采煤工作面顶板安全管理的应用研究

张军强

黄陵县工业和煤炭局 陕西延安 727300

近年来，我国煤矿行业发展迅速，煤矿企业也在不断扩张企业的开采规模，虽然有效实现了煤矿企业经济水平的飞速发展，但在煤矿生产中，生产规模越大，企业所需要承担的安全风险则越高。因此，煤矿企业在运行过程中，最重要的一工作即使对煤矿生产过程中的安全管理。在进行采煤工作中，面顶板的安全管理里是一项重要管理内容，一旦在采煤过程中出现面顶板冒顶现象，则会造成不可估量的重大损失，为采煤人员带来了巨大生命威胁[1]。

1 煤矿顶板的分类

1.1 伪顶

是紧贴煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层，厚度一般为0.3～0.5m，多由页岩、炭质页岩等组成。

1.2 直接顶

直接顶的稳定性指标（表1）强度指数D=δ.C1.C2；式中δ——岩石单向抗压强度公斤/cm2；C1——节理裂隙影响系数；C2——分层厚度影响系数。

1.3 老顶

指位于直接顶之下，比较坚硬的岩层，多为砂层，石灰岩等。

2 采煤顶板事故的客观原因

2.1 地质条件引发的顶板事故

在煤矿企业进行采煤过程中，不同地理位置的矿区，其自身的地质构造也会呈现完全不同的表现特点，并且在矿区的采煤过程中，经常会遇到断层、褶曲或陷落柱等地层结构。这些种类的地层结构在一定程度上会对采矿工作带来一定的掣肘。如地层中出现断层结构，那么在地层结构中会存在不同规模与大小的断层泥，在这类泥土与水融合以后，将会造成地层结构软化，在达到一定程度以后，可能会造成采煤工作面的坍塌现象。严重者还会造成采煤工作面上方的岩石破碎现象，最终造成顶板支柱损坏，形成不同规模的顶板坍塌安全事故[2]。

2.2 矿山压力引发的顶板事故

在煤矿企业运行过程中，矿井下的作业深度会随着煤矿不断开采而提升。在煤矿的地下深度不断增强的过程中，采煤层上方覆盖的岩石层将会随着矿山的整体压力的移动不断发生变化，并且在这一过程中，矿山所承受的压力将会延伸至顶板支架。在这种作用力的影响下，会对煤矿工作面两侧的出入口附近带来一定影响。与此同时，在这种压力的作用下，回采工作面的顶板非常容易在作用力的影响下发生下沉，在力量不断加大的状态下，非常容易出现冒顶现象，进而引发比较严重的安全事故。

3 采煤顶板事故的主观原因

3.1 开采工作人员技术不熟练，工作经验较少

在煤矿进行开采作业时，相关工作人员需要根据采矿区域的地层结构以及顶板岩石随着采煤作业的不断深入所产生变化进行全面分析与判断。在预判出地层结构在开采过程中所产生的变化趋势以后，再以此作为依据来设计采煤的作业方法以及施工进度的安排。但在现阶段采煤过程中，由于相关工作人员自身的专业技术水平不够过关，并且对采煤过程中顶板岩石可能出现的变化以及顶板的牢固程度没有一个专业的认识，因此造成施工人员在采煤过程中出现了一定的偏差，在开采过程中，一旦发生一点偏差都会造成顶板安全。比如施工人员在采煤过程中，如果对岩石没有科学处理，不仅会造成土层的撬前落后、撬小落大的现象，严重者会直接造成顶板出现坍塌。

3.2 管理不严，违章操作

在采煤过程中，一些相关的管理人员在日常开展对采煤施工的安全管理工作过程中，由于自身对这一工作流程的安全管理意识比较薄弱，因此在进行安全管理工作过程中，对采煤作业过程中的每个施工环节并没有进行详细勘察与管理，并且其自身仍然停留在以往那种重生产、轻安全的传统错误思想。在发现采煤过程中存在安全隐患时，亦会抱着侥幸的思想，没有对其进行安全管理，在日常采煤过程中，对于各项安全防护措施也没有及时完善。最终造成一旦发生顶板安全事故，则没有相应的应急预案以及及时补救措施，最终造成顶板安全事故的后果非常严重。另一方面，由于企业对煤矿产量的需求非常大，相关管理人员为确保采煤效率，在采煤作业过程中只注重最后的开采量，甚至一些施工人员出现不正确的施工操作也没有得到有效的规范与束缚，这也是诱发采煤工作面顶板安全事故的重要诱因之一[3]。

3.3 采煤技术落后，安全施工水平较低

在现阶段的煤矿企业发展过程中，由于一些地区的煤矿企业其自身的规模较小，因此自身的资金实力相对有限，在进行煤矿开采作业时，没有充分的资金来升级企业内的开采设备或者更新开采技术。因此，在日常采煤作业过程中，只能运用以往的采煤设备以及传统开采技术。但以往的采煤设备或技术都存在一定的滞后性，且无论是开采设备的功能，以及采煤技术都具有较为明显的缺陷。相关施工人员在恶劣的作业环境中，运用不完善的技术以及设备，不仅会降低煤矿的开采量，还会对其自身的人身安全带来非常大的威胁。另一方面，由于采煤作业无论是在工作环境还是在作业强度上，都比较艰苦，因此在煤矿企业在招聘过程中，通常也会比较困难。一些煤矿工人由于文化水平以及综合素质都相对较低，因此在日常开展作业过程中，缺乏对该项工作的安全生产意识，并且在实际作业时，由于做作业的环节以及技术要点并不明确，因此会对采煤作业的安全作业水平产生不良影响。

4 提升采煤顶板安全管理水平的有效措施

4.1 加强矿井生产区域的地质勘察工作

在煤矿企业开展日常开采作业过程中，为有效规避顶板安全事故的发生，相关工作人员应当对煤矿开采区域内部的顶底板岩性进行及时分析与考察，并充分考虑到开采工作的不断进行所涉及到的物理力学性质，最终为采区工作面煤层的顶底板岩性制定出一个科学合理、数据准确地调研报告，进而为开采区域对施工作业方案以及施工进度流程提供强而有力的数据参考。

4.2 认真编制采区设计和工作面作业规程

为有效提升采煤顶板安全管理水平。相关工作人员应对采取设计以及工作面的作业规程进行有效编制，并定期对其进行完善与优化。首先，工作人员需做好对采煤顶板的初期来压和周期来压这一阶段的特殊支护措施，制定相应的采煤工作面初采和收尾两个不同施工节点的安全防护措施，并做好两个阶段的循环作业。与此同时，为有效规避采煤过程中出现冒顶事故。相关工作人员应当按照相应标准筛选出人工假顶材料以及所规定的材料规格。并运用科学合理的铺设方式对其进行施工，最终为采煤定板建构一个合理的工作面支护形式并为其构建科学合理的工作面顶板管理机制。另一方面，相关工作人员应给予采煤区域初次放顶工作充分的重视，并为这一施工环节制定相应的安全管理措施，进而有效确保采煤区域初次放顶的成功率以及整体施工质量。在此过程中，工作人员需要注意的是，在施工过程中应对顶板岩性有一个充分的了解与掌握，并参考同类型结构的地层，对其顶板管理的相关经验，并确定初次放顶的步距能够符合相关标准，最终有效增强初次放顶工作的整体质量[4]。

4.3 工作面过地质构造带安全技术措施

相关施工人员应当在日常作业过程中，对采煤区域中的煤壁、支架、顶板等设施的日常状态进行定期检查，并确保每天作业之前应对这些设备进行全面检查，在确保所有基础设施处于安全状态后方准作业。在勘察过程中，如发现采煤区域中的工作面顶板发生破损，则需要工作人员带压移架。在该项工作开展之前，首先需要做好对煤帮超前支护，才能进行移架作业。在此过程中，相关施工人员如在作业中发展有质量不合格的支架，则需第一时间对支架进行完善，或运用单体液压支柱打戗柱，最终有效避免在采煤过程中出现倒架现象。在支架过程中，相关施工人员必须确定采煤区域内的所有支架的初撑力都高于90KN，并且支柱支设迎山有力。并且在支架前柱和后柱都应当形成3°-5°的迎山角。只有这样才能够有效提升对采煤区域中的工作面支护质量，使其能够在作业和过程中能够有效控制顶板[5]。

4.4 加强工作面支护和管理

相关施工人员对工作面支架的选择与安装过程中，首先需要确保在采煤区域内的支架布局密度，以及所有支架在采煤区域中所呈现出来的支护强度，确保支架能够起到非常安全的支护作用。在此需要注意的是，相关施工人员对于控顶距的创设应当严格按照相应的施工标准，进而有效规避控顶距过大的现象。另一方面，在金属摩擦式支柱的安装施工过程中，施工人员应严格按照相关的质量标准进行施工，最终保障金属摩擦式支柱能够在安装施工以后，起到良好的支撑作用。并在所有支架安装以后，应派专门的负责人来对支架的状态进行随时查看，严加把控，对于一些无效的支架应及时撤掉，最大限度增强采煤区域内的支护质量。施工人员在进行分层开采的过程中，为切实提升顶板的完整性以及安全性，相关施工人员首先需要运用黄泥灌浆，对采煤区域的上分层进行施工，将顶板进行有效胶结。在对下分层进行采煤过程中，相关施工人员需要时刻预防采煤区域工作面顶板发生冒顶事故。并且在采煤过程中，如发现采煤工作面出现老空或断层等一系列不良现象，相关施工人员需及时上报管理人员，待相关工作人员制定相应的安全技术实施措施以后，施工人员方能够按照相应的施工措施与方案进行下一步的采煤工作[6]。

4.5 加强安全意识管理措施

在煤矿企业的日常采煤作业开展过程中，采煤工作面顶板安全事故是煤矿安全事故类型中占比较高的一个事故类型。因此企业内安全管理负责人应在日常工作开展中对采煤工作面的顶板安全进行高度重视，并创设一系列管理制度有效防止顶板事故的发生。在此过程中，相关管理人员应当树立安全生产的管理意识，加强对施工人员的管理水平，方能够确保该项工作真正落到实处。另一方面，相关管理者应在企业内部建立安全管理部门，明确划分采煤过程中的安全管理责任。加强安全生产领导，在部门内部成立作业安全科，在井口设置安监站，并安排一线专职安全人员进行管理[7]。

5 结语

综上所述，在煤矿企业日常运行过程中，为有效规避在煤矿开采过程中发生工作面顶板安全事故，首先需要企业内部所有工作人员都能够提升自身的安全施工作业意识，以及专业技术水平。并且在日常对采煤区域内工作面顶板的安全管理过程中，应为该项工作配备专业的工作人员，使其能够根据采煤工作面顶板的应力规律，制定相应的施工作业方案以及管理措施，确保采煤作业安全进行。