采煤工作面顶板安全管理的应用研究

采煤工作面顶板安全管理的应用研究

本文指出采煤工作面顶板管理工作的重要性，进一步阐述了加强采面顶板管理的具体要求，确保采面顶板管理得到有效加强，严防采面顶板事故发生。

标签：安全管理采煤工作面顶板管理技术

煤矿企业是事故率频发较高的企业，采煤工作面顶板事故是煤矿企业面临的主要生产安全事故之一很大程度上影响了煤企的安全生产。为了降低采煤工作面顶板事故的发生率，在煤矿开采过程中务必加强工作面顶板管控工作促进矿井的安全生产。

1 煤层顶板的概念及分类

煤层的顶板是赋存在煤层之上、在煤层之后形成的岩层。由煤层依次向上煤层顶板分为伪顶、直接顶和老顶等三个部分。

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。

直接顶厚度和采高的比值N=M/m，（M——直接顶厚度（m）；m——采高（m））和老顶初次来压步距L。

2 采煤工作面顶板事故发生的原因分析

2.1 从客观角度分析。①地质构造的影响。工作面在回采过程中常会遇到各种类型地质构造，如：冲刷、断层、陷落柱、褶皱等。其中断层的发生在回采工作面中较为广泛，以上这些地质构造在现实中都会改变工作面的正常压力状况，如对这些情况了解不透彻将会发生冒顶现象。②矿山压力的作用。受开采的影响使采场上的覆岩层发生变形产生矿山压力，此力通过煤层直接顶板传递到工作面支架上。主要表现在回采工作面上下口附近，因压力的影响，其中部顶板快速下沉，其次呈现出初期压力和周期压力的双重性，在这影响之下工作面整体会产生异常的剧烈情况，若保护措施实施不利则会发生冒顶事故。

2.2 从主观角度分析。①检查方法欠妥。从冒顶事故发生时间上分析，一般发生于爆破后1-2小时间。其顶板受到爆破波的冲击后顶板应力尚未达到平衡状

态，这期间与母体分离的岩体在应力释放过程中继续活动而冒落。②操作技术不熟练。操作人员缺乏实际工作经验和处理技能，对顶板松石的形成、发展及变化认识不到位，对其稳固程度无法做出正确判断。③采煤设计不够完善。采煤工作面的结构参数选择不当，回采顺序不尽合理。假使采煤工作面设计过长，其采出速度将减慢，回采强度降低，延长顶板的暴露时间。

2.3 支护因素主要表现在三方面。①支护工作不及时；②支护质量不好；③支柱密度不够。

3 采煤工作面顶板的安全管理措施

3.1 加强矿井生产的地质工作。为了确保生产的安全进行，需要研究分析采区工作面煤层的顶底板岩性，组成和物理力学性质，同时研究制定调研报告，为采区设计和编制作业规程提供参考依据。

3.2 认真编制采区设计和工作面作业规程。初期来压和周期来压的特殊支护措施，工作面初采和收尾的安全措施以及循环作业，人工假顶材料及其规格和铺设方法等不仅是防止发生冒顶事故的主要环节，同时也为正确确定工作面支护形式和工作面顶板管理方法提供了有效依据。

3.3 重视初次放顶，制订有效的安全措施。为了保证初次放顶的成功率，需要搞清顶板岩性的基础，参考同类顶板管理的经验，确定合理的初次放顶步距等。

3.4 采面周期来压安全技术防治。周期来压期间应坚持循环注液，保证工作面单体柱的柱压不低于11.5MPa。沿切顶排增设密集柱且每隔10m支设木垛，若周期来压前悬顶面积大，应用圆木一梁三柱支设戗棚。提高支架支撑强度，工作面支架初撑力≥24MPa，全工作面支架合格率不得小于80%，如支架合格率小于80%，综采队队长在早调度会上必须说明原因。泵站提供压力≥30MPa，当压力低于规定值时，应及时查找原因立即处理。

3.5 工作面过地质构造带安全技术措施。全面认真检查煤壁、支架、顶板等情况，确认安全后方准作业。工作面顶板破碎，实行带压移架。移架前必须在煤帮超前支护搞好后，方准移架。对于不合格支架进行整改或用单体液压支柱打戗柱，以防止倒架。保证每根支柱的初撑力随时不低于90KN，支柱支设迎山有力，支架前、后柱必须有3°-5°的迎山角。提高工作面支护质量，有效控制顶板。支架间距1.1m，偏差不超过±100mm，支架排成一条直线，偏差不超过±50mm。分段移架间距不少于10m。

3.6 加强工作面支护和管理。工作面支架要有足够的支护密度和支护强度，要做好及时支护，控顶距不能过大。对于金属摩擦式支柱，必须符合质量标准要求，确保有足够的支撑力，需要有专人随时检查严格把控，失效的不允许支设。分层开采时，为了增加顶板的完整性需要对上分层要实行黄泥灌浆胶结顶板。在下分层开采时，严防破顶、透顶和漏矸石而引起大冒顶事故。针对工作面过老空、旧巷和断层等区域时要制订安全技术措施，在工人中贯彻，严格检查，督促执行。

3.7 大力开展顶板观察工作，掌握顶板活动规律，进行顶板来压预报。其有两点：一是当顶板矿山压力显现出（直接顶初次垮落、老顶初次来压、老顶周期）现象时，如何观测顶板压力、观测内容、由谁观测等问题；二是遇构造带（包括向背斜、断层、皱曲、破碎带（或火成岩带）、煤层结构变化、顶底板岩性变化等）时，及时向有关部门反馈信息积极采取特殊支护。

3.8 合理做好支护工作。选用吊挂前探支护为临时支护，前探梁用3寸厚壁钢管制作，其长度≥4m，并用吊环和1个金属锚杆将其固定住，吊环形式为倒梯形，宽面向上，防止前探梁滚动，吊环用配套的锚杆螺母固定，锚固力≥70KN/根，前探梁最大控顶距离为1.8m，前探梁上方用规格为：长*宽*厚=1500*200*150mm小板梁和小杆接顶。

4 提高企业员工职业技能素质

4.1 加强安全教育和学习措施。①在议事日程中，纳入职工的安全生产技术培训，同时将顶板管理技术培训作为安全培训的重要内容；②以顶板管理为主要内容，定期或不定期举办安全生产技术培训；③作业规程审批后，在开工前，组织作业队人员学习，考试合格予以上岗；④经常派员工外出参观学习，进一步提高员工的安全生产管理水平。

4.2 加强安全意识管理的措施。①在煤矿安全生产中，顶板事故是主要灾害，因此需要高度重视抓好防治顶板事故的重要性，树立安全生产管理意识；②建立和完善安全管理机构，对安全生产加强领导，并且成立安全科，在井口设置安监站，并安排一线专职安全人员进行管理；③对顶板加强管理，对井口班队人员开展安全教育，不断强化安全意识，进一步做到人人讲安全，个个重视顶板管理；④制定完善的安全管理措施，将安全生产承包责任落实到各级领导干部，实行奖罚制度。

5 小结

煤矿采煤工作面顶板管理工作技术含量大，只有掌握各类工作面顶板应力规律采取相应的管理措施，切实提高顶板管理的技术水平，增强各级人员的责任心，才能严防顶板事故的发生。

参考文献：

[1]赵日峰.煤矿顶板重特大事故分析及现场实用安全技术的研究[J].山东煤炭科技，2005.

[2]杨光，梁美健.试论煤炭企业安全生产保障机制[J].矿业安全与环保，2005.

[3]宋振骥.顶板事故防治[M].煤炭工业出版社，1991.