煤矿顶板事故原因分析及对策

牛涛涛

（山西煤炭运销集团盛泰煤业有限公司，山西高平048400）

1 概述

煤矿井下生产过程中顶板安全管理与控制是保证采掘工作面安全稳定生产的重要保障，但是在实际煤矿生产过程中受采掘工艺、地质条件、开采设计等影响，导致采掘工作面顶板支护存在很多问题，如支护设计、支护参数等，无法实现支护体与顶板耦合支护作用，导致顶板出现破碎、下沉、断裂现象[1]，甚至发生煤矿重大顶板事故，威胁着工作面施工安全，根据国家能源总局对山西局部矿区顶板事故数据统计发现，大同、古交、长治等6个矿区在2018～2019年范围内平均顶板事故率达38.3%，如表1所示，严重制约着煤矿安全高效生产；所以为进一步提高煤矿安全生产效率，降低煤矿事故率，必须合理分析顶板事故原因，并制定合理有效的对策措施。

表1 2018～2019年山西部分矿区顶板事故率统计表[2]

2 煤矿顶板事故原因分析

煤矿顶板事故已经严重影响矿井的正常生产，相关技术人员及管理人员经过对以往发生的各类顶板事故进行分析，总结出顶板事故的原因，通常有以下几类。

2.1 支护方式不合理

（1）煤矿生产技术部在开采前没有对矿井的资料进行详细研究，造成工作面设计布置与井下实际情况不符。技术人员没有对巷道的地质构造进行现场分析，导致井下巷道应力集中区的实际顶板压力大于设计时工作面所能承受的最大压力，施工人员支护顶板难度大，此时工作面如果增加新的掘进巷后会将巷道原有的顶板平衡彻底破坏[3]，导致掘进工作面发生大面积垮落。顶板在发生下沉后，施工人员没有采取有效措施进行支护，也会导致顶板大面积垮落。

（2）生产技术部在设计时没有落实巷道的具体情况，还按照之前的方式对顶板进行支护，导致巷道的顶板得不到有效支护。

2.2 传统的支护方式

（1）设计人员在进行前期规划时没有根据巷道的实际地质条件入手，而是按照以往的经验进行计算设计，这就会导致支护强度达不到实际要求，同时落后的支护工艺也会造成顶板得不到有效支护。

（2）在掘进工作面遇到特殊构造时，施工人员不能从根本上认识分析顶板破碎的原因，而是采用传统的支护工艺进行处理，顶板得不到有效支护[2]。

2.3 施工人员素质低

（1）矿井的工作人员整体综合专业素质较低也是导致顶板下沉的主要因素。由于煤矿的工作人员专业知识较低、培训力度差、工作强度高等原因造成井下顶板发生下沉隐患后，工作人员未能辨识或不知如何处理，最终导致顶板大面积垮落。

（2）工作人员对顶板的专业支护知识认识薄弱，而且为了加快掘进进度，未对顶板进行合理有效的支护。如锚杆长度不够、树脂药数量不多、钻眼不深、锚杆存在质量问题、锚杆未达到标准预紧力，这些都会导致顶板支护效果差。

3 顶板事故预防措施

3.1 深入了解勘测工作面地质构造

工作面在采掘之前要安排技术人员对工作面的资料、地质构造、水质

条件、岩石硬度、周边采空区、工作面涌水量进行全面的了解，并安排专业人员通过物探的方式对工作面进行全方位勘测，以这些数据作为依据，通过科学的方式对工作面的应力分布进行分析，用这些数据判断工作面采用的支护方式[4]。

3.2 分析矿压的显现规律

（1）对于掘进工作面，施工人员每掘进1000m时要安装一套顶板离层仪，该设备能够对周围10m以内的顶板进行实时监测，并安排专业人员对顶板的变化进行记录，便于后期人员对顶板变化进行分析。

（2）对于综采工作面，技术人员可以通过每班液压支架上初撑力的变化及顶板离层仪的数据判断工作面顶板的压力情况，根据比对工作面前后顶板压力变化，采取相应的支护方式。

3.3 建立健全顶板管理制度

（1）矿井需根据工作面的实际情况，建立相应的顶板管理制度，根据管理制度规定来约束工作人员的行为及支护工艺，明确各级管理人员的职责。

（2）矿井的高层领导在遇到断层带或破碎区域时要开专题会对顶板的下沉量、顶板破碎程度及破碎区域的应力分布进行研究[5]，采取合理有效的支护措施。

3.4 淘汰落后的支护方式

矿井顶板的支护方式必须符合最新《煤矿安全规程》的相关规定，对于传统落后的支护工艺已经无法满足新时代智能化高效掘进要求，要逐渐淘汰落后的支护方式，同时认真钻研新的支护材料及支护工艺，全面提高工作面的支护质量。

3.5 加强工作面现场管理

（1）安排各级管理人员不定期对矿井顶板进行隐患排查，隐患排查要全面、细致，不留死角，同时在加强隐患排查的基础上，对查出的隐患进行落实问责，将问题彻底解决，避免隐患的再次发生。

（2）严格落实工作面各类制度的实施与问责。对违反工作制度的人员要严厉考核、严格处理。按照工作面问责制度及顶板管理规定，对发生事故顶板的管理人员要严厉问责，并对事故发生的原因进行分析总结，并对相关的管理人员及工作人员进行处罚，以此事故作为警示教育的案例，避免此类事故再次发生。

（3）加强巷道支护质量及后期维护。施工人员对顶板进行支护后，要安排专人对支护的顶板进行验收，查看支护质量是否满足标准。对于顶板破碎比较严重的区域要安装栅栏或贴警示标志，防止无关人员进入该区域引起二次伤害。对破碎顶板区域进行维护时，必须对现场进行临时支护后才方可更换维修，严禁在没有临时支护的情况下直接对原支护设备进行更换。

（4）严格执行班组长管理制度，充分发挥班组长在顶板管理上的模范带头作用。班组建设是矿井生产的基础，也是具体工作实施的落脚点。在具体的实践工作中，班组长最了解工作面地质构造及相关防治措施，能够在顶板发生异常时准确判断顶板的危害程度，并及时采取合理有效的措施对顶板进行支护，避免顶板事故的发生。

4 结束语

随着煤矿生产技术水平提高、生产能力加大以及不断开拓延伸，导致矿井采掘施工时顶板维护与管理难度加大，顶板事故频繁发生，所以合理分析顶板事故原因，采取行之有效的技术措施，对进一步提高顶板整体稳定性具有重要意义，只有这样才能保障煤矿安全生产，降低煤矿百万吨死亡率，提高煤矿经济效益。