采煤工作面顶板管理及安全事故防范研究

王志浩

摘 要：为做好采煤工作面顶板安全管理工作，更好的防范各类顶板安全事故，本文介绍了回采工作面顶板的分类，分析了采煤工作面顶板事故原因，并提出了一系列防治采煤工作面顶板事故的措施，以期通过应用这些措施，能有效防治采煤工作面顶板事故，更好的保障矿井安全生产。

关键词：采煤工作面;顶板分类;顶板事故;防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.059

0 前言

在矿井的开采中，对其造成危害的主要因素就是矿山压力，尤其是对地质状况极为复杂的矿井，其矿压的危害更为明显，由此导致各种事故的产生。因此，在煤矿的开采中，对工作面的顶板进行安全管理是其最核心的防控环节。

根据统计可知，煤矿所发生的事故中，超出一半的安全事故都是由于工作面顶板的坍塌所导致，对工作人员的健康及生产设备的运行造成了极大的威胁。本文通过对工作面顶板的事故类型及形成原因进行分析，以提出有效的改进策略。

1 回采工作面顶板的分类

处于煤层上方的岩层均属于煤层顶板。根据上岩层与煤层之间的距离及其坚硬度，可将煤层顶板划分为以下几种：

（1）伪顶。这一部分是处于煤层上部与煤层相邻的薄岩层，它与煤层间的距离较近，其厚度大多处于0.3-0.5m。它的构成主要为碳质页岩，一般情况下，其质地较为疏松，也不具备较强的稳定度及坚固度，因此在开采落煤的时候，其伪顶也会随之坍塌，进而混入到煤炭中，对煤炭的质量造成影响。

（2）直接顶。该部分处于伪顶上方的岩石层及煤层之中，其构成主要为泥质和沙质两种页岩。与老顶相比，直接顶具有较强的坚固性及紧密性，也具备相应的稳定性，在开采落煤的时候，该部分不会第一时间坍塌，而是经过一段时间之后才会坍塌。因此，在开采过程中，直接顶也是其支护的对象，若没有较好的支护，在受到矿压及开采骚动的影响下，直接顶极易产生塌落，对人员安全造成极大威胁。

（3）老顶。该岩层处于直接顶的上部，与煤层之间的距离较远，其构成主要有砂岩、石灰岩等部分。通常，该岩层具有十分紧凑的结构及较强的稳定性，不会轻易塌落;但是若采空区存在较大的悬露面积，在拉移支架的时候极易产生塌落。这部分岩层塌落会对支护及工作面造成极大的影响，若不具备足够的支护强度时，将会产生极其严重的冒顶事故。

2 采煤工作面顶板事故的原因分析

直接顶与老顶之间所产生的运动，极易导致顶板塌落，其关键因素在于受到矿压的影响。在开采的过程中，当采出煤层之后，由于失去支撑力，工作面上方的岩层将会导致内应力发生改变，导致顶板岩层所具有的平衡应力被打破，巨大的矿压将会对顶板岩层造成影响。工作面具备越大的采深，其地质结构就越复杂，顶板的压力就越大。此时，首先塌落的就是伪顶，随后直接顶与老顶也会随着应力的改变而产生相应的形变，当矿压及应力的变化超出顶板可承受的临界点时，直接顶与老顶将会直接塌落，进而产生冒顶事故。其主要体现为在回采工作面的上下出口处，存在显著的来压，其中工作面中部的顶板所承载的压力为最大，下沉也最为迅速，在工作面推进的初期及周期性的来压时，若未采取有效的措施来进行支护，则顶板极易产生塌落。

工作面所具备的地质结构问题也会造成顶板的坍塌，在通过一些复杂的地质结构时，因顶板岩层较为疏松，且不具备较强的稳定性，在开采的过程中顶板极易产生塌落事故。因此，应当事先对地质进行勘察，充分把握断层的状况，同时积极做好一系列准备措施，以确保其顺利通过断层。

3 工作面顶板支护的安全技术措施

对工作面发生的各种事故进行预防，其关键就在于增强安全意识，规范操作章程，针对不同的顶板采取不同的支护策略。

3.1 针对不同类型顶板采取的支护措施

对于复合型顶板而言，应当遵循支护并重的原则，增强支护的稳定性，避免直接顶出现离层及抽顶;对支护的类型及密度进行科学的设计，尽可能使用单体液压支柱，当直接顶存在较大的悬顶面积时，应当及时进行人工放顶，并且需要与相应的机械化放顶支柱相结合使用，增强支护的强度，清除事故风险。在采掘结束之后，不能提前撤掉特殊的支护，在最小的顶距下来进行回料;对于顶板压力聚集的地方，应积极采取有效的措施，在未设置好替棚及替柱之前，不能强制性的回柱。

3.2 利用新技术分析顶板来压规律

在工作面的顺槽中配置在线监测压力表，在掘进的时候应当时刻关注顶板的压力变化。同时，通过信息技术来传输顶板压力变化的信号，使其显示在计算机体系中，运用计算机来详细记录各种变化数据，对这些数据进行有效的分析，以确保后续开采的顺利进行，同时为煤矿的开采及顶板的安全管理提供较好的指导，避免一切冒顶事故的发生。

3.3 加强设备与技术的改进

全力推行采煤机械化，降低安全事故的发生率。将老化的支护设备进行及时更替，对于一些矿压较大、地质较复杂的工作面，积极采取一系列联合支护方法，增强支护的强度;在机采面及炮采面中，积极采取單体液压支架;若上下顺槽出口存在较大的空顶面积，则需要运用四梁八柱的方法进行支护。

3.4 井下工作面的综合性管理措施

采煤机在进行割煤之后，应当停机挂梁支护，在进行挂梁之间，应当严格遵照相关的制度，将一些疏松的顶板岩层进行敲除，挂梁的时候必须确保梁上端与实顶相互连接，不能在无柱悬臂梁上再次悬挂相应的顶梁。在对液压支架的质量进行检修的时候，保证泵站具备一定的出液压力，确保支架具备充足的支撑力;坚决避免使用已损坏的单体支柱。工作面的支柱必须成为直线，对排距和柱距进行严格控制，确保其误差小于0.1m;安装支柱时必须保证其维持平稳和坚固。对于塌落及支护的难度较大的顶板，可以依靠倾斜深孔爆破切槽的模式来进行放顶。

参考文献：

[1]程双明.采煤工作面顶板事故及顶板管理的探讨[J].企业技术开发（学术版），2016（10）：33-36..

作者简介：王志浩（1987-），男，河北保定人，本科，研究方向：采煤技术。