煤矿综采工作面顶板管理分析

赵 阳

(大同煤矿集团有限责任公司，山西 大同 037000)

引言

安全生产是煤矿企业的首要任务。在此阶段，中国煤矿企业大力推进安全事故隐患调查和安全危险分类管理工作，确保煤矿宏观安全生产状况，降低煤矿安全事故发生率，强力维护人民生命安全和财产安全。最近几年煤矿安全事故分析表明，顶板事故所占的比重很大，每年顶板事故发生的人员伤亡和社会影响极度恶劣。为此，分析煤矿顶板事故并提出目标预防对策具有非常重要的现实意义。

1 煤矿综采工作面顶板管理的内容

在煤层开采中，中国煤矿大部分采用综采技术，大量利用液压支架支持煤层顶板。由于地质条件的复杂性使得很难拥有均匀适用的液压支架(见图1)，因此煤矿企业必须根据实际情况选择相应的液压支架(见图1)，以确保煤矿开采的安全性。液压支架的作用是提供支撑来控制顶板的变形。液压支架支撑是一种人工支撑方法。换句话说，只有在围岩变形时，液压支架功能才起作用。因此，在选择液压支架时，必须a)有足够的液压支架承载力。选择液压支架时，根据煤矿埋深和地应力情况确定适当的工作阻力，为选择合适的液压支架模型提供科学参考。b)液压支架应具有适当的支撑形式。液压支架不仅必须有足够的支撑力，还必须有适当的支撑形式，以便根据煤层厚度实时调整支撑高度。同时满足上述两个要求，才能有效管理综采工作面顶板。

图1 不同类型的液压支架实物图

综采工作面顶板管理的另一主要内容是采空区处理。进入深层挖掘时代，工作面顶板处理至关重要。为了确保开采安全，开采煤层后要及时推倒工作面顶板，对采空区起到一定的支护作用。煤层开采后液压支架收缩导致顶板不支撑，顶板将受矿压作用而破碎[4]。大多数情况下，采空区的屋顶大部分是用崩塌法管理的。换句话说，开采煤层后，屋顶必须破碎，填充采空区。屋顶厚而坚硬，不容易塌陷，需要一定的强制放洞措施。更常见的强制放顶煤措施包括顶板喷水、松动爆破和水力破碎。

2 煤矿综采工作面顶板事故原因分析

2.1 顶板受压平衡失稳

煤在地下形成时直接受上过载压力的影响。煤矿开采、开辟或挖井破坏原来顶板的力量平衡状态，造成矿压不均等分布。这种分布不均的压力直接作用于道路、工作平面以及四周的煤炭和岩石块。超过道路或屋顶的承载力时，可能会出现屋顶沉降、支撑缩小、屋顶崩塌、道路塌陷等现象。

2.2 支护施工不到位

综采工作面两端通常是连接到凹槽的节点，因此这部分压力相对集中，为了有效支持，煤矿工人经常设置液压支架，但如果液压支架设置不符合基本承载能力标准，顶板可能会沉没，从而导致死亡。此外，支撑结构的安装位置设置不合理是导致屋顶掉落的重要因素，许多煤矿工人缺乏相关理论知识，无法有效地保证支撑结构安装位置的合理性。

2.3 液压支架选择不合理

煤矿综采工作面顶板事故发生的主要原因之一是液压支架选型不合理。煤矿安全人员必须对顶板有全面的了解和认识，才能有效地管理道路顶板，从而为煤矿工人提供安全的工作环境。但是在煤矿生产实际运转液压支架的过程中，部分操作者对液压支架的重视程度不高，因此对矿压、矿井通风等缺乏重视，最终无法选择液压支架，矿工地下工作的安全风险被增大，支持崩溃，造成严重的安全事故，给煤矿企业造成巨大的经济损失。

3 煤矿顶板事故的防范措施

3.1 选择合适的液压支架

液压支架是顶板支护的重要设备，在选择时一定要满足生产的实际需要。为了保证液压支架能符合生产的条件，应该遵循以下几个原则：a)液压支架之间的距离要合理，不能太大也不能太小，间距太小，需要的液压支架太多，间距太大，支护的安全性得不到保证，通常可以选择的距离为1.6m、1.2m及1.1m；b)液压支架的断面宽度最好为200～300mm，若移架的长度太小，则会使端面支护的面积增大，甚至会导致嵌顶问题，影响综采工作面顶板管理的有效性，这对于安全开采十分不利。因此，必须依照具体状况挑选液压支架，谨慎执行液压支架在运行中的严、正、稳、快、净、够、直、匀等基础标准。

3.2 防止煤层垮落

对煤层进行挖掘工作时，如果发生煤层崩塌事故，(删除：职员的身边)可能会发生致命事故。因此，为了有效地防止这种情况发生，您可以从以下几个方面提高整个顶板的监管效果:第一，自上而下的更换支架。工人可以使用适当的支架直接关闭支架，从而使综采顺利展开。第二，在撤回支架的过程中，必须确保综采工作面支架的初始承载力在额定工作阻力的80%以内，从而提高整个支架的承载力。第三，要严格选拔安全预防事故意识强、实践经验丰富、实践能力强的职员，以实现相关工作的发展。这能有效地防止煤层下落，促进整个煤矿开采工作的顺利展开。第四，要局部更换支架，加固支架，以防止支架撤出后逐层崩塌的现象。

3.3 加强矿井监测与预报

液压支架初始支撑观测是监测地层压力时，相关人员必须做好屋顶压力变化、支撑初始支撑情况等相关记录的重要事项。工作人员必须及时将收集的数据传输到地面监控站，地面工作人员必须快速分析收集的数据，得出结论，并确定地下实际情况。发生问题时，必须立即向矿井协调室和高级工程师报告数据。要做好所有预防措施，保证井下工人的安全工作环境。地下综采工作面开采工作相关人员应加强综采工作面地质预报工作，确保综采工作面受地质条件影响，避免暴露危险。发现危险情况时，请及时将数据传输到地面监视站，组织工人有序撤离。前方产生特殊地质结构前及时调整工作面开采布局，减少人工作业对地质结构的影响，有效加强工作面顶板安全控制管理。

3.4 科学布局工作面

科学布局工作面，对于促进煤矿综采工作的顺利展开具有至关重要的作用。因此，工作负责人就应详细的调查和研究煤矿开采位置的地质地貌构造状况，并经过一定的实践经验来制定符合实际需求的工作面设计规划，从而能有效的保障综采工作的安全展开。此外，不仅要科学的布局整个综采的工作面，而且还应充分的提高通风口选择的合理性，这样就能在一定程度上有效的避免地下水涌入对综采作业面的工作产生影响。

结束语

煤矿安全生产不仅关乎企业的经济效益，还关乎每一位员工的人身安全。在煤矿生产中，顶板事故的发生概率和危害性极大。通过对现实案例的分析，指出人为因素是导致煤矿顶板事故发生的最为主要的因素。煤矿企业必须严格执行和落实煤矿安全生产作业标准化的制度和相关规定，提高人员的安全防范意识，以最大限度地避免煤矿顶板事故的发生，确保企业的经济效益和社会效益。