煤矿采煤工作面初次放顶技术分析

张芝林

（毕节中城能源有限责任公司肥田煤矿，贵州 毕节 552100）

引言

煤矿采煤工作面的初次放顶技术在确保安全方面和提高工作效率方面具有重要意义。采煤工作需要高度组织和协调，以确保矿产资源的最大利用。如果初次放顶技术得当，矿工们可以更加顺利地进行采煤作业，避免了频繁地停工和修复工作带来的时间浪费。这有助于提高采煤工作面的生产效率，同时降低了生产成本。初次放顶技术还可以减轻环境影响。煤炭开采对环境造成了严重的影响，如水土流失、土壤污染等。通过采用初次放顶技术，可以有效地减少对自然环境的破坏。采煤之前的支护工作可以防止煤矿巷道的坍塌，减少煤尘和有害气体的排放，保护周围环境的健康和生态平衡。因此，要加强对初次放顶技术的研究和应用，积极推动煤矿行业的可持续发展。

1 采煤工作面初次放顶技术

1.1 直接顶自行冒落的初次放顶

采煤工作面初次放顶技术是煤矿开采中非常重要的一项工作，它能够保障矿工的安全，提高采煤效率。其中，直接顶自行冒落的初次放顶技术是可以避免采煤工作面持续放顶和集约安装初次支架的一种高效可靠的方法。直接顶自行冒落的初次放顶技术主要是通过合理利用采煤工作面顶板和直接采取合适的措施，使顶板自行冒落，形成支撑，并达到保持工作面稳定、安全的目的。首先，该技术要求在顶板上进行合理的凿孔开眼工作，形成合适的破碎带，使顶板的自行冒落受到控制。通过对顶板进行凿孔开眼，可以使顶板形成均匀的破碎带，减少控制冒落的难度，并且实现更为稳定的初次放顶。其次，直接顶自行冒落的初次放顶技术还需要合理选择合适的支架材料和放顶位置。选用高强度、防爆、抗磨损的材料，确保支架的稳定性和持久性。同时，根据煤层的特点和采煤工作面的需要，在合适的位置放置支架，使其能够承担工作面的重量，提供坚固的支撑。此外，直接顶自行冒落的初次放顶技术还需要合理选择合适的顶板冒落措施。通过合理的水平支撑、局部破碎和撤离工作，使得顶板能够在控制的范围内自行冒落，并保持相对稳定［1］。

1.2 直接顶的强制初次放顶

直接顶的强制初次放顶是采煤工作中一项非常重要的技术。在采煤过程中，为了确保工作面的安全和稳定，必须进行初次放顶操作。直接顶是指采煤工作面上方的天然岩层或人工煤层。某矿回采工作面初次放顶，由于部分煤层顶板坚硬，放顶难度大，给安全生产带来影响，采用强制初次放顶的办法。上下顺槽断面6.4 m2，其中中宽2.6 m，中高2.2 m(梯形巷道)，采用锚杆支护长1.6 m，排间距0.8 m×1.0 m，开切眼长200 m，宽×高=3.0 m×0.8 m，木柱支护、排间距1.0 m×1.0 m，如图1所示。

图1 平面布置图（1:2000）

在进行初次放顶操作之前，必须要对直接顶进行预处理，使其能够承受采煤过程中的压力和变形。直接顶的强制初次放顶就是在进行初次放顶操作时，通过应用适当的支护材料和技术手段，将直接顶加固并保证其安全稳定。采煤工作面的初次放顶是防止采煤过程中岩层失稳和坍塌的重要措施。在进行强制初次放顶之前，需先进行地质勘察和岩层稳定性评估，确定直接顶的类型和强度。然后，针对具体情况选择适当的支护材料和装备，如锚杆、支架和锚索，确保对直接顶进行有效的加固。在直接顶的强制初次放顶过程中，应严格按照操作规程和技术要求来进行［2］。

1.3 人工强制初次放顶

采煤是煤矿生产的重要环节，而采煤工作面的安全稳定则是保证采煤正常运转的关键。初次放顶技术作为采煤工作面的支护措施之一，具有重要的意义。人工强制初次放顶技术更是其中的一种重要方法，以其在提高采煤工作面安全性和工作效率方面的突出表现，得到广泛应用。人工强制初次放顶技术，是指在采煤工作面进行初次放顶时，采取人工控制的方式，对采煤工作面进行稳定支护的措施。这种技术的核心就是要利用高效的施工团队，通过人工的力量和技术手段，迅速进行工作面支护，保证采煤面的稳定。人工强制初次放顶技术的优势在于其快速性和灵活性。由于施工过程中完全依靠人工操作，可以根据工作面实际情况进行灵活调整，避免浪费时间、资源和人力。在采煤工作面初次放顶过程中，人工强制放顶能够快速反应和修复支护的不稳定情况，确保短时间内完成放顶工作，保证工作面的安全性。此外，人工强制初次放顶技术能够有效控制和防止采煤工作面的冒顶事故发生，在一定程度上提高了采煤工作面的施工质量［3］。

2 煤矿采煤工作面初次放顶施工中常见问题

2.1 工作面片帮、掉顶问题

在煤矿采煤工作面初次放顶施工中，工作面片帮和掉顶是常见的问题。这主要源于以下原因：首先，地压力与顶底板的力学性质不匹配。煤矿工作面的地层往往存在不均匀的地质构造和力学性质。当煤层的强度和顶底板的稳定性不匹配时，工作面容易发生片帮和掉顶的情况。其次，采煤工艺参数的选择不合理。选择不合理的开采参数，如开采高度、进刀深度、掘进速度等，可能导致煤层顶板的失稳和破坏，从而引发片帮和掉顶问题。

2.2 通风断面问题

通风是煤矿采煤工作面运行的重要条件。然而，在初次放顶施工中，通风断面的设计和管理往往存在问题。这可能导致以下情况：首先，通风断面设计不合理。通风断面的大小和布局，对煤矿工作面的通风效果至关重要。如果通风断面设计不合理，可能导致通风不畅、局部气流混乱等问题，影响工作面的正常运转。其次，通风设备维护不到位。煤矿通风设备的正常运行对保障通风断面的有效性至关重要。如果通风设备未经及时维护和保养，可能导致设备故障、通风效果降低，甚至给矿工带来安全隐患。

3 煤矿采煤工作面初次放顶施工的优化措施

3.1 加强工作面片帮、掉顶的管理

煤矿采煤工作面是矿山生产的核心区域，其施工的质量和安全对于整个矿山的正常运营至关重要。在煤矿采煤工作面初次放顶施工中，加强工作面片帮、掉顶的管理是极为重要的。片帮管理是保证工作面整体稳定的关键。煤矿采煤工作面施工过程中，片帮是支撑和固定煤矿巷道壁岩，防止巷道塌方的重要装置。加强片帮的管理可以提高工作面的稳定性，减少工作面事故的发生。加强对片帮材料的选择和使用的监管。片帮材料的质量直接影响到工作面的稳定性和安全性，在初次放顶施工中，应严格控制片帮材料的质量，确保其符合国家标准和矿山安全要求。确保片帮材料的正确使用，避免在施工中存在疏漏和错误。在片帮施工完成后，需要对施工质量进行检验和验收，确保片帮的质量符合要求。检验和验收的过程中，应注意对片帮的固定效果、承重能力等关键指标进行检查，及时发现并处理存在的问题，确保工作面的稳定和安全。

同样重要的是，加强掉顶的管理是确保工作面施工安全的关键。掉顶是指煤矿采煤工作面顶板上的煤层或岩层破碎、下滑或坍塌的现象，是工作面事故的主要隐患之一。加强掉顶的管理可以有效地预防和减少工作面的掉顶事故。具体而言，可以采取以下措施来加强掉顶的管理。首先，加强对工作面地质情况的调查和评估。在施工前，需要充分了解工作面所处的地质条件，包括煤层的厚度、倾角、构造及存在的岩层等信息。通过详细的地质调查，可以为工作面的施工提供可靠的地质基础，从而减少掉顶事故的发生。其次，加强对掉顶隐患的监测和预警。在工作面施工过程中，应设置掉顶监测系统，实时监测工作面的地质变化和掉顶隐患的形成。一旦发现掉顶隐患，及时采取措施进行处理，并通过预警系统向工作面人员发出警报，确保他们的人身安全。最后，加强对工作面施工人员的培训和安全意识的提高。工作面施工人员是施工安全的主体，他们的专业知识和安全意识水平直接影响到工作面的安全施工。因此，应加强对工作面施工人员的培训和教育，提高他们的安全意识和应急处理能力，从而确保工作面的施工安全。

3.2 加强通风断面问题的管理

煤矿采煤工作面是煤矿开采的核心区域，也是事故易发区域之一。在工作面放顶施工过程中，由于巷道狭窄、瓦斯积聚等原因，通风断面管理变得尤为重要。有效的通风断面管理可以保障工作面安全，提高采煤效率，减少事故风险。首先，煤矿管理部门应加强对通风断面进行规范管理。制定相应的管理制度，明确通风断面管理的责任人和职责，明确通风断面管理的流程和要求，确保管理工作的有序进行。同时，加强对操作人员的培训和教育，提高其对通风断面管理的意识和技能水平，增强其安全意识。其次，要加强对通风设备的维护和管理。对通风设备进行定期检查和维护，确保其正常运转。及时修理和更换老化和损坏的设备，保证通风系统的畅通。制定完善的保养计划，对设备进行定期的保养和维修，以保证其长期稳定运行。此外，要加强对通风断面的检查和监测。定期对通风断面进行检查，及时发现和处理通风断面中的问题。采用适当的监测设备，对通风断面的氧气含量、瓦斯浓度等指标进行监测，确保通风环境的安全。

4 结论

采煤工作面初次放顶技术对于煤矿安全生产具有重要意义。在煤矿开采过程中，采煤工作面的初次放顶是确保矿井安全的关键环节之一。煤矿企业应根据实际情况选取适合的初次放顶技术，并且加强对施工人员的培训，提高施工人员的技术水平。同时，加强顶板控制工作，确保矿井在采煤过程中的安全稳定。只有这样，才能有效预防事故的发生，保障煤矿作业人员的生命财产安全。