煤炭采掘工作面顶板管理对安全生产的重要性

夏宇

摘 要：我国的煤炭开采主要是以井下作业为主，危险性较高，尤其是采掘工作面顶板发生事故的风险性更高。为提高煤炭生产的安全性，应进一步加强煤矿采掘工作面顶板管理工作，以确保煤炭开采工人生命财产的安全。为此，主要就煤炭采掘期间工作面顶板事故发生的原因进行分析，同时提出加强工作面顶板安全管理的措施，以实现煤炭采掘作业的安全、高效生产，从而促进煤炭采掘事业的可持续发展。

关键词：顶板管理；煤炭采掘； 安全生产

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.18.102

采掘工作面頂板管理是煤炭采掘安全生产的重要环节，煤炭采掘顶板工作面顶板事故具有高发生率等特点，严重威胁煤炭事业的安全发展。因此在实际的采掘工作中，应加强顶板管理，避免事故的发生。要杜绝顶板事故的发生，煤炭企业必须把控好每一个生产环节，从而确保煤炭生产的高效性与安全性。

1 煤炭采掘工作面顶板的岩层分类

众所周知，煤炭采掘工作面的目的主要是将工作面周围岩石的变形情况控制在一个适当的范围，旨在为煤炭的采掘工作提供更安全、更高效的空间。根据顶板岩层及煤层的位置分布，可将顶板的岩层分为以下几种类型。

1.1 老顶岩层

老顶岩层主要位于直接顶岩层的上方，该岩层与直接顶岩层间具有一定的距离，主要由砂岩、石灰岩、砂砾岩等构成，较为坚硬，厚度也较大。该煤层一般情况下不会有直接顶岩层出现垮落现象，主要在采掘空区上方形成一个较大的悬露面积。

1.2 直接顶岩层

直接顶岩层主要位于伪顶岩层或煤层上部，主要是由泥质页岩、砂岩、页岩等构成。该岩层的特点是一旦工作面支架撤回，该岩层极易发生坍塌。

1.3 伪顶岩层

伪顶岩层主要位于煤层上方，极易垮落，该岩层厚度较小。该岩层在煤炭掉落的瞬间极易发生整块坍塌，伪顶岩层的厚度约为0.3m～0.5m。

1.4 其他

从顶板管理角度出发，还可将顶板分为塑性弯曲顶板、中等垮落顶板、坚硬顶板、松软顶板等，根据这些顶板的分类，可采取针对性的措施管理顶板，从而有效避免顶板事故的发生。

2 煤炭采掘工作面顶板事故发生的原因

2.1 工作面因素

在煤炭采掘期间，应根据现场的施工条件，合理设定机头及机尾的位置，并将移动的速度及范围控制在一个合理的范围，以确保施工的安全性。但是一旦移动期间超出支护结构的范围大小，就会导致顶板发生松动，若情况较严重还有可能导致整个顶板出现松动，甚至下落，从而导致了顶板事故的发生。在煤炭采掘期间，煤炭采掘工人很难把控好工作面两端的移动状态及接顶的位置，因此工作面因素是导致顶板事故的重要原因之一。

2.2 煤壁周围环境的影响

由地质条件看来，煤炭一旦出现裂缝，顶层面的顶应力作用就会出现改变，从而导致煤层游离岩块出现增加，对煤矿采掘工作造成十分严重的影响。在炮采实施期间，煤层极易出现松动，煤层不牢靠，就极易出现崩塌，从而增加煤层的层顶压力。此外，煤壁周围的支护若不牢固，煤层自身的强度也就不足以抵抗顶板事故的发生。因此，煤壁周围环境也是导致顶板事故的一个重要原因。

2.3 冒顶问题的影响

在煤炭采掘期间，需不断采掘新的巷道。而在新巷道的采掘期间，一旦施工措施选择错误，在巷道的连接处极易出现冒顶问题。煤炭采掘的一个重要特点就是随着煤炭采掘速度的变化，顶板下沉的速度也会随之改变。而煤炭企业为了将生产效率提高，就会将煤层的开采速度大大增加，导致顶板下沉的速度进一步加快了。一旦顶板出现岩石体积过大或数量过多，就会导致工作面支架出现不稳定，从而影响煤层的整体稳定性，导致顶板出现冒顶现象，最终引发冒顶事故。

2.4 巷道掘进的影响

高度危险性是煤炭开采工作的特点，在煤炭开采作业期间极易受到各种方面的影响。作为煤炭开采的关键环节之一是巷道掘进，而巷道施工是事故发生风险最高的施工环节。在巷道掘进施工期间，往往会由于各种工作的原因，导致顶部岩体出现破裂、松动，严重时甚至会引发矿井的坍塌。因此在巷道掘进期间，应确保支护的可靠性，以保证施工的安全，从而有效减少岩体冒落问题的出现。

2.5 顶板破碎带来的影响

在井下煤层中的断层带周围存在一些断泥层，一旦地下水涌入断泥层，极易导致坍塌事故、断泥层软化等事故的出现。而采用爆破或水泥质充填的方法取得的效果均不是特别理想，还是会导致滑动现象或围岩破碎等现象，导致顶板压力进一步增加，而顶板压力一旦超出岩体的抗拉强度，就会进一步引发冒顶事故。

3 加强煤炭采掘工作面顶板管理的具体措施

3.1 全面提升煤炭开采工人的安全意识

煤炭开采工人的安全素质主要包括安全生产意识、安全生产水平、安全生产经验、安全生产知识、安全生产纪律等。因此提升煤炭开采工人的安全素质是提高顶板质量管理水平的关键。煤炭开采工人的流动性较大，且存在安全生产意识、安全生产技术、安全生产经验显著不足等缺陷。因此，煤炭企业应采取相关的措施，例如定期举办安全生产讲座，主要讲解安全生产意识、安全生产水平、安全生产经验、安全生产知识、安全生产纪律等内容，并将安全生产考核纳入工资体系，从而有效提高煤炭开采工人的安全知识水平及安全生产技术能力及安全生产纪律。

3.2 稳定煤层顶板的管理

在煤炭开采作业期间不但要全面贯彻国家的相关规定，还应将操作联系理论，根据施工的实际情况做好稳定煤层顶板的管理工作。在施工期间，严格遵守相关的规定，严格把控支柱的质量，主要包括定期监测总做及质量核定工作。确保在操作期间正确使用切顶、超前、端头出口、贴帮等特殊支护，在质量核定期间注意保持支护的整齐与稳定，同时要加强煤炭开采作业期间的初次放顶工作，在初次放顶前，应将各项相应的对策编制好，同时控制好各工作环节之间的衔接工作，每个工作环节均应由专人负责，施行责任制。此外，对超前支撑压力的监测可采用顶板动态仪器进行监测，避免承受压力太大引发冒顶跨面事故。

3.3 加固局部的煤层顶板

在煤炭开采作业期间，应加强局部煤层顶板的支护工作。随着近几年煤炭开采作业掘进深度的加深，进一步加大了煤层之间的压力，同时也会导致煤岩层出现离层，导致顶板遭受的越来越大的压力，无法保证其稳定性。因此在煤炭开采过程中，应加强局部煤层支护的强度，从而提高煤岩层的支撑能力，进一步降低冒顶事故的发生率。一般施工条件下，局部厚煤层的支护主要是在其两侧展开支护作业，该支护方式不但可以控制较广的范围，同时还具有操作性强、稳定性高、支撑能力强等优点。

3.4 巷道顶板及掘进工作面的管理

在巷道的采掘过程中，应大力推广“三小”技术、光爆錨喷技术，同时利用锚网、锚梯形钢筋、锚W钢带等替代锚杆，若巷道顶板是泥页岩，则在掘进头30米外的地方存在约8mm的松动范围；若巷道顶板是泥炭页岩，则在其顶板就会出现约1.6米的松动范围。因此在操作过程中，应保证锚杆的锚固力控制在20kN～50kN范围内。前碳钢的种类有一梁三环式、一梁二环式等，可采用可调式和卡环式工字钢。在实际施工期间，还应调整工作面两侧的范围，以确保施工的安全性。

4 结论

随着社会经济的不断发展，煤炭开采行业也在不断发展。顶板管理是煤炭开采作业的一个关键环节，对保证煤炭开采工作的安全性及高效性具有十分重要的作用。要保证煤炭采掘工作面顶板管理的质量，必须要提高煤炭开采工人的安全生产意识，同时注意加强稳定煤层顶板的管理、加固局部的煤层顶板、加强巷道顶板及掘进工作面的管理，确保每个采掘环节均紧密配合，从而有效提高煤炭采掘工作面顶板管理的质量。

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