dāng)在煤礦掘進(jìn)工作面遭遇壓力密集地帶或斷層破碎地帶等不良地質(zhì)時(shí)，若是并未在施工前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)對(duì)該狀況展開(kāi)預(yù)判，也未曾對(duì)該狀況建立合理有效的支護(hù)結(jié)構(gòu)，那么就會(huì)發(fā)生煤礦冒頂事故。譬如：在對(duì)某煤礦的運(yùn)輸順槽進(jìn)行挖掘時(shí)，事先未曾對(duì)斷距3.9m的正斷層進(jìn)行充分考慮，當(dāng)煤層于正斷層處越來(lái)越薄，掘進(jìn)工作面也產(chǎn)生了抽冒問(wèn)題，相關(guān)工作人員方對(duì)該問(wèn)題實(shí)施了撞楔的方式來(lái)繼續(xù)施工。在爆破之后，迎頭第一架棚腿受到影響出現(xiàn)了變形，然而工作人員卻并未及時(shí)予以處理，直至掘進(jìn)工作面快要觸碰到正斷層時(shí)，巷道頂板無(wú)法承受住突如其來(lái)的強(qiáng)大壓力，最后發(fā)生了冒頂事故，導(dǎo)致多個(gè)工作人員出現(xiàn)了傷亡。

(4)因爆破點(diǎn)定位不準(zhǔn)確而致使支架坍塌

對(duì)爆破而言，炮眼的部署、炸藥量多少、爆破標(biāo)準(zhǔn)步驟都至關(guān)重要，無(wú)論哪一個(gè)不合理或者不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)對(duì)巷道支架產(chǎn)生極大的影響。而支架受到爆破影響就會(huì)出現(xiàn)歪斜問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接被崩倒，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)重大冒頂事故。在2001年下旬，某煤礦施工團(tuán)隊(duì)在對(duì)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行施工時(shí)，巷道支護(hù)體系選取的是2.4m×2.4m×2.4m的工字型鋼棚，迎頭下半部分產(chǎn)生了破0.9m的底板巖石。在第一次進(jìn)行爆破時(shí)，并無(wú)異常發(fā)生；第二次爆破令爆破人員放松了警惕，沒(méi)有按照相關(guān)規(guī)章制度執(zhí)行，爆破點(diǎn)的位置與煤礦爆破圖紙不符，順序也極為混亂，最后致使數(shù)十架棚子被震倒，發(fā)生了大約2.6m的冒頂事故。

2.冒頂事故發(fā)生的規(guī)律性研究

(1)煤礦掘進(jìn)冒頂事故發(fā)生時(shí)的征兆

通過(guò)對(duì)大量煤礦冒頂事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該事故出現(xiàn)前的預(yù)兆有：

①掘進(jìn)巷道產(chǎn)生冒頂時(shí)，頂板會(huì)出現(xiàn)沉降、結(jié)構(gòu)斷裂等問(wèn)題，導(dǎo)致支架防護(hù)體系的負(fù)荷明顯加強(qiáng)，各支架構(gòu)件之間會(huì)出現(xiàn)摩擦的聲音。

②掘進(jìn)巷道頂板在發(fā)生坍塌前會(huì)掉渣，巷道煤壁也會(huì)呈片狀掉落，這些情況均表明頂板和支架部件所承受的壓力較大，即將到達(dá)極限，也預(yù)示著冒頂事故很快就會(huì)到來(lái)。

③在煤礦掘進(jìn)施工過(guò)程中，瓦斯散發(fā)量、頂板出水量突然有所增多，代表頂板冒落事故出現(xiàn)的可能性較大，工作人員應(yīng)當(dāng)暫停施工，并轉(zhuǎn)移到安全位置。

(2)煤礦掘進(jìn)冒頂事故的規(guī)律

①一般冒頂事故出現(xiàn)地皆為掘進(jìn)工作面與斷層、褶曲等不良地質(zhì)較為接近的區(qū)域內(nèi)。

②金屬摩擦支柱輔助設(shè)施和單體液壓支柱對(duì)比，前者引發(fā)冒頂事故的可能性更大。

3.煤礦掘進(jìn)工作面常見(jiàn)冒頂事故的防治措施探析

(1)全面落實(shí)敲幫問(wèn)頂制度

在煤礦開(kāi)展掘進(jìn)施工之前，一定要派遣實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、專業(yè)技能高強(qiáng)的工作人員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作流程實(shí)施敲幫問(wèn)頂制度。在實(shí)際敲擊環(huán)節(jié)，也應(yīng)當(dāng)派遣相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，找頂工作人員所站立位置一定要安全。首先，拿起手鎬或者鋼釬對(duì)頂板、兩幫等部位予以輕緩的敲擊，之后可慢慢加大敲擊力度，若是聽(tīng)到嗡嗡聲或者是空聲，應(yīng)當(dāng)及時(shí)使用長(zhǎng)柄工具將位于半空中的石塊、煤塊等撬下[2]。如果敲擊時(shí)發(fā)出了清脆聲，那么應(yīng)當(dāng)使用手指緊緊貼住頂板或者對(duì)使用手鎬再次敲擊兩幫，倘若手指有震麻感，那么表明頂板或者兩幫的石塊早已脫離整體，也可能是整塊石頭出現(xiàn)了破裂現(xiàn)象，極易出現(xiàn)冒落事故，對(duì)此，一定要即刻對(duì)其進(jìn)行撬取，若是石塊體積偏大，不易撬取，那么一定要實(shí)時(shí)科學(xué)合理的支撐策略。反之，若是敲擊發(fā)出清脆聲且手指貼緊頂板未曾感覺(jué)到振動(dòng)，則代表頂板十分牢固。

(2)在支護(hù)環(huán)節(jié)嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)定程序

①當(dāng)應(yīng)用架棚支護(hù)模式對(duì)巷道進(jìn)行安全防護(hù)時(shí)，首先要準(zhǔn)備好撐木、拉桿（連棚器）等工具部件，然后搭建一個(gè)完整的棚子，這些部件能夠顯著加強(qiáng)支架的綜合穩(wěn)定性，從而降低棚子推垮的發(fā)生率。如果掘進(jìn)工作面遭遇斷層、褶曲等較差地質(zhì)條件或者發(fā)育的層理裂隙巖石，應(yīng)當(dāng)結(jié)合巖石發(fā)育程度對(duì)棚子之間的間距予以合理調(diào)整。②當(dāng)應(yīng)用拱形棚子支護(hù)模式時(shí)，一定要配備與其相符的卡纜，并根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需求使用攜帶扭矩指示器的扳手對(duì)卡纜的扭緊力矩予以有效調(diào)節(jié)，該扳手十分關(guān)鍵，不可隨意丟棄，要求相關(guān)工作人員在每次施工之前，通過(guò)該扳手對(duì)卡纜扭緊力矩進(jìn)行嚴(yán)格查看，保證其與設(shè)計(jì)規(guī)定相符、對(duì)頂板、兩幫以及支架之間所產(chǎn)生的縫隙一定要?jiǎng)x緊背實(shí)，杜絕空肩窩、空幫、空頂?shù)惹闆r。③應(yīng)用錨桿錨噴巷道支護(hù)形式時(shí)，工作人員一定要按照相關(guān)規(guī)章制度予以操作，一旦察覺(jué)錨桿無(wú)效，必須要即刻實(shí)施科學(xué)合理的補(bǔ)打策略，同時(shí)，錨桿自身的初錨力、錨固力在每次施工之前都要接受嚴(yán)格檢測(cè)，與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需求相符即為合格。相關(guān)工作人員還要對(duì)煤礦掘進(jìn)工程的進(jìn)度、問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)記錄，監(jiān)督人員也要隨時(shí)進(jìn)行抽查，主要是查看支護(hù)體系的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并指出其存在的風(fēng)險(xiǎn)與問(wèn)題。

(3)面對(duì)地質(zhì)條件突變的安全技術(shù)策略

如果地質(zhì)條件出現(xiàn)了較大變動(dòng)，應(yīng)當(dāng)即刻對(duì)工程支護(hù)體系形式予以相應(yīng)的改變，首先應(yīng)當(dāng)將改變?cè)蛞约案淖兘Y(jié)果呈報(bào)給相關(guān)部門(mén)，通過(guò)審核批準(zhǔn)后方可繼續(xù)操作，禁止在沒(méi)有獲得相應(yīng)批準(zhǔn)或者未曾上報(bào)時(shí)，私自更換支護(hù)形式。倘若煤礦掘進(jìn)工作面遭遇破碎帶、斷層或者其他復(fù)雜地質(zhì)時(shí)，一定要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況實(shí)施規(guī)范合理的支護(hù)方式，避免由于地質(zhì)條件差因素而誘發(fā)冒頂事故。通常情況下，距離斷層地質(zhì)5m左右就應(yīng)當(dāng)著手對(duì)支架結(jié)構(gòu)予以加密，此外，為有效避免棚子被推垮，工作人員可使用拉條把支架與棚子連接成整體。若是斷裂帶中巖石極為破碎，可選用撞楔法，必要時(shí)，也可針對(duì)破碎圍巖實(shí)施注漿固結(jié)或者壓注樹(shù)脂法使其凝固。

(4)防止爆破時(shí)崩歪、崩倒迎頭支架

在爆破時(shí)，一定要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)流程展開(kāi)鉆眼、裝炸藥、爆破操作[3]。以施工爆破設(shè)計(jì)圖紙為主要參考依據(jù)，對(duì)炮眼位置予以正確科學(xué)的部署，掏槽眼時(shí)也要格外關(guān)注其定位、角度能否充分滿足施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需求，炸藥量的多少也要嚴(yán)格把控。若是與斷裂破碎帶十分接近或者是要貫穿該地帶時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止爆破操作，先拿出風(fēng)鎬（手鎬）工具實(shí)施人工掘進(jìn)，避免在實(shí)際爆破過(guò)程中出現(xiàn)崩歪、崩倒迎頭支架的現(xiàn)象。一旦發(fā)生了該現(xiàn)象，一定要即刻對(duì)其進(jìn)行調(diào)整與修理。

(5)加大培訓(xùn)力度，提升施工人員的安全意識(shí)

管理人員與施工人員自身所具備的安全生產(chǎn)、安全施工意識(shí)以及綜合素養(yǎng)對(duì)掘進(jìn)工作的安全穩(wěn)定有著直接影響。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)定期組織全體施工人員，包括管理人員開(kāi)展安全施工的培訓(xùn)教育活動(dòng)，讓大家樹(shù)立正確的安全理念，不斷提升自身綜合素養(yǎng)，增強(qiáng)自身的安全技能。各管理部門(mén)的人員也要多去施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，同時(shí)也要掌握地質(zhì)方面的知識(shí)以及頂板支護(hù)方面的知識(shí)。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面冒頂事故出現(xiàn)原因的分析，提出了相應(yīng)有效的防治措施：全面落實(shí)敲幫問(wèn)頂制度、在支護(hù)環(huán)節(jié)嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)定程序、遭遇地質(zhì)條件突變時(shí)的安全技術(shù)策略、為有效防止爆破時(shí)崩歪、崩倒迎頭支架的措施以及定期培訓(xùn)從而提升施工人員的安全意識(shí)等，這些都對(duì)煤礦開(kāi)采工作提供了有力保障。