煤矿井下采煤工作面顶板管理措施研究

王岩

（内蒙古白音华海州露天煤矿有限公司，内蒙古锡林郭勒盟 026200）

0.引言

在煤矿产业的发展过程中，采煤工作面顶板安全事故属于主要的安全生产事故之一。该安全事故一旦出现会给煤矿企业带来十分严重的人员伤亡和经济损失，也会威胁煤矿行业的稳定发展。因此在煤炭资源的开采过程中，需要加强工作面顶板的管理控制工作，有效减少在工作当中安全事故的发生几率，确保煤炭井下生产工作开展更加安全，保障人员的生命财产安全，促进企业的稳定发展。

1.工作面顶板分类分析

工作面顶板指的是处于每一层上方的不同岩层层位分为：伪顶、直接顶以及老顶等。不同的空间层位有不同的特点[1]。伪顶包含有泥质岩层以及炭质泥岩，厚度大约保持在0.3m～0.5m，后期会跟随着煤矿井下开采工作的持续推进，产生顺势的掉落。直接顶主要位于煤层以及伪顶的上部分，包含有粉砂层、砂岩层、等，厚度经常是3m～10m不等。相比起伪顶来说，直接顶具有一定的稳定性，但是也会在回采的工作中出现掉落。老顶位于直接定的上部分，厚度大约是2m～5m，老顶的岩体完整性比较好，在开采过程中能够表现出比较强烈和明显的压力规律。

2.井下采煤工作面顶板安全事故因素分析

2.1 自然因素

针对于煤矿井下开采来说，一旦遇到断层、陷落柱以及节理裂缝等地质构造，都会对煤炭的开采产生直接影响。在开采工作开展之前，工作人员并没有及时全面地，了解工作面的地质构造，一旦在施工中遇到断层工作面上的压力会突然产生变化，解决措施采取不及时，会在开采过程中引发冒顶片帮事故。矿山压力指的是煤炭资源开采作业中，工作面周围的掩体表现出来的应力集中现象。当前的大部分矿山开采都会受到矿山压力作用，在开采工作面中不出现弯曲下沉的情况，也会呈现出周期来压的特征。这种影响通常会存在一定的差异性，很容易受到赋存状态的影响，如果没有在开采过程中及时有效采取防护措施，很容易出现冒顶事故。

2.2 管理原因分析

通常情况下在爆破作业以后，1h～2h之内很容易出现冒顶事故。因为爆破之后，工作面顶板会受到震动因素影响，掩体初期的压力平衡被打破，岩石结构已经母体分离的位置会因为应力快速释放，而出现冒弱的情况。再加上在之前，如果工作人员缺少隐患排查经验，并没有在该工作阶段当中快速地推断出覆岩的运移规律，没有提前进行锚固，很容易导致安全事故的出现。此外，在采煤工作结束之后，如果没有及时的进行有效的支护，也容易出现冒顶事故。当前一部分，煤矿企业并没有把安全管理落实到个人，并且井下工作人员的文化素质水平较低，没有形成足够的安全意识，后期的支护施工质量较低，这都是引发冒顶安全事故出现的主要原因。

2.3 技术因素分析

当前一部分煤矿企业采煤作业当中，参数等设计不够合理，例如工作面的长度、采煤的高度和循环的进度都不够准确，设定的回踩作业顺序不够科学合理，选择的回踩技术方案也无法有效提升采煤工作效率，很容易导致作业当中，顶板暴露的时间太长，从而带来冒顶事故安全隐患。

3.尝试工作面顶板冒顶事故发生机理分析

在煤矿井下开采工作开展中，对于工作面空间产生影响最大的是直接顶。顶板属于中等稳定，但是其自身的稳定性与监理裂缝发育程度有很大关系。在开采的过程中煤层比较松软，如果工作面的循环不够正规导致顶板破碎[2]。那么顶板破碎之后，会从液压支架前两端的空隙当中暴露出来，造成直接顶断裂下沉到开采面积，从而带来冒顶安全事故。节理裂隙分为地压裂隙、构造裂隙和原生裂隙。在其中地压裂隙和构造裂隙对于顶板控制的影响非常大。地压裂隙主要是煤层开采之后引起的，强大的支撑压力也会对于直接导致出现地压裂隙影响。在煤矿的开采过程中，基本顶以及上层的岩层重量，会对工作面造成支撑压力。工作面如果实现不了正规循环，会导致支撑压力逐渐加大作用于直接顶上，导致直接顶产生低压裂隙。低压裂隙一旦在开采中产生，不仅会让原生裂隙逐渐扩大，也会让相邻的裂隙相互连通，不及时采取有效措施，会带来冒顶事故。构造裂隙则主要是地质构造不断运动而产生的，通常贯穿于整个岩层当中，在地下水的作用下该岩层中也会引入其他的物质，从而不断地减弱裂隙之间的粘结力。在直接顶中存在这种裂隙类型，很容易没有任何预兆而产生冒顶事故。

4.煤矿井下采煤工作面顶板管理有效措施

4.1 做好地质调查

相关部门需要针对煤矿井下的开采区域地质条件进行深入的调查研究，尤其是针对特定的地质构造进行详细核查，有效地评估当前矿区水文和地质条件。在分析获得调查结果之后，根据具体的情况作出相应的开采计划。例如在断层附近采用加强顶板，或者是支护互帮的方式进行管理。通过采取专项的管理措施，来有效地做好断层位置的开采准备。

4.2 科学合理的设计出工作面参数

在工作面参数的设计中，需要尽可能的避免大型地质构造的开采。如果大型地质构造不可避免，只要尽可能的让采煤的工作面跟每一层的裂隙发育方向，呈现出垂直或者是斜交的状态。在设计过程中要明确出特殊的支护方式，详细地进行支护时间和支护距离的参数设计，便于后期开采工作人员实施操作。在开采中面临着大型的破碎带施工条件，受到顶板破碎程度的影响导致无法进行下一部分工作，设计人员可以尝试为破碎顶板中间填筑纠结模糊材料，从而有效地确保开采过程中破碎顶板不会掉落。设计工作需要根据实际的地质情况完成，确定出巷道的布置形式以及施工参数，同时也要进一步明确采煤工艺，选择采煤的高度以及采空区处理方式等，为下一步的开采工作开展提供重要依据。

4.3 确定出合理的回采工艺

首先进行煤炭的切割，然后把切割好的煤炭装载运输。这一系列工作属于一个循环的工作流程。包含在五个基本的工作工序当中：切割、装载、运输、工作面支护、采空区处理等。工作人员需要首先明确采煤机的型号，设定出合理的煤炭切割方式，保证科学的煤炭切割速度，同时也需要确定不同工作，内容涉及的相关参数是否准确。

4.4 对于支护设计加强重视

要根据当前煤矿井下工作面条件计算出工作面支护的强度。根据几何计算出来的结果选择支架的型号，分别确定出中间价和端头架的类型以及设置数量，这样才能够确保超前支护方式，能够更加科学合理[3]。当遇到底板比较柔软的情况时，为了能够有效地避免支柱底部钻地，不断地提升支柱的初始支撑力，需要给超前支护的单体支柱进行穿铁鞋操作。工作人员需要进行支架选型的验算，通过验算之后，才能够确保支架选择的合理性，并进一步确定出支架控顶距的参数。针对于特殊情况下的顶板管理也可以进行特殊处理。在最初开采工作面之前，工作人员要严格按照相关要求进行超前支护，相关工作部门要安排专业的工作人员进入到现场跟踪检查支护工作的开展质量。在压力期间要严格规范采煤的高度，确保采煤过程中支架的液压系统以及泵站都能够正常运行，没有出现任何漏油的情况。

4.5 做好支护监测工作

工作人员要采用相应的技术手段，掌握控制好顶板运动规律，针对于工作面的支护，做好监测工作。在每一个工作面的支架上安装一套压力表，注明出观测点的编号，实时监测在不同工作面中，各个液压支架初始支撑力以及工作阻力。可以在超前支柱处安装单体支柱压力监测设备，针对于超前支柱进行独设置上立监测，确保煤矿开采更加安全稳定。在后期验收中工作人员要按照工作面工程质量验收单来验收每一个生产类型，并准确地记录好监测结果。

5.结语

在煤矿井下开采工作当中，工作面顶板冒顶属于比较常见的安全事故，同时也是影响非常恶劣的事故类型。通过生产实践可以证明，该类安全事故是具有一定规律可循的，只要能够掌握好该安全事故的活动规律，选择使用正确的理论、管理手段来针对顶板进行有效监测和管理，能够确保工作面顶板的应用更加安全合理，避免顶板安全事故的发生。