分析煤炭开采井下工作面顶板安全管理问题

毕忠强

（晋能控股集团有限公司装备制造集团采供分公司，山西 晋城 048006）

引言

在煤炭开采工作效率日益提升的今天，煤炭开采的安全问题也受到人们的关注。在煤炭开采工程中，受到不同客观因素的影响，不可避免地存在一些安全事故隐患，给煤炭的安全生产造成具大威胁。其中，顶板事故一直居煤矿事故首位，已高达50%以上。一旦发生安全事故，不仅会造成大量的经济损失，也会造成人员伤亡，不利于煤炭开采行业的健康发展。因此，为了确保煤炭开采井下作业人员的生命安全，保障矿井的安全生产，加强顶板安全管理，预防顶板事故发生是煤炭生产管理的重中之重。

1 创新顶板管理手段

现阶段，一些煤矿企业并没有采用科学合理的手段对顶板进行有效管理，从而导致矿压观测出现问题，不能在煤矿开采的过程中提供提效的支护措施，促使支护的强度不能满足实际需求，给井下开采带来了风险。如果没有配备专业的顶板离层动态监测仪，管理人员就不能对顶板离层状况进行有效的把控；如果没有实时检测支护的质量情况，就不能收集到支柱支撑力的真实数据和掌握单体液压支柱初撑力的真实情况，从而有可能在顶板管理中出现严重的安全问题[1]。因此，在回采构造带中的局部厚煤层时，选择的支护方式要提供更稳定、更强大的支护能力，避免出现严重的冒顶事故，且还需要对煤壁片帮冒顶事故加强关注，及时采取有效措施进行防控。在回采局部厚煤层的过程中，一般会在构造带两边分别进行有效的支护工作，既能够保证支护的控制范围符合回采的需求，也能够让支护的能力进一步提升，同时这种支护方法也更加简单便捷，具有较安全性稳定性，从而对顶板进行高强度管理，有效地挑落破碎层，保障井下工作面的施工安全。

2 加强不同类型顶板安全管理

在进行巷道掘进时，很容易在作业面遇到厚煤层，因此时常会发生矿压异常的现象，从而导致离层出现在煤岩层之间，削弱了煤壁之间的稳定性，导致顶板压力的提高，这就极有可能出现顶板冒落的现象。因此，在煤炭开采的过程中需要先将支护等级提升，随后再对后煤层进行回采。一般情况下，针对不同的顶板结构，会采用不同的支护方式。

针对类拱式结构顶板，应该遵循“防护与支撑”的基本原则，通过对支护力度的有效把控，对工作面上的类拱式结构顶板进行平衡状态处理，让支架的支撑力能够与顶板上方的岩石重量相匹配，从而减少矿压对正常开采工作造成的影响，使顶板安全管理质量得到有效提升[2]。

针对拱梁式结构顶板，需要以“支撑”作为顶板安全管理的主要内容，确保煤炭井下开采的过程中上方岩石的重量能够与支护强度匹配，还要尽可能让老顶与直接顶之间的空间缩小。同时，要确保顶板能够被支架顶梁良好地支撑住，避免支架顶梁成为死架。

针对整体垮塌式结构顶板，同样需要做好“支撑”的防护工作。在这种顶板结构中，顶板周期压力相对较小，而裂隙的发展和工作面持续保持平行状态时，就会形成垮塌式的结构。因此，在进行安全管理的过程中，应该对顶板进行提前的弱化处理，从而让放顶的强度得到有效降低。在工作的过程中，要确保工作面的方向和裂隙之间维持在12°以上的夹角，这样就能够确保支护强度满足顶板的支撑需求，避免顶板出现整体垮塌的情况，有效保障煤炭开采工作的推进[3]。

针对梁式结构顶板，需要做好“支撑与让步”的管理工作。为了避免直接顶的断裂现象，需要对顶板采用放顶法的处理方式，让可缩量支柱能够充分发挥其调节功能，让梁式结构顶板能够和直接顶更好地匹配。但需要注意的是，在进行工作面的推进工作时，注意顶板的周期压力变化，确保能够在周期压力的时间内顺利实现工作面的推进。

3 加强监管力度

目前，在针对煤炭开采井下工作面的管理过程中，企业应该对顶板安全管理工作加强重视，并落实相关的监督管理机制，从而让每个工作人员都能够在规范的制度下落实自己的工作任务，确保每一项工作都有严格的规范流程可以参考，提高煤炭开采工作的合理性和科学性。企业还应该对顶板各方面的信息进行收集和整理，并依据相关数据进行分析和研究，并做好预防顶板安全事故的准备措施，有效地降低顶板安全事故发生的风险，使整个煤炭开采工作有更高的安全性。

4 井下工作面的综合管理

首先，需要分析液压支架的初支撑力的相关参数，收集其工作阻力的实际情况，将控制范围指定在合理的区间内。同时，需要综合考虑高一级顶板下沉的幅度情况，来挑选合适的支护支架。如果没有采取有效的防护措施，那么在进行井下工作面的推进过程中，极有可能产生严重的安全风险，因此在初放阶段就需要对技术管理工作高度重视。在对矿压进行观察时，需要确保观察的科学性和合理性。在对液压支架进行支护质量的检修时，要让泵站出液压力适量高出技术的实际需求，这样才能够让支架防护的安全性更高，为顶板直接离层量的限定奠定良好的基础[4]。如果选择了较大的垮落面你看而导致工作不能顺利推进时，可以通过直接强制放顶的方法来推动工作的进展，一般会采用倾斜深孔爆破切槽达到垮落的目标。目前，我国采用的主要开采方式是综采模式，因此在煤炭开采现场有较多的特大型设备，选择硬过法进行工作[5]。因此，在进行顶板安全管理的过程中，除了一些常规的保护方式之外，还可以采用一些特殊的手段，例如在过构造的过程中，可以通过快速贷有效压擦顶板移架，从而让控顶时间有效减少，使工作面端头的支护能力得到有效强化。

5 改造技术和设备

在进行煤炭开采的过程中，企业还应该进一步引进先进的机械设备，不断更新施工技术，才能有效提高顶板管理的质量与水平。企业应该将老旧的支护设备进行改进或者淘汰，例如采用全金属支柱来进一步提高支护的效果，不再使用传统的木支护等技术，并使用先进的煤巷道锚杆支护和岩巷锚喷支护等技术。针对回采壁式的工作面顶板安全管理时，可以使用单体液压支护支架使得支护的强度得到有效提升。

除此之外，企业还可以采用新的技术分析顶板的来压规律，从而为顶板安全管理提供有效参考。在进行工作面的掘进时，对顶板压力变化进行实时地监控，并将监控到的数据转换成清晰明了的数字，从而借助先进的计算机软件制作出真实的压力变化图，并分析开采的整个过程中煤层压力的阶段性变化，为之后的开采工作提供参考，指导工作人员做好安全防护的有效措施。

6 结语

工作面顶板的安全管理工作是煤炭开采工作的重点内容，如果未采取有效措施进行管理，极有可能在煤炭开采井下工作面的掘进过程中埋下风险隐患，导致严重的顶板安全事故，带来不可估量的伤亡和损失。因此，企业在进行煤炭开采井下工作面顶板安全管理时，要不断创新管理的手段，加强不同类型顶板安全管理措施，做好综合管理工作与监督工作，及时更新设备与技术，提高安全管理的质量。