煤矿采掘工作面顶板管理问题的处理方法探析

宋永浩

摘 要：随着经济的发展人们对煤炭能源的需求越来越高，煤炭开采事业的壮大使得煤炭采掘安全问题受到人们的广泛关注。为了提高煤矿采掘的安全系数，为工人创造一个安全的工作环境必须加强煤矿采掘工作面顶板的管理问题，把保障人员安全放在第一位，采取合理的措施控制事故的发生，做到既实现经济利益也保障生命安全。目前我国煤矿采掘工作面顶板管理上还存在不少碎片化的问题，基于此背景，笔者对该问题进行了研究，并提出了管理的相对处理方法，希望笔者的研究能为相关工作人员提供理论帮助，为我国现代化煤矿采掘事业的发展贡献自己的绵薄之力。

关键词：煤矿采掘；工作面顶板；管理；处理方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.079

据往年煤矿采掘事故统计，由于工作面顶板的原因造成的事故占总事故的三分之一，这要求我们在具体的施工作业中要高度重视煤矿采掘工作面顶板管理问题，承接项目的企业要严格控制工作面顶板装配的每个环节，严控制事故的发生，主动提高自己的技术水平加強施工作业的安全性，为矿井作业提供良好的氛围。笔者结合自己的工作经验，并查阅大量资料，认为这个问题应该从以下几个方面进行探索。

1 煤矿顶板的岩层分类

工作面顶板的建设基于围岩的变形情况，了解煤矿顶板的岩层状况能为煤矿采掘工作面顶板管理奠定理论基础。结合目前岩层与顶板岩层的位置，可以将顶板的岩层划分为三种：首先是伪顶岩层，这是居于煤层上方的岩层，比较轻薄，易受外在影响垮落，煤落的瞬间有可能出现整片的坍塌，这种岩层的厚度大约有0.3m左右。第二，直接顶岩层，直接顶岩层一般位于伪顶岩层的上方，部分也存在于煤层的上方，它的主要成分是页岩和砂岩，同样比较脆，易垮落、易坍塌，尤其是煤矿采掘工作结束撤回支架的过程中会影响该岩层的稳定性。第三种是老顶岩层，它位于直接顶岩层的上方，不过与直接顶岩层不是直接接触的，它相对于前两种比较坚硬，且有一定厚度，这一层的稳定性较好，就算直接顶岩层垮落它也不太可能受到影响，他会在采掘空区上方保持悬露面积。基于上面的了解，我们把工作面顶板分成松软顶板、中等垮落顶板和坚硬顶板，了解顶板岩层的分类能在采掘管理上增加安全性。

2 顶板事故的产生因素

2.1 地质条件的影响

从地质条件的角度来看，如果煤层顶板的原生裂缝有影响会直接导致煤层的游离岩块增加，这些游离岩块体积较大，回柱工作受到岩块的影响难以进行，且煤层的面顶应力作用变复杂，继而影响煤矿的进一步作业。一般工作人员在顶板下搭建支护架时，有些本身就不结实的煤层，受到外力作用会发生坍塌现象，然后致使煤层顶层顶不住压力发生二次崩塌。因此，进行煤矿开采之前，需要对矿井周边环境进行严格勘探，有效规避风险。

2.2 工作面因素

煤矿采掘过程中要根据现场具体的条件设置支护机构，采煤机机头和机尾的位置要经过严密的计算才能被设定，同时要控制好人员在支护机构中的活动范围和活动速度。假设活动范围超出支护机构的保护范围，整个矿井的顶板会发生松动，如果顶板本身岩层比较脆弱会直接垮落，造成顶板事故。很多煤矿采掘作业中施工人员对工作面两端接顶的位置难以掌握，为了提高安全必须保障支护机构的安全范围。

2.3 巷道掘进

巷道掘进要求工人要有过硬的施工技术和预判能力，采矿本身就是高位行业之一，在真实的采矿作用中很难说会遇到什么样的情况，而巷道是煤矿采掘中最容易发生事故的地方，会因为一些工作上的瑕疵出现顶部岩层松动、破裂，所以巷道掘进要单独作为一个关注点被治理，降低岩体的松动程度。

2.4 冒顶的问题

煤矿采掘过程中要不断掘进新巷道，而顶板下沉速度随着煤矿采掘速度变化，煤矿开采单位为了提升自己的经济效益，会增加煤层开采速度，而顶板就在这个过程中不断下降，顶板出现数量过多的情况时会造成工作面支架的失衡，同时施工方法的不当，会影响整个煤层的稳定性，继而出现冒顶事故。

2.5 地下水和采高

地下水的动态情况也影响着煤矿采掘的安全性，雨季或者其他与水相关的恶劣天气是造成事故的高发期，水流对岩层有明显的影响力。假设岩层长时间被水浸泡，其岩体结构又是易软化的物理性质，则发生事故的几率就会大大上升。之所以会这样是因为水具有流动性，能降低土石结构的强度，并且雨季雨水造成的冲刷会造成矿井周围的破坏，还有水库蓄水也会影响矿井的稳定性，所以控制含水量也是比不可少的。采高是指采掘工作面顶板和底板的距离，如果工作面的采高较高，那两者之间的角力越大，采矿作业时对顶板岩层结构的影响就更明显。

3 顶板管理问题处理方法

3.1 加固局部厚煤层顶板安全管理

随着能源的紧缺，对煤矿资源的开采程度越来越深，每层之间的压力过大必然会产生分离现象，顶板会因为无法承受压力而失去原有的稳定性，要想增加顶板的支撑力，必须加固局部厚煤层顶板，增加承重能力降低冒顶事故的发生概率。目前常见的加固方式是对煤层进行回采支护，主要方式如下：第一，构造带两侧支护方式，这种方式的控制范围广泛，且稳定性强，便于操作，从工程队施工情况上看，这种施工手段是对局部凹陷进行填充，取代之前的煤层顶板管理方式，继而增加支护机构的完整性和科学性。第二是木垛支护方式，这种方式比第一种的支撑面积大，操作简便，建设过程中也不会轻易受到外部因素和高度的影响，如果因为工程需要增加开采高度，就可以使用这种方式，帮助支柱提升稳定性，尽量减少支柱的位移。当然具体的操作方式要根据具体的开采情况选择。

3.2 工作面稳定煤层的顶板安全管理

对处于工作面稳定煤层的顶板要按照国家规定加强安全防护工作，这里涉及支护机构的支架类型问题，支架的选择要合乎标准，保证底板与顶板的结合处能接实，如果因为支架不牢靠造成事故就得不偿失了。炮采作业中要做好放炮准备，对放炮位置周边10m进行检查，遇到特殊地形可以增加检查范围，如果发现支护机构有损坏及时与工程负责人联系。顶板的支护是一个由内向外的过程，也就是说一定要保证工作人员的后路畅通，爆破后马上支护，杜绝空顶作业。整个炮采过程要有经验丰富的工作人员进行，及时对出现的各种问题进行技术支持。

3.3 掘进工作面与巷道顶板的安全管理办法

为了适应不断变化的煤矿开采环境，需要引进新型的开采工艺，如跨度较大的叠加支护和锚索支护，像这种大跨度支护工艺主要用于

大型设备与工作面的回撤活动，为回撤和安装先打好基础，能弥补锚杆的不足。同时巷道顶板由于位置的特殊性要从两个方面着重进行：第一，推广光爆锚喷技术，这种技术是专门适用巷道掘进的施工工艺，尤其是对硬岩巷道格外惯用。第二，根据巷道岩体的软硬程度选取锚杆的长度，如果是软岩，掘进头三十米左右会在零点八米处有小范围的岩体松动，所以遇到类似泥页岩这种的软岩提前预留1.6m的松动范围。如果是硬岩，则巷道毕本比较稳定，松动情况基本不太可能在安装支护过程中出现。无论是遇到软岩还是遇到硬岩锚杆的锚固力都要达到20 kN～50 kN，这是行业标准，也是确保前探梁的应用。

3.4 稳定煤层顶板

根据国家标准和煤矿行业的行为规范，稳定煤层顶板可以从以下四个方面进行：首先确保支护结构的稳定整齐，做好质量核定工作，其次，对煤层顶板的管理要正确使用支护方式。第三，做好初次放顶工作之间的衔接，每个环节安排专人负责，将责任落实到个人身上。第四，整个开采过程中，需要使用顶板动态仪对顶板的支撑压力进行测量，避免因压力过大造成的冒顶事故。

3.5 提高工作人员的专业素养

煤矿开采要本着安全第一的目标前行，提高工作人员的专业素养分为两个层次，一是对领导层，领导层的决策关乎着工人们的安全，所以领导要加强自己的文化水平和專业知识，多向经验老道的工人请教，了解实际作业中可能出现的各种问题。二是对煤矿采掘工作的工人们要加强安全教育，提升他们的工作责任感和安全意识，定期展开安全教育培训，强调矿井安全注意事项，对工人反应的每个问题及时解决，增加工人的安全意识。除此之外要多引进专业技术人才，让煤矿采掘工作更靠谱。

4 结语

综上，我们不难发现煤矿采掘工作面顶板管理的重要性，随着科技的不断进步，煤矿开采也进入了新纪元，变得更有层次更加安全。尽管目前煤矿采掘工作面顶板管理还有很多碎片化问题没有解决，但是笔者相信经过不断努力，未来我国的煤矿开采事业会越来越安全，越来越高效。

参考文献：

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