研究煤矿采煤工作面顶板事故原因及其防治措施

张体刚 惠凡光

摘要：安全生产对于煤矿开采作业而言具有非常重要的影响和作用，不仅是煤矿采煤作业的基础，同时也是可以实现煤矿企业经济效益最大化的必要前提条件。因此，本文针对煤矿采煤工作面顶板事故的原因进行分析，并且根据实际情况，提出有针对性的防治措施，为煤矿采煤的效率和质量提供有效保证。

关键词：煤矿采煤；工作面顶板；事故原因；防治措施

经济的快速发展，对煤矿资源的需求不断增加。煤矿企业为了在市场中占据有利位置，同时还要满足市场对煤矿资源的个性化需求，必须要加大开采力度。但是煤矿开采过程中，安全问题一直都是重点，特别是煤矿的顶板管理，由于具有一定的难度，所以导致安全生产管理的很多方案和措施无法真正有效地落实到实处。煤矿开采作业过程中，一旦出现事故，不仅会导致采矿人员的伤亡，而且还会导致严重的经济损失。所以必须要提高对事故的重视程度，特别是工作面的顶板事故，采取有针对性的控制措施，避免事故的发生。

1.煤矿采煤工作面顶板事故类型分析

1.1推垮型冒顶事故分析

在对推垮型冒顶事故类型进行分析时，如果将顶板事故的性质作为出发点对其进行研究，那么可将其划分为冲击推垮型以及复合顶板推垮型，由于这两种类型的事故类型不同，所以造成的后果也大不相同。首先，在对冲击类型的推垮型冒顶事故进行分析时，发现这种类型的事故，通常情况下会发生在煤层顶板的直接顶出现离层之后，这种现象就會相对比较明显。在此时，会出现两种情况，一种情况是直接会产生冲击推垮型冒顶事故，另外一种情况则是下位分层会先出现离层的状态，同时还会直接断裂成大块游离顶板。在这种情况下，上位岩层中掉下来的部分矸石将会直接砸在下位游离顶板上，最终引起严重的推垮型冒顶事故[1]。除此之外，如果下位分层在开采作业时，先出现了离层的现象，那么上位岩层中掉落的矸石对已经离层的下位分层将会造成非常严重的冲击影响。最终导致其出现大块的游离顶板，并且形成推垮型冒顶事故。其次，在对复合顶板推垮型冒顶事故进行分析时，发现在煤矿开采作业实施过程中，复合顶板是由各种不同类型岩性的岩层以及煤层相互组合而成。所以复合顶板下层会出现一些厚度相对比较小的煤层或者是岩层，同时如果在开采作业时，其支护强度达不到标准要求等，都会导致复合型顶板推垮型冒顶事故的发生，所以必须要引起重视。

1.2压垮型冒顶事故分析

煤矿采煤工作面顶板事故的发生率近年来一直有非常明显的上升趋势，如果不及时针对这些事故进行处理，那么很有可能会造成非常严重的后果。所以必须要根据不同类型的事故，对其进行深入分析，这样才能够根据事故原因提出有针对性的防治措施，为煤矿采煤作业的安全性提供保证。在对压垮型冒顶事故进行分析时，由于回采工作面在采煤作业之后，会涉及的各种不同类型的顶板岩层，全部都要对回采工作面的支架进行操作，将这些支架全部都垂直在层面方向的顶板力上，顶板力的大小并不相同[2]。如果此时支架在其中的作用无法对顶板力进行良好的支撑，那么势必会引起非常严重的压垮型冒顶事故。在与过去的很多案例进行结合分析时，发现这种类型的事故大多数情况下都会发生在基本顶来压的状态下。该类型事故一旦发生，将会造成非常严重的破坏，导致经济损失惨重。

1.3漏垮型冒顶

漏垮型冒顶事故其实并没有大冒顶事故发生时的一系列预兆或者是警示。造成该现象出现的主要原因是由于工作面直接顶已经呈现出非常严重的破碎状态，同时煤层的倾角相对比较大，在此时采煤工作面的支护系统中就会发生非常严重的局部漏顶情况[3]。在某一地点的局部的直接顶，将会直接沿着工作面向上全部都呈现出漏空的状态，这样就会直接导致支架无法保证良好的稳定性，同时再生顶板的胶结性比较差，所以很容易就会导致漏垮型冒顶事故的发生。

2.导致煤矿采煤工作面顶板事故的原因

2.1采煤工作面地质条件的影响

众所周知，随着经济的不断快速发展，我国各个行业的整体发展形势普遍比较良好，受到了人们的广泛关注和重视，同时对煤矿资源的整体需求量也一直在不断增加。煤矿开采过程中，安全问题一直都是其中的重点，同时也是保证煤矿企业可以实现经济有效增长的必要前提条件。在煤矿采煤工作面的具体作业实施过程中，在相关场所经常会遇到各种不同类型的问题，甚至还有部分区域环境内的地质构造相对比较复杂，比如比较常见的特殊地质构造包括大断层、岩层破碎带等。在煤矿采煤工作实施过程中，由于顶板自身的结构相对比较复杂，所以在对顶板进行安全维护时，就会显得比较困难。与此同时，由于断层与破碎带等各种不同类型的区域当中经常会出现一些不可预见的问题，同时在断层中还会存在着断层泥[4]。除此之外，在对其进行分析时，不难看出断层泥这种物质一旦遇到水之后，就会出现比较严重的软化现状，由于受到这一因素的影响，很容易就会造成非常严重的坍塌现象。另外，断层的上盘以及下盘当中的矿体，很有可能会存在严重的节理裂隙，这些裂隙的整体发育情况相对比较良好，节理的构造一般都会呈现出错横交错的状态。同时，在与实际情况进行结合分析时，节理面内部经常会出现一些泥质夹带的情况，这样势必会导致周围的围岩出现严重的破碎情况，同时也无法保证良好的稳定性。由于受到这一因素的影响，导致煤矿采煤工作在具体实施过程中，其对应的工作面顶板支护无法实现有针对性的维护和管理，导致顶板的安全问题将会遭受到非常严重的打击影响。

2.2采煤工作面采煤方法的影响

工作面回采作业在具体实施过程中，可能会导致顶板安全事故出现的原因其实还有很多，由于整个工作环境比较恶劣，同时整个操作工序也比较复杂，所以在很多方面都会很容易引起严重的事故。其中回采工序就会导致其出现严重的安全事故，在与实际情况进行结合分析时，发现回采工序相互之间呈现出的差异性，将会直接导致不同类型的安全事故发生。比如煤壁的无支护空间在实际应用过程中，如果采煤机在其中对煤矿资源进行切割处理之后，甚至还会对其进行爆破处理，这些都必须要对其提出有针对性的维护措施，否则任何一个环节都很有可能会发生严重的事故[5]。如果在施工过程中，出现支护滞后等各种不同类型的问题，那么在对输送机的机头进行推移处理时，或者是机尾支护等工作实施过程中，都会导致冒顶安全事故的发生。除此之外，如果在煤矿开采作业实施过程中，并没有对炮眼进行科学合理的布置，那么也会导致冒顶事故的发生，对整个煤矿开采的作业安全将会造成非常严重的威胁。

3.针对煤矿采煤工作面顶板事故提出的防治措施

3.1綜采工作面冒顶的预防措施

在与现阶段煤矿开采作业的现状进行结合分析时，发现在安全事故方面的控制效果并不是很理想，仍然存在很多问题，导致煤矿采煤工作面顶板事故的发生率一直无法得到有效控制。这样不仅会导致工作人员自身的人身安全受到严重威胁，而且还会导致煤矿企业承非常严重的经济损失。所以对于煤矿企业而言，必须要在实践中积极采取有针对性的措施，保证各个环节的安全管理工作可以有序开展，这样不仅可以避免安全事故的发生，而且还可以保证煤矿采煤工作的效率和质量。在具体操作过程中，要与实际情况进行结合，综采面冒顶事故大多数情况下会集中发生在煤壁的附近，所以在针对其提出有效预防措施时，要与实际情况进行结合[6]。首先在具体操作过程中，为了保证良好的预防效果，同时还要保证支架的整个初撑力可以得到有效提升，在对支架进行设计时，必须要对外加长侧板进行合理的应用，同时还要在其中增加内向伸缩前探梁，这样可以保证支架在实际应用过程中的整个支撑效果得到强化。其次，在工艺方面，在采煤机实际应用之后，需要对前探梁进行时有效的使用，这样可以保证其整个稳定性。除此之外，如果现实情况中的破碎顶范围比较大，同时无法实现对其有效的控制，那么必须要结合实际情况，将符合实际要求的化学材料全部都注入对应的破碎顶板中。这样做的目的是为了最大限度地避免出现冒顶事故。采煤面一般在实际作业过程中，都会选择利用循环作业的方式来进行。在整个操作过程中，必须要保证严格按照规范化的要求和标准来进行，同时还要对敲帮进行有效实施，尤其是在工作面方面，要避免出现一系列的空顶作业行为。另外，还要对一些先进的技术手段进行合理的引进和利用，这样可以实现对顶板状态的有效监测，一旦在监测过程中发现其出现问题，可以立即采取有针对性的措施对其进行处理。

3.2单体液压支柱工作面顶防煤壁附近冒顶的相关措施

在对煤矿采煤工作面顶板进行分析和研究时，要与实际情况进行有效结合，这样才能够提出有针对性的解决措施。在对煤壁附近的冒顶事故进行预防处理时，最先要做的一点就是要对单体液压支柱工作面进行分析，这样有利于提出有针对性的预防措施。在煤矿采煤工作开展过程中，由于大多数的作业环境比较复杂，同时其中会涉及的影响因素也比较多，所以必须要对地质的质量以及环境等进行严格的考察和分析，这样有利于为预防措施的顺利开展打下良好的基础。在有关地质方面，要对其中是否存在顶板结构进行严格的检查，这样可以根据检查结果保证生产技术措施在制定和具体实施过程中的有效性和针对性，同时还要保证整个安全作业流程的规范化和标准化。其次，在对该环节提出预防措施时，为了保证可以实现良好的预防效果，必须要促使采煤工作面和煤层节理相互之间的发育方向能够呈现出一种垂直的状态，或者呈现出一种斜交的状态也可以。除此之外，为了避免工作面会出现片帮等一系列的问题，一旦发现其出现片帮现象，必须要立即采取有针对性的措施，利用陶梁窝对其进行有针对性的支护，这样做的目的是为了避免出现严重的冒顶事故。另外，工作面在正常作业过程中，必须要保证遵循“三直一平”的基本原则，同时还要保证点柱在其中可以得到有效控制。同时，要保证现有的敲帮制度可以在实践中得到有效落实，尽可能避免出现空项作业等情况。

3.3采煤工作面对发生大面积冒顶的预防措施

在针对大面积冒顶的相关问题进行分析和处理时，要想实现有效的预防处理，首先要做的一点就是要保证单体支柱自身的支撑能力可以在实践中得到有效提升，同时还要保证其自身的刚度也可以得到强化。其次，要保证液压支架在实际应用过程中的稳定性和可靠性能够得到有效提升。除此之外，还要结合实际要求，对采煤的整体高度进行有效控制，这样才能够从根本上促使大面积冒顶安全事故可以得到有效控制，避免造成更加严重的损失。

3.4预防工作面两端头冒顶的措施

在对工作面两端头冒顶事故进行分析和处理时，为了保证预防措施的针对性和有效性，必须要保证上出口的支护以及下出口的支护都可以得到有效强化。与此同时，还要对采场当前的漏顶冒顶事故提出有效的预防措施，通常情况下，可以适当地在机头、机尾等各个不同位置处，对四对一梁三柱的钢梁抬棚支护措施进行科学合理的应用，这样才能够为巷道的初撑力起到良好的保障作用。除此之外，还要与实际情况进行结合，将双楔顶梁支护措施应用其中，同时还要保证采煤面与巷道相互之间可以建立良好的连接关系。一般在这种状态下，每一对抬棚都会随着机头或者是机尾向前移动，在机头以及机尾处，可以直接利用双楔铰接顶梁支护技术，这样可以保证良好的支护效果。

4.结语

煤矿资源在开采时，由于大多数都是井下作业，所以整体的环境非常差，为了保证开采人员的人身安全，实现煤矿开采企业自身经济效益的最大化，必须要对当前在工作面顶板当中的安全事故进行分析。只有对造成事故出现的原因进行深入分析，才能够提出有针对性的预防措施，为煤矿采煤工作的效率和质量提供有效保证。

参考文献：

[1]李贞江.采煤工作面顶板安全管理问题分析[J].科技创新导报， 2019， 16（17）： 48-49.

[2]张金宝，武建领，张振南，包苏东.采煤工作面顶板安全管理及预防措施研究[J].中外企业家， 2019（09）： 116.

[3]李斌，管刘北，余杰.肖家洼煤矿110802工作面初次来压的模拟与研究[J].内蒙古煤炭经济， 2018（11）： 123-124+140.

[4]刘业娇，袁亮，薛俊华，田志超. 2007—2016年全国煤矿瓦斯灾害事故发生规律分析[J].矿业安全与环保， 2018， 45（03）： 124-128.

[5]王彬.煤矿顶板事故不安全动作原因探析[J].内蒙古煤炭经济， 2017（17）： 90+127.

[6]胡伟.井下采煤工作面顶板事故及处理措施[J].科技风， 2017（09）： 297.