王巖

（內(nèi)蒙古白音華海州露天煤礦有限公司，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟 026200）

0.引言

在煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，采煤工作面頂板安全事故屬于主要的安全生產(chǎn)事故之一。該安全事故一旦出現(xiàn)會(huì)給煤礦企業(yè)帶來(lái)十分嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)威脅煤礦行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。因此在煤炭資源的開(kāi)采過(guò)程中，需要加強(qiáng)工作面頂板的管理控制工作，有效減少在工作當(dāng)中安全事故的發(fā)生幾率，確保煤炭井下生產(chǎn)工作開(kāi)展更加安全，保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1.工作面頂板分類(lèi)分析

工作面頂板指的是處于每一層上方的不同巖層層位分為：偽頂、直接頂以及老頂?shù)取２煌目臻g層位有不同的特點(diǎn)[1]。偽頂包含有泥質(zhì)巖層以及炭質(zhì)泥巖，厚度大約保持在0.3m～0.5m，后期會(huì)跟隨著煤礦井下開(kāi)采工作的持續(xù)推進(jìn)，產(chǎn)生順勢(shì)的掉落。直接頂主要位于煤層以及偽頂?shù)纳喜糠郑蟹凵皩?、砂巖層、等，厚度經(jīng)常是3m～10m不等。相比起偽頂來(lái)說(shuō)，直接頂具有一定的穩(wěn)定性，但是也會(huì)在回采的工作中出現(xiàn)掉落。老頂位于直接定的上部分，厚度大約是2m～5m，老頂?shù)膸r體完整性比較好，在開(kāi)采過(guò)程中能夠表現(xiàn)出比較強(qiáng)烈和明顯的壓力規(guī)律。

2.井下采煤工作面頂板安全事故因素分析

2.1 自然因素

針對(duì)于煤礦井下開(kāi)采來(lái)說(shuō)，一旦遇到斷層、陷落柱以及節(jié)理裂縫等地質(zhì)構(gòu)造，都會(huì)對(duì)煤炭的開(kāi)采產(chǎn)生直接影響。在開(kāi)采工作開(kāi)展之前，工作人員并沒(méi)有及時(shí)全面地，了解工作面的地質(zhì)構(gòu)造，一旦在施工中遇到斷層工作面上的壓力會(huì)突然產(chǎn)生變化，解決措施采取不及時(shí)，會(huì)在開(kāi)采過(guò)程中引發(fā)冒頂片幫事故。礦山壓力指的是煤炭資源開(kāi)采作業(yè)中，工作面周?chē)难隗w表現(xiàn)出來(lái)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)前的大部分礦山開(kāi)采都會(huì)受到礦山壓力作用，在開(kāi)采工作面中不出現(xiàn)彎曲下沉的情況，也會(huì)呈現(xiàn)出周期來(lái)壓的特征。這種影響通常會(huì)存在一定的差異性，很容易受到賦存狀態(tài)的影響，如果沒(méi)有在開(kāi)采過(guò)程中及時(shí)有效采取防護(hù)措施，很容易出現(xiàn)冒頂事故。

2.2 管理原因分析

通常情況下在爆破作業(yè)以后，1h～2h之內(nèi)很容易出現(xiàn)冒頂事故。因?yàn)楸浦螅ぷ髅骓敯鍟?huì)受到震動(dòng)因素影響，掩體初期的壓力平衡被打破，巖石結(jié)構(gòu)已經(jīng)母體分離的位置會(huì)因?yàn)閼?yīng)力快速釋放，而出現(xiàn)冒弱的情況。再加上在之前，如果工作人員缺少隱患排查經(jīng)驗(yàn)，并沒(méi)有在該工作階段當(dāng)中快速地推斷出覆巖的運(yùn)移規(guī)律，沒(méi)有提前進(jìn)行錨固，很容易導(dǎo)致安全事故的出現(xiàn)。此外，在采煤工作結(jié)束之后，如果沒(méi)有及時(shí)的進(jìn)行有效的支護(hù)，也容易出現(xiàn)冒頂事故。當(dāng)前一部分，煤礦企業(yè)并沒(méi)有把安全管理落實(shí)到個(gè)人，并且井下工作人員的文化素質(zhì)水平較低，沒(méi)有形成足夠的安全意識(shí)，后期的支護(hù)施工質(zhì)量較低，這都是引發(fā)冒頂安全事故出現(xiàn)的主要原因。

2.3 技術(shù)因素分析

當(dāng)前一部分煤礦企業(yè)采煤作業(yè)當(dāng)中，參數(shù)等設(shè)計(jì)不夠合理，例如工作面的長(zhǎng)度、采煤的高度和循環(huán)的進(jìn)度都不夠準(zhǔn)確，設(shè)定的回踩作業(yè)順序不夠科學(xué)合理，選擇的回踩技術(shù)方案也無(wú)法有效提升采煤工作效率，很容易導(dǎo)致作業(yè)當(dāng)中，頂板暴露的時(shí)間太長(zhǎng)，從而帶來(lái)冒頂事故安全隱患。

3.嘗試工作面頂板冒頂事故發(fā)生機(jī)理分析

在煤礦井下開(kāi)采工作開(kāi)展中，對(duì)于工作面空間產(chǎn)生影響最大的是直接頂。頂板屬于中等穩(wěn)定，但是其自身的穩(wěn)定性與監(jiān)理裂縫發(fā)育程度有很大關(guān)系。在開(kāi)采的過(guò)程中煤層比較松軟，如果工作面的循環(huán)不夠正規(guī)導(dǎo)致頂板破碎[2]。那么頂板破碎之后，會(huì)從液壓支架前兩端的空隙當(dāng)中暴露出來(lái)，造成直接頂斷裂下沉到開(kāi)采面積，從而帶來(lái)冒頂安全事故。節(jié)理裂隙分為地壓裂隙、構(gòu)造裂隙和原生裂隙。在其中地壓裂隙和構(gòu)造裂隙對(duì)于頂板控制的影響非常大。地壓裂隙主要是煤層開(kāi)采之后引起的，強(qiáng)大的支撐壓力也會(huì)對(duì)于直接導(dǎo)致出現(xiàn)地壓裂隙影響。在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，基本頂以及上層的巖層重量，會(huì)對(duì)工作面造成支撐壓力。工作面如果實(shí)現(xiàn)不了正規(guī)循環(huán)，會(huì)導(dǎo)致支撐壓力逐漸加大作用于直接頂上，導(dǎo)致直接頂產(chǎn)生低壓裂隙。低壓裂隙一旦在開(kāi)采中產(chǎn)生，不僅會(huì)讓原生裂隙逐漸擴(kuò)大，也會(huì)讓相鄰的裂隙相互連通，不及時(shí)采取有效措施，會(huì)帶來(lái)冒頂事故。構(gòu)造裂隙則主要是地質(zhì)構(gòu)造不斷運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，通常貫穿于整個(gè)巖層當(dāng)中，在地下水的作用下該巖層中也會(huì)引入其他的物質(zhì)，從而不斷地減弱裂隙之間的粘結(jié)力。在直接頂中存在這種裂隙類(lèi)型，很容易沒(méi)有任何預(yù)兆而產(chǎn)生冒頂事故。

4.煤礦井下采煤工作面頂板管理有效措施

4.1 做好地質(zhì)調(diào)查

相關(guān)部門(mén)需要針對(duì)煤礦井下的開(kāi)采區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行深入的調(diào)查研究，尤其是針對(duì)特定的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)核查，有效地評(píng)估當(dāng)前礦區(qū)水文和地質(zhì)條件。在分析獲得調(diào)查結(jié)果之后，根據(jù)具體的情況作出相應(yīng)的開(kāi)采計(jì)劃。例如在斷層附近采用加強(qiáng)頂板，或者是支護(hù)互幫的方式進(jìn)行管理。通過(guò)采取專(zhuān)項(xiàng)的管理措施，來(lái)有效地做好斷層位置的開(kāi)采準(zhǔn)備。

4.2 科學(xué)合理的設(shè)計(jì)出工作面參數(shù)

在工作面參數(shù)的設(shè)計(jì)中，需要盡可能的避免大型地質(zhì)構(gòu)造的開(kāi)采。如果大型地質(zhì)構(gòu)造不可避免，只要盡可能的讓采煤的工作面跟每一層的裂隙發(fā)育方向，呈現(xiàn)出垂直或者是斜交的狀態(tài)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要明確出特殊的支護(hù)方式，詳細(xì)地進(jìn)行支護(hù)時(shí)間和支護(hù)距離的參數(shù)設(shè)計(jì)，便于后期開(kāi)采工作人員實(shí)施操作。在開(kāi)采中面臨著大型的破碎帶施工條件，受到頂板破碎程度的影響導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行下一部分工作，設(shè)計(jì)人員可以嘗試為破碎頂板中間填筑糾結(jié)模糊材料，從而有效地確保開(kāi)采過(guò)程中破碎頂板不會(huì)掉落。設(shè)計(jì)工作需要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況完成，確定出巷道的布置形式以及施工參數(shù)，同時(shí)也要進(jìn)一步明確采煤工藝，選擇采煤的高度以及采空區(qū)處理方式等，為下一步的開(kāi)采工作開(kāi)展提供重要依據(jù)。

4.3 確定出合理的回采工藝

首先進(jìn)行煤炭的切割，然后把切割好的煤炭裝載運(yùn)輸。這一系列工作屬于一個(gè)循環(huán)的工作流程。包含在五個(gè)基本的工作工序當(dāng)中：切割、裝載、運(yùn)輸、工作面支護(hù)、采空區(qū)處理等。工作人員需要首先明確采煤機(jī)的型號(hào)，設(shè)定出合理的煤炭切割方式，保證科學(xué)的煤炭切割速度，同時(shí)也需要確定不同工作，內(nèi)容涉及的相關(guān)參數(shù)是否準(zhǔn)確。

4.4 對(duì)于支護(hù)設(shè)計(jì)加強(qiáng)重視

要根據(jù)當(dāng)前煤礦井下工作面條件計(jì)算出工作面支護(hù)的強(qiáng)度。根據(jù)幾何計(jì)算出來(lái)的結(jié)果選擇支架的型號(hào)，分別確定出中間價(jià)和端頭架的類(lèi)型以及設(shè)置數(shù)量，這樣才能夠確保超前支護(hù)方式，能夠更加科學(xué)合理[3]。當(dāng)遇到底板比較柔軟的情況時(shí)，為了能夠有效地避免支柱底部鉆地，不斷地提升支柱的初始支撐力，需要給超前支護(hù)的單體支柱進(jìn)行穿鐵鞋操作。工作人員需要進(jìn)行支架選型的驗(yàn)算，通過(guò)驗(yàn)算之后，才能夠確保支架選擇的合理性，并進(jìn)一步確定出支架控頂距的參數(shù)。針對(duì)于特殊情況下的頂板管理也可以進(jìn)行特殊處理。在最初開(kāi)采工作面之前，工作人員要嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行超前支護(hù)，相關(guān)工作部門(mén)要安排專(zhuān)業(yè)的工作人員進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)跟蹤檢查支護(hù)工作的開(kāi)展質(zhì)量。在壓力期間要嚴(yán)格規(guī)范采煤的高度，確保采煤過(guò)程中支架的液壓系統(tǒng)以及泵站都能夠正常運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)任何漏油的情況。

4.5 做好支護(hù)監(jiān)測(cè)工作

工作人員要采用相應(yīng)的技術(shù)手段，掌握控制好頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律，針對(duì)于工作面的支護(hù)，做好監(jiān)測(cè)工作。在每一個(gè)工作面的支架上安裝一套壓力表，注明出觀測(cè)點(diǎn)的編號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在不同工作面中，各個(gè)液壓支架初始支撐力以及工作阻力?？梢栽诔爸е幇惭b單體支柱壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備，針對(duì)于超前支柱進(jìn)行獨(dú)設(shè)置上立監(jiān)測(cè)，確保煤礦開(kāi)采更加安全穩(wěn)定。在后期驗(yàn)收中工作人員要按照工作面工程質(zhì)量驗(yàn)收單來(lái)驗(yàn)收每一個(gè)生產(chǎn)類(lèi)型，并準(zhǔn)確地記錄好監(jiān)測(cè)結(jié)果。

5.結(jié)語(yǔ)

在煤礦井下開(kāi)采工作當(dāng)中，工作面頂板冒頂屬于比較常見(jiàn)的安全事故，同時(shí)也是影響非常惡劣的事故類(lèi)型。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐可以證明，該類(lèi)安全事故是具有一定規(guī)律可循的，只要能夠掌握好該安全事故的活動(dòng)規(guī)律，選擇使用正確的理論、管理手段來(lái)針對(duì)頂板進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和管理，能夠確保工作面頂板的應(yīng)用更加安全合理，避免頂板安全事故的發(fā)生。