煤矿综掘工作面顶板管理分析

杨文光，高钱存，李 鑫

（鄂尔多斯市转龙湾煤炭有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017205）

0 引言

为了使煤矿采掘的安全性提升，给煤矿工作者提供一种安全的运行环境，务必高度重视煤矿综掘工作面的顶板管理工作，以确保煤矿工作者的人身安全，实施适宜的对策以避免出现安全事故。当今，煤矿综掘工作面顶板管理还面临一些缺陷，因此需要完善煤矿综掘工作面顶板管理的措施。

1 煤矿顶板的岩层分类

根据顶板岩层与岩层之间的位置，顶板岩层被划分为3种，①伪顶岩层，在煤层之上，较为轻薄，容易受到外力制约而垮落，落煤的刹那间会坍塌整片，如此岩层大概是0.3 m的厚度。②直接顶岩层，通常在伪顶岩层之上，有些也在煤层之上，主要由砂岩与页岩组成，质地较脆，容易坍塌和垮落，特别是在结束煤矿采掘将支架撤回的时候，这种煤层的稳定性易受到影响。③老顶岩层，在直接顶岩层之上，但不直接接触到直接顶岩层，跟前2种岩层比较质地较为坚硬，具备相应的厚度和良好的稳定性，即使在垮落直接定岩层的情况下也不会受到太大的制约作用，能够在采掘空区之上保持悬露面积。根据上述阐述，可划分出工作面顶板为坚硬、中等垮落、松软3种类型，以便于开展煤矿综掘工作面顶板管理问题的分析。

2 煤矿综掘工作面顶板事故的形成因素

（1）地质条件因素。以地质条件而言，倘若煤层顶板原生裂缝受到制约作用，就会增加煤层游离岩块，随着逐步增加游离岩块的体积，基于岩块制约的回柱工作较难开展，以及煤层存在复杂的面顶应力影响，从而不利于煤矿的深入作业。煤矿工作者将支护架搭建于顶板下面的情况下，一部分不够坚硬的煤层基于外力的影响而出现坍塌的情况，这会导致二次崩塌出现在煤层顶部。为此，在采掘煤矿前，应认真地勘探煤矿附近的环境状况，从而很好地防范风险。

（2）工作面因素。在采掘煤矿时应结合场地状况设计支护机构，并且在严密计算之后才可以设计采煤机的机尾及机头位置，与此同时，有效控制支护机构中人员的活动速度以及范围。如果人员的活动范围在支护机构保护范围之外，那么松动会出现于矿井顶板，倘若顶板岩层较为脆弱，那么会导致垮落而形成顶板事故。在采掘煤矿过程中，不少工作者较难把握工作面两边接顶部位，为了使安全性提升，务必确保支护机构的安全范围。

（3）采高与地下水因素。煤矿采掘的安全系数受到动态改变的地下水的影响，例如，在雨季等恶劣的天气情况下，会导致事故的频发出现，水流显著影响岩层。如果长期在水中浸泡岩层，将显著提高事故的发生率。且矿井附近受到雨水的冲刷作用而形成破坏，因此需要控制矿井的含水量。采高指的是采掘工作面底板与顶板之间的距离，倘若工作面具备较高的采高条件，那么二者间角力较大，采矿会显著制约顶板岩层构造。

（4）冒顶因素。采掘煤矿时应持续掘进新的巷道，基于改变采掘速度的影响下顶板下沉速度也出现改变，煤矿企业为了实现自身效益的提升，往往提高采掘速度，此时顶板会持续降低，存在太多数量的顶板会导致工作面支架失去平衡，并且施工技术的不足也会导致煤层整体失稳，从而使冒顶现象发生。

（5）掘进巷道因素。掘进巷道需要工作者具备较强的预判技能与施工技术水平，这是由于煤矿采掘中非常容易出现事故之处是巷道，因此应非常重视掘进巷道的安全性问题，以使岩体的松动情况大大减少。

3 煤矿综掘工作面顶板管理的措施

（1）工作面稳定煤层顶板的管理措施。应结合相应的标准防护工作面以稳定煤层的顶板，例如，支护构造中的支架种类，需要选用适宜指标的支架，确保顶板和底板结合部位的牢靠。在炮采时应做好放炮的准备工作，检查放炮区域10 m范围内的情况，碰到特殊地质能够拓展检查的范围，倘若支护构造被损坏，需及时联系责任人。支护顶板的过程是从内至外进行，务必确保工作者具备畅通的后路，在进行爆破之后可以迅速地支护，避免空顶作业。由具备丰富经验的工作者进行炮采工作，能及时应对和处理工作中的一系列问题。

（2）局部厚煤层顶板加固的管理措施。要实现顶板支撑力的增加，务必实现附近厚煤层顶板的加固，以提升承重性能，减小冒顶出现的概率。当前加固方式中多以回采来支护煤层，一是支护构造带两边方式，优点是操纵方便、可靠性高、控制面广，可以填充局部凹陷，从而优化以往管理煤层顶板的方式，最终实现支护构造的合理性与完善性。二是木垛支护方式，具备更大的支撑面积，便于操作，施工中不会受到高度、外部因素的制约，倘若要求采掘高度的增加时，可应用此方式，从而辅助提升支柱可靠性，尽可能地降低支柱的位移量。

（3）巷道顶板与掘进工作面的管理措施。一是普及应用光爆锚喷技术，该技术在掘进巷道过程中适宜应用，特别适宜应用于硬岩巷道。二是确定锚杆长度时，应结合巷道岩体的软硬情况，倘若为软岩，在掘进头约30 m的小范围岩体松动，会出现在0.8 m处，因此碰到像泥页岩软岩的情况下，需要事先预留的松动范围是1.6 m。倘若为硬岩，那么巷道较为稳定，在安装支护的时候基本不会出现松动的现象。不管是碰到硬岩，还是软岩，需要确保实现（20～50）kPa锚杆锚固力，这是行业指标，也是保障应用前探梁的条件。

（4）煤层顶板稳定的管理措施。结合煤矿行业指标与国家的相关规范，煤层顶板的稳定应基于4点：①先保障支护构造的整齐稳定，做好核定质量事宜。②应用合理、科学的支护方式支撑煤层顶板。③有效衔接初次放顶构造间，组织人员负责所有环节的工作，贯彻实施责任制。④在采掘作业的整个过程中，应结合顶板动态仪测量顶板支撑压力，防止压力太大而导致冒顶事故的出现。

（5）煤矿工作者专业素养的提高。一是针对煤矿企业的领导层而言，其决策跟煤矿工作者的人身安全密不可分，因此领导工作者应丰富自身的专业知识和提高自身的文化水平，多请教具备丰富经验的煤矿作业者，明确采掘作业过程中会碰到的一系列问题。二是注重教育与培训煤矿采掘工作者，以使其安全观念和责任意识得到提高，定期组织安全培训或教育工作，明确煤矿的一系列需要注意的安全问题，实时地处理煤矿工作者反映的问题。三是多引进专业技术人才，让煤矿采掘工作更安全。

（6）注重班组建设。在管理煤矿综掘工作面顶板工作当中，班组是基本的人员组成单位，而班组长是生产基层的指挥者，熟悉综掘工作面的自然条件改变、顶板状态、安全生产现状等。只有班组长带头有效指导、遵章作业，正确、实时地处理一系列问题，才可以很好地避免出现顶板事故。因此应注重班组建设，且在进行班组长以及成员技能培训与安全教育的基础上，实现班组综合素质的提升，在综掘工作面顶板管理工作中切实体现班组的优势作用。

（7）强化奖惩力度。煤矿需要创建综掘工作面顶板管理的评价考核、奖惩机制，定期开展评价、考核、验收工作，对顶板管理工作的等级情况进行评价，且进行相应的奖惩，从而体现鞭策后进与激励先进的功能。需要奖励做出突出贡献或重大顶板事故的预防人员。对发生的顶板事故，务必积极查处、总结经验教训，且制定相似事故的规避措施。

（8）注重布置工作面。科学布置工作面，能够确保管理效率和综掘工作效率的提升。一是应全面调查工作面水分、地质、构造等条件，以及形成一系列数据的报告，便于为布置工作面的管理工作者提供关键的参考根据。二是针对一系列调查信息与数据、工作面的生产现状、工作面的环境条件，持续完善布置工作面的方案。与此同时，务必实施有效的避免工作面渗透的技术策略，这样可以大大提高煤矿综掘工作面的安全性，确保更加高效地管理工作面顶板。然而，在布置工作面的情况下，应高度关注一系列的煤矿生产设备，即结合生产设备的特性实现布置的科学化，确保生产设备稳定运行，从而使煤矿生产效率得到提升。

4 结语

在管理煤矿综掘工作面顶板问题上，需要实现监管的综合性，健全一系列的采掘保护策略，让有关工作者不断增强安全生产观念、丰富技能和安全知识。注重安全确认工作，以增强场地操作能力。着重分析场地中的重大危险，确认好开展工作之前的全部工序，形成确认重大施工安全的规范和程序，且执行责任制，保障施工的安全，从而在降低煤矿综掘工作面顶板事故率的同时，实现理想的煤矿采掘工作效果。