煤峪口矿综采工作面冒顶防治措施探讨

李建强

（同煤集团 煤峪口矿，山西 大同 037003）

1 工作面概况

煤峪口矿是同煤集团开采年代较早的一座大型矿井，具有90多年的开采历史，开采方式为地下开采，矿区面积为15.1545km2，生产规模0.90 Mt/a。

81201工作面位于井田西部的S1背斜的东翼，延伸方向近W-E向，走向长度912 m，倾向长度145.5 m，倾角1°～4°，无次级褶曲；51201巷回采362m处遇一条正断层F1，走向N-S，倾向W，倾角75°，落差1.5m，对回采影响较大。81201工作面开采煤层为14#层煤，根据地质资料，工作面区域内煤层总厚1.50～3.00m，平均1.90 m；有益厚度1.1～1.6m，平均1.4 m，中间厚两端薄。工作面上部存在0.1～1.0 m煤层，工作面伪顶为灰色细粒砂岩，厚度为0.10～0.80m，平均为0.40 m；直接顶为深灰色、灰色细砂岩厚度为5.59～6.43 m，平均6.01m。该工作面上覆为11#～12#层部分采空区，层间距5.8～13.5m，平均10.5 m回采过程中，工作面顶板管理不好，容易发生漏顶。工作面在回采至20 m、178 m、372 m、568 m、748 m，21201巷过上覆11#～12#层采空冒落区中间隔五个保护煤柱；51201巷正上方存在11#～12#层皮带巷与轨道巷之间的保护煤柱。

2 冒顶现象

1）裂缝。对于采煤工作面的顶板裂缝而言，可细分为自然裂缝与采动裂缝，若随采煤工作的逐步进行，顶板裂缝越来越大，也越来越明显，这样就越易引发顶板冒顶事故。

2）响声。当煤层顶板压力突然增大，煤岩体出现严重下沉发生断裂现象时，工作面所用5600液压支架便会出现劈裂声，同时金属支柱的活柱出现迅速下缩现象时，也会发出较大响声，当听到这些响声时，便说明顶板冒顶事故即将发生，应做好相关防护措施。

3）离层。若在采煤作业中，发现顶板出现严重离层现象时，这也可推断出将要发生冒顶事故。

4）片帮。当煤壁所受矿压高于其所能支撑的安全范围时，煤壁会出现更多的片帮煤，若煤壁片帮煤特别多时，这也可从某种程度上说明顶板可能会发生冒顶事故。

5）掉渣。当煤岩体顶板出现较严重的破裂现象时，便易出现顶板掉渣现象，顶板掉渣现象越厉害，可推断出顶板压力越大，这样也就越易突发工作面冒顶事故。

6）漏顶。在发生大面积冒顶现象前，通常会出现严重漏顶现象，若不能及时处理这些漏顶现象，顶板煤岩体会发生更大的冒落，易引发重大冒顶事故，并释放出大量瓦斯气体，会对整个矿井的安全生产作业造成严重威胁。

3 冒顶原因

3.1 顶板管理不当

综采工作面冒顶事故中有一半左右的冒顶事故是因顶板管理不到位引起的。如进行综采回采施工时，没有彻底清查浮矸及破碎顶板等便易引发冒顶事故。初次来压，周期来压期间，顶板管理方法不当。如顶板暴露面积太大，时间过长，加上顶板支护不当，都容易发生冒顶事故。

此外，所用施工设备陈旧、落后，施工技术不达标，工艺不合理，顶板管理不到位、不科学，矿工责任心不强等原因，都易引发冒顶事故。

3.2 顶板支护不到位

在采煤作业中，若未支护好煤岩体顶板，顶板发生了滑落现象，综采回采施工中，支架的工作阻力以及实际可伸缩量未达到施工要求，支架未充分放稳，支撑力不足等这些原因，都易使煤岩体顶板有效承载力出现不足现象而最终引发顶板坍塌，出现冒顶事故，影响矿井安全生产。

3.3 地质构造因素

该因素可以说是影响综采工作面顶板稳定性的内在因素，因随综采工作面开采深度的逐步加深，时常会突遇一些特殊地质构造，如陷落柱构造，顶板严重破碎松散，遇到断层构造，褶曲构造等，这些特殊地质构造，会对煤岩体顶板的力学平衡现象造成严重破坏，易造成顶板岩体的内在应力很难释放至底板岩体，岩体内在应力的长期积累，便易引发综采工作面冒顶事故。同煤集团峪口矿的14#层412盘区81201工作面受地质情况变化的影响及自然条件不好的影响，加之81201工作面煤层中含有断层、裂隙、软岩、破碎带等地质构造的影响，曾发生过顶板事故。

进行支柱拆除作业时，放顶线四周易发生受力不均现象，易出现冒顶事故。另外进行掘进施工时，若有较大的游离煤岩块存在于煤岩顶板处时，在拆除支柱作业的过程中，在向采掘工作面推移这些煤岩块的过程中，也易发生冒顶事故，如同煤集团煤峪口矿的14#层412盘区81201工作面易发生冒顶事故［1］。

一般情况下，进行巷道挖掘作业时容易把巷道四周的煤岩体破坏了，加之回采工作面机头至机尾通常跨度较大，存在较大的支撑空间，进行支撑作业时，易出现支撑力集中现象。在该种情况下开展支柱更换作业时，较易引发顶板煤岩体松动问题，进而出现冒顶事故影响矿井安全生产，如同煤集团煤峪口矿的14#层412盘区81201工作面皮带巷与回风巷也易发生冒顶事故。

对于一些特殊地质构造，如节理构造、裂隙构造、断层构造以及褶曲构造等，它们本身就不是很稳定，在开采这些地带时，这些地带的顶板便易发生破碎、开裂等问题，进而出现冒顶事故。通过对以往发生的工作面冒顶事故进行深入分析，人们发现顶岩超负荷承载，是造成冒顶事故的一重要原因。

3.4 受采动的影响

随着同煤集团峪口矿81201工作面工作面开采的不断推进，工作面的两巷在回采期间不同程度地受到相邻面采空区地压活动的影响，会造成两巷压力较大，容易导致顶板事故。同时矿山压力也易引发顶板事故。在进行采煤作业时，采场上覆岩层易出现移动现象以及非正常变形现象而形成矿压，矿压会严重影响顶板的稳定性。在采煤作业中，煤岩体的初期来压以及周期来压都会带来较大矿压，若在采煤作业中，未弄清楚煤岩体的内部矿压实际活动规律，未采用相关措施进行应对，会大幅增大综采工作面出现冒顶事故的概率，以致严重威胁安全生产［2］。

4 预防措施

4.1 重视观测工作面矿压

老顶周期来压步距以及来压时间等都是影响冒顶事故的重要因素，在实际生产作业中，应对煤岩体的矿压显现规律进行全面深入系统的观察，并应把实地观测数据记录清楚，如支架的实际增阻量情况及时间情况，活塞下沉量情况等。同时，人们可借助计算机软件，来进一步科学、合理的分析这些数据，并最终得出切实可行的综采工作面冒顶事故防治策略。

4.2 做好地质结构变化的预测工作

在影响综采工作面安全生产的所有因素中，地质结构因素属于一重要因素，对此，人们必须做好对全矿区各处地质结构的预测、探究工作，让点报工作与月报工作充分结合，并做好地质结构变化情况实时预报工作，以根据实际情况，及时调整顶板支护措施，把各种综采工作面冒顶事故都消灭于萌芽中。

4.3 强化工作面液压系统管理

应做好液压系统泵站的维修、保养工作，严禁液压系统出现跑、冒、滴、漏现象，确保液压系统的供液正常，压力充足，以保障液压系统的正常有序工作，与此同时，应确保开采作业能实现正规循环，以确保综采工作面的日常推进作业更安全、更高效、更快捷。

4.4 最大限度的压缩顶板暴露时长

在进行开采作业前，应详细检查综采工作面伸缩梁护顶机构，应确保伸缩梁护顶机构可及时伸出，同时应及时、迅速移架，确保煤岩体顶板始终处于完整状态，进而最大限度的消除工作面冒顶隐患。就实际生产现状而言，人们常用带压擦顶移架的方式来更好的保障工作面顶板的安全性。

4.5 进行注浆（马丽散）加固作业

因煤岩体通常所含孔隙与裂隙较多，这样可借助煤层注浆作业来加固煤岩体。马丽散胺脂高分子材料具有较强的可注性，可顺利流入煤岩体所具有的细小裂隙。在把马丽散注入岩体后，可让其胶结岩体冒落区内的松散岩体，让这些松散岩体整体化，这样可使岩体的实际承载能力显著升高，可很好的控制综采工作面顶板垮落现象，更好的防治综采工作面突发冒顶事故。

4.6 提升矿工自身业务素质

在实际生产作业中，通过提升矿工自身业务素质，让他们的各项操作更标准，更规范，具有更强的责任心，这样也可显著减少矿井冒顶事故的发生。具体可通过对矿井进行理论与技能培训，来使他们进一步认识综采工作面冒顶事故的成因，危害性以及具体防治措施，同时增强他们的自我保护意识，以更好的防范综采工作面冒顶事故。

5 结语

要想更好地防治综采工作面冒顶事故，必须明确哪些地方易发生冒顶事故，了解冒顶事故原因，并采取相应措施进行防治。只有这样才能更好地防止综采工作面冒顶事故的发生，才能更好地保障矿井安全生产。