浅谈煤矿采煤工作面顶板控制

张文元

摘 要：随着我国煤矿事业的不断发展，目前人们越来越关注煤矿开采过程中的安全事故问题。但是，我国煤矿开采过程中仍然存在很多安全隐患。因此，研究煤矿采煤工作面顶板控制技术具有非常重大的意义。该文介绍了煤矿井下煤矿采煤工作面顶板控制建设模式，阐述了煤矿采煤工作面顶板控制的几个关键部分。

关键词：煤矿井下 采煤工作 面顶板控制

中图分类号：TD77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0064-01

为保证回采工作面能够安全而正常地进行生产，避免发生各种类型顶板事故，必须对采场顶板进行科学的管理。 通过对煤矿采煤工作面顶板控制的研究可以进一步完善事故防治、安全避险和应急救援体系，因而进行煤矿采煤工作面顶板控制研究是避免发生重大安全事故的重要举措。目前，煤矿采煤工作面顶板控制研究一般包括以下几个方面，第一，用于瓦斯等災害防治和事故预警的监测监控系统。第二，用于应急救援和遏制超定员生产的人员定位系统。第三，用于遇险人员逃生和自救的紧急避险系统。第四，为遇险被困人员提供新鲜空气的压风自救系统。第五，为遇险被困人员提供饮用水的供水施救系统。第六，用于通知井下作业人员避险、报告井下被困人员安全现状的通信联络系统。一旦煤矿井下发生安全事故，通过煤矿采煤工作面顶板控制，就可以提供给煤矿井下紧急避险和应急救援，就能够为遇险人员提供逃生方法、通道、装备和设施，从而减小煤矿井下安全事故带来的损失。

1 煤矿采煤工作面顶板控制研究模式

针对我国煤矿井的实际情况，我国已经成功建立了一些煤矿采煤工作面顶板控制系统，一般主要包括以下几种：第一，完成煤矿采煤工作面顶板控制的自救器和避灾措施的研究。这种煤矿采煤工作面顶板控制系统主要应用于灾害威胁不严重、井型较小和井田范围不大的井下，在突发紧急情况下，遇险矿工依靠随身携带自救器可以安全撤至地面，并通过煤矿采煤工作面顶板控制来保证工作面顶板可以满足安全性能的需要。第二，配套自救器、补给站和避灾措施来完成煤矿采煤工作面顶板控制过程。这种模式的煤矿采煤工作面顶板控制系统主要应用于灾害威胁不严重、井型较小的井下，在突发紧急情况下，遇险矿工依靠随身携带自救器可以保证煤矿工人的安全性。第三，通过救生舱、自救器和避灾措施配套煤矿采煤工作面顶板控制。这种煤矿采煤工作面顶板控制模式的井下紧急避险和应急救援系统主要应用于井型比较小和危害不太严重的矿井。第四，采用专用管线、避险设施、自救器和避灾措施配套煤矿采煤工作面顶板控制系统。这种煤矿采煤工作面顶板控制模式的井下紧急避险和应急救援系统沿着避灾路线敷设专用管线至采区、采掘工作面，并且可以连接至避险设施。煤矿井下紧急避险和应急救援模式由煤矿井下的施工环境条件和煤矿井下的风险程度进行分析后进行选择，当然，煤矿采煤工作面顶板控制系统模式的选择还需要考虑矿井开拓方式、巷道布置和人员分布等综合因素。

2 煤矿采煤工作面顶板控制技术与装备

2.1 采煤工作面顶板的线路部分

煤矿采煤工作面顶板控制气路技术是在接入矿井压风管路的基础上，通过地面专用钻孔、专用管路和自备线路等可以给紧急避险设施提供控制功能。随着煤矿开采技术的不断发展，专用钻孔直径逐渐扩大。为了提高地面钻孔支持保障的及时性和有效性，煤矿井下紧急避险和应急救援系统还具有应急电力供应和通信等功能。专用管路供电技术不仅可以利用煤矿井现有的压风系统，也可以独立进行供电装备的建造。但是，专用管路供电系统的建造应该保证煤矿井下紧急避险和应急救援系统的抗灾变事故破坏能力。目前，我国有的煤矿井已经实现了将供气、供水、通信、灾害感知管线功能集成，沿避灾路线敷设，从而提高煤矿采煤工作面顶板控制系统的可靠性。随着电力的不断供应，由于分解产氧属放热反应，传统的供氧技术将会使煤矿井的温度升高，这种情况限制了供电技术在煤矿井下的使用。新型的供电装备可以较好地在供氧过程中控制煤矿井下的温度。因此，由于煤矿井下施工环境的恶劣性，因而需要加强煤矿采煤工作面顶板控制的建设，从而提高煤矿采煤工作面顶板控制的有效性。

2.2 采煤工作面顶板控制的气体处理部分

目前，煤矿煤矿采煤工作面顶板控制对有害气体的处理可以采用通风排出和化学处理的方式。在采用钻孔和专业管路的煤矿采煤工作面顶板控制系统可以有效排出有害气体，并且不需要设置其他设施。当需要除去的是一氧化碳时，一般采用的贵金属催化剂、陶瓷金属整体催化剂等。当需要除去的是二氧化碳时，一般采用一些碱性液体进行分散去除或集中处理。其中，分散去除是将装有化学药剂的幕帘分散悬挂在避险设施内人员集中的地点，碱性液体能够自动吸收二氧化碳，并且吸收二氧化碳的过程中不需要任何动力，同时还具有过滤效率高和环保的优点。集中处理是利用通风机强制空气流经装有药剂的净化箱而进行空气净化。在煤矿井下安全有害气体处理技术装备后，可以较好地减小井下有害气体对煤矿井下施工人们造成伤害。

2.3 采煤工作面顶板的温度处理部分

在采用采煤工作面顶板控制系统的时候，由于设备的运行和有害气体的排除等会导致煤矿井下温度升高，同时，煤矿井外界也有可能导入一定的热量，因而对采煤工作面顶板控制系统进行温湿度调节措施显得很有必要。煤矿井下温湿度调节一般需要以隔热设计为基础，从而对温湿度调节系统进行具体设计。近年来，随着煤矿井下紧急避险和应急救援设备的不断发展，蓄冰制冷和液态二氧化碳等制冷技术得到了应用。其中，蓄冰制冷是利用蓄冰融化吸热而实现降温的一种方式。同时，还可以采用制冰设备使煤矿井下温度降低，制冰设备主要采用电动方式，也有矿井采用压风系统驱动气动制冷机的方法。冷气排放主要是利用电动机强制风流通过冰柜中风道带走冷气，也有设备采用温差动力超导环流技术实现冰柜冷量与外界高效无动力循环，当外界需要冷量时打开控制装置就可以实现制冷。蓄冰制冷的优点很多，主要是由于水和冰都比较安全无毒，因而不会带来负面灾害。但是，蓄冰制冷也存在一定的缺陷，主要包括冰柜体积大、耗能多和维护成本高等。化学制冷也是煤矿井下降低温度经常采用的方式，化学制冷是利用盐类物质溶解时吸热的特性。但是，化学制冷时会不断释放出氨气，进而影响设备的使用，并且长期存放会结块，因而化学制冷被使用的范围并不广。在安装温湿度调节技术装备前，我国煤矿井下紧急事故发生的概率很大。因而煤矿井下的紧急安全事故受到人们的重视后，很多煤矿企业加大了对煤矿井下温湿度调节技术装备的安装工作，进一步减小了煤矿井下紧急事故发生的危险性。

3 结论

总之，煤矿开采过程中存在很多安全隐患。一旦煤矿开采过程中发生安全事故，不仅会造成重大的财产损失，还会造成严重威胁到施工人员的安全。为了最大程度上减小煤矿井下安全事故带来的损失，因此，现阶段研究煤矿采煤工作面顶板控制具有非常重大的现实意义。

参考文献

[1] 孙继平.煤矿采煤工作面顶板控制技术[J].工矿自动化，2014（1）：1-4.

[2] 杨大明.煤矿采煤工作面顶板控制现状与发展[J].煤炭科学技术，2013，41（9）：49-52.