張 寧 馮青林

（鐵法能源公司鐵煤集團(tuán)礦建公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

煤礦開采環(huán)節(jié)中最重要的工作就是強(qiáng)化生產(chǎn)作業(yè)的安全管理。掘進(jìn)作業(yè)面頂板的支護(hù)問題成為煤礦開采事故發(fā)生的主要因素，其中根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，煤礦產(chǎn)量在近幾年中呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)，煤礦事故也不斷發(fā)生，死亡人數(shù)倍增[1]。因此，為了進(jìn)一步降低煤礦企業(yè)事故發(fā)生率，應(yīng)做好頂板管理的工作，通過強(qiáng)化頂板支護(hù)設(shè)計(jì)和材料管理，加強(qiáng)頂板監(jiān)測(cè)和維護(hù)等措施，從而防止煤礦掘進(jìn)作業(yè)頂板管理時(shí)出現(xiàn)冒頂問題，避免嚴(yán)重威脅到工作人員的生命安全，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

1 掘進(jìn)工作面頂板管理的重要性

煤礦掘進(jìn)作業(yè)中加強(qiáng)對(duì)頂板支護(hù)的管理能提升煤礦生產(chǎn)的安全性和有效性。主要是因?yàn)榫戮蜻M(jìn)工作經(jīng)常會(huì)受外力的影響，使圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，如：失衡問題和生態(tài)環(huán)境被破壞的問題。當(dāng)圍巖結(jié)構(gòu)自身應(yīng)變力發(fā)生一定的變化后，煤礦企業(yè)如果沒有加強(qiáng)對(duì)頂板支護(hù)的管理，將會(huì)出現(xiàn)安全問題。同時(shí)，掘進(jìn)作業(yè)面施工時(shí)如果沒有加強(qiáng)對(duì)頂板的管理，缺乏對(duì)頂板的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，也將會(huì)引發(fā)安全事故。因此，煤礦掘進(jìn)面頂板管理過程中通過加大對(duì)頂板支護(hù)的管理、頂板的監(jiān)測(cè)和維護(hù)等，對(duì)保障煤礦掘進(jìn)作業(yè)面的施工質(zhì)量，強(qiáng)化煤礦開采的安全性等將發(fā)揮出重要的作用和影響。

2 煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)面頂板施工時(shí)存在的問題

2.1 環(huán)境問題

我國地大物博，地域范圍較為廣闊，這就導(dǎo)致不同地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造是不同的，而煤礦資源也會(huì)受到這些復(fù)雜地質(zhì)的構(gòu)造影響，進(jìn)而產(chǎn)生頂板事故[2]。例如：煤礦生產(chǎn)時(shí)受到自然環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造的影響，地帶會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造遭到較大破壞，頂板出現(xiàn)冒落和漏頂?shù)膯栴}，進(jìn)而加大了煤礦掘進(jìn)作業(yè)面頂板的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 材料問題

煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)的特征主要表現(xiàn)為：技術(shù)性強(qiáng)、專業(yè)性強(qiáng)，掘進(jìn)作業(yè)所使用的支護(hù)材料和技術(shù)等都會(huì)對(duì)頂板的安全性產(chǎn)生一定的影響。再加上煤礦井下的作業(yè)較為復(fù)雜，管理者應(yīng)積極采取有效的管理對(duì)策，選擇適合的材料，優(yōu)化支護(hù)技術(shù)，從而全面保障頂板的施工安全。

1.支護(hù)問題。支護(hù)過程中使用的材料主要包括砂子、石子和水泥、金屬支架、錨固材料等，如果頂板支護(hù)時(shí)沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范選擇合格的支護(hù)材料，將會(huì)導(dǎo)致材料使用過程中出現(xiàn)變形、折斷等，進(jìn)而長時(shí)間作用下發(fā)生頂板事故。另外，支護(hù)材料使用時(shí)使用了失效的材料等，也將會(huì)出現(xiàn)頂板事故。眾所周知，工程質(zhì)量的好壞直接關(guān)乎煤礦掘進(jìn)過程中的安全性，當(dāng)出現(xiàn)支架規(guī)格不合規(guī)、錨噴質(zhì)量較差等問題時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致頂板面由于工程質(zhì)量不合格的問題出現(xiàn)人員的傷亡。

2.支護(hù)技術(shù)問題和裝備問題。一些煤礦企業(yè)的掘進(jìn)設(shè)備較為落后、裝配水平較低等，這些都是煤礦企業(yè)出現(xiàn)頂板事故的主要因素。

2.3 冒頂問題

掘進(jìn)作業(yè)施工時(shí)需配合采煤機(jī)進(jìn)行工作，并且作業(yè)時(shí)還會(huì)進(jìn)行部分支護(hù)拆除的工序，在支護(hù)拆除過程中，管理人員和工作人員如果沒有加大對(duì)頂板的管理，很容易導(dǎo)致頂板出現(xiàn)松動(dòng)的問題。同時(shí)，由于掘進(jìn)作業(yè)面的支撐力不足，將會(huì)導(dǎo)致頂部出現(xiàn)塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。另外，巷道位置進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，也會(huì)受到支護(hù)措施不完善等方面的影響，導(dǎo)致頂部出現(xiàn)巖體的塌陷，尤其是支護(hù)不夠穩(wěn)定時(shí)巖體將會(huì)出現(xiàn)冒落的情況，進(jìn)而導(dǎo)致煤礦掘進(jìn)時(shí)出現(xiàn)安全問題[3]。

2.4 管理現(xiàn)場(chǎng)的問題

煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)中出現(xiàn)安全事故的主要原因還與管理人員的管理意識(shí)不足、管理人員技術(shù)能力不足、現(xiàn)場(chǎng)管理過程中出現(xiàn)違章作業(yè)等有直接關(guān)系。其詳細(xì)情況如下：

第一，管理人員沒有將頂板管理工作納入到日常的管理中，對(duì)于相關(guān)人員是否按照規(guī)范操作等沒有引起高度的重視。第二，缺乏建立完善的頂板管理方案和工程質(zhì)量管理方案，難以對(duì)頂板發(fā)生事故的責(zé)任進(jìn)行明確的劃分。第三，缺乏對(duì)管理人員和技術(shù)人員的培訓(xùn)和管理。第四，沒有對(duì)頂板事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，導(dǎo)致防范能力不斷下降。另外，從現(xiàn)場(chǎng)管理的情況上看，一些技術(shù)人員常常不按照標(biāo)準(zhǔn)施工，導(dǎo)致在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，出現(xiàn)了違章作業(yè)的情況。例如：針對(duì)斷層處，沒有加強(qiáng)對(duì)四角門、三岔門的管理和重點(diǎn)保護(hù)。

除了這些問題，掘進(jìn)施工作業(yè)時(shí)，還存在監(jiān)察不到位和養(yǎng)護(hù)不到位等情況，沒有及時(shí)制止一些事故的發(fā)生，導(dǎo)致事故問題越來越嚴(yán)重，給煤礦企業(yè)帶來不良的影響。

3 煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)面頂板管理的優(yōu)化對(duì)策

3.1 結(jié)合地質(zhì)條件，優(yōu)化頂板支護(hù)

掘進(jìn)面支護(hù)過程中和頂板管理時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶厥猸h(huán)境和地質(zhì)條件，優(yōu)化頂板支護(hù)，這樣才能進(jìn)一步對(duì)巷道的安全進(jìn)行保護(hù)。因此，針對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)因素，煤礦企業(yè)管理人員應(yīng)對(duì)關(guān)鍵位置等進(jìn)行支護(hù)加固，進(jìn)而保護(hù)好巷道的安全性，避免煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)時(shí)受到圍巖應(yīng)力的影響而出現(xiàn)生產(chǎn)和安全問題[4]。

其一，管理方面，煤礦企業(yè)應(yīng)結(jié)合巷道巖性，選擇適合的支護(hù)方式。例如：支護(hù)過程中應(yīng)用光爆錨噴技術(shù)對(duì)軟巖和硬巖類型的巷道進(jìn)行支護(hù)，并使用鉆頭和小錨桿等開展作業(yè)，在其相互作用和配合下，加大對(duì)巷道位置頂板的安全管理。對(duì)于一些巷道松動(dòng)的情況，需結(jié)合巷道地質(zhì)的類型開展優(yōu)化設(shè)計(jì)。巷道屬于砂巖地質(zhì)，如果巷道遠(yuǎn)離掘進(jìn)頭時(shí)，其松動(dòng)的范圍應(yīng)設(shè)置在1-1.2m；如果巷道屬于泥巖地質(zhì)時(shí)，與掘進(jìn)頭相差30m 時(shí)，其松動(dòng)的范圍應(yīng)設(shè)置在1-1.2m；如果巷道是由泥巖頁巖地質(zhì)構(gòu)成時(shí)，與掘進(jìn)頭相差30m 時(shí)，其松動(dòng)范圍應(yīng)設(shè)置為1.2-1.4m。如表1 所示：

表1 巷道松動(dòng)范圍

其二，解決大斷面或者大斷面巷道掘進(jìn)過程中，施工時(shí)很容易出現(xiàn)冒頂和離層的問題，頂板支護(hù)過程中，管理人員應(yīng)結(jié)合掘進(jìn)的位置和斷層的情況，對(duì)這些情況進(jìn)行考慮。并且頂板支護(hù)時(shí)，也需要選擇一套緩沖的裝置，從而使圍巖壓力降低，不會(huì)因?yàn)閴毫^大造成冒頂?shù)葐栴}。在開展斷面的支護(hù)時(shí)，施工作業(yè)時(shí)也可以采用液壓支柱+架棚+錨帶網(wǎng)+錨索等支護(hù)的方式，如圖1 所示：

圖1 支護(hù)方案

巖層與網(wǎng)有效的結(jié)合到一起后，能有效保障頂板的穩(wěn)定性，在充分發(fā)揮出組合梁的作用基礎(chǔ)上將錨索直接固定于頂板之中，從而使組合梁更加穩(wěn)定。借助液壓支護(hù)，避免組合梁發(fā)生變形的問題，提升支撐的效果，達(dá)到對(duì)頂板的管理和保護(hù)，使掘進(jìn)作業(yè)更具有安全性。

3.2 支護(hù)材料的管理為開展掘進(jìn)作業(yè)提供保障基礎(chǔ)

對(duì)于巷道支護(hù)材料的管理，應(yīng)結(jié)合巷道的形狀對(duì)支護(hù)材料進(jìn)行選擇，其主要從以下方面進(jìn)行管理：第一，巷道如果是矩形的錨網(wǎng)狀時(shí)，可以使用2 根型號(hào)Φ22的圓鋼進(jìn)行施工作業(yè)，并搭配與圓鋼同樣材質(zhì)的螺帽吊環(huán)，共同搭配下，形成新的支護(hù)材料。采用雙層焊接的方式，將螺帽吊環(huán)和圓鋼進(jìn)行焊接。第二，當(dāng)巷道的寬度大于5.5m 時(shí)，可以使用前探梁（3 根），將梁與梁之間的距離控制在1.5-2.0m 范圍內(nèi)，其中臨時(shí)支護(hù)的大板規(guī)格可以控制在4.0m×0.3m×0.03m。第三，巷道如果是架棚或者拱形的形狀，應(yīng)采用卡子將前探梁進(jìn)行固定，其固定的位置就是鵬梁上，保障梁與梁之間的間距控制在1.2m 左右。對(duì)于架棚巷道，需結(jié)合巷道的寬度等，選擇出適合的支護(hù)材料，并設(shè)計(jì)好材料的規(guī)格。例如：當(dāng)巷道的寬度要大于5m 時(shí)，大板規(guī)格應(yīng)該為3.0m×0.3m×0.03m。必要情況下，如果特殊的巷道，應(yīng)開展臨時(shí)的支護(hù)，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造的基本特征，進(jìn)一步加強(qiáng)支護(hù)的管理。而當(dāng)斷面或者底板之間的間距都大于1.5m 時(shí)，應(yīng)做好防護(hù)的工作，使梁間距和前探梁間距保持一致。

同時(shí)，材料使用之前管理人員還應(yīng)檢查支護(hù)材料的外觀、規(guī)格材料是否合理等問題，待到這些材料驗(yàn)收合格之后方能投入到現(xiàn)場(chǎng)使用，開始作業(yè)。鋪設(shè)的網(wǎng)片在連接和吊環(huán)安裝時(shí)，應(yīng)對(duì)這些設(shè)備安裝質(zhì)量等進(jìn)行檢驗(yàn)，保障吊環(huán)安裝更加緊固、安全[5]。

3.3 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的有效監(jiān)督管理，保障生產(chǎn)安全

3.3.1 施工工序的管控

煤礦企業(yè)在對(duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行施工管理時(shí)，應(yīng)加大管理的力度，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工情況進(jìn)行控制。例如：督促施工人員嚴(yán)格按照施工的工序開展施工，并對(duì)每一個(gè)員工的崗位職責(zé)進(jìn)行監(jiān)督，保障這些人員能結(jié)合作業(yè)要求和安全規(guī)范等進(jìn)行施工，避免在作業(yè)時(shí)出現(xiàn)違章作業(yè)的情況，從而全面保障施工的質(zhì)量。

3.3.2 加大對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的有效管控和檢查

（1）煤礦企業(yè)在開展掘進(jìn)工作時(shí)需要在企業(yè)相關(guān)人員的領(lǐng)導(dǎo)下，結(jié)合管理制度，高質(zhì)量地完成上級(jí)安排的任務(wù)。（2）在工作時(shí)管理人員通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的有效檢查，保障能將煤礦掘進(jìn)頂板管理作為重中之重，加大對(duì)巷道支護(hù)設(shè)備的檢查和排查，能直接了解設(shè)備是否完備，從而提早做出防范措施，降低安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。（3）掘進(jìn)工作之前管理人員應(yīng)盡早做出預(yù)報(bào)的工作和地質(zhì)預(yù)測(cè)的工作，及時(shí)掌握巷道內(nèi)地質(zhì)的情況，在形成說明書后，對(duì)于特殊的地質(zhì)條件應(yīng)出具探勘的項(xiàng)目書，盡量將地質(zhì)情況說仔細(xì)、說明白。（4）掘進(jìn)作業(yè)工作根據(jù)以上的說明書，最終確定好掘進(jìn)的工作流程。并且，管理人員也應(yīng)該做好巷道的支護(hù)，保障掘進(jìn)時(shí)不會(huì)由于支護(hù)問題出現(xiàn)相應(yīng)的事故和安全風(fēng)險(xiǎn)。（5）煤礦開采過程中的每一位工作人員都應(yīng)結(jié)合掘進(jìn)的流程、支護(hù)技術(shù)要求等，組織學(xué)習(xí)相關(guān)工作，這樣能有效保障掘進(jìn)施工的質(zhì)量。尤其是在施工過程中，煤礦企業(yè)還應(yīng)開展安全管理培訓(xùn)等，從而提升煤礦企業(yè)相關(guān)人員的安全意識(shí)，降低安全事故的發(fā)生。待到這些人員學(xué)習(xí)一段時(shí)間后，將責(zé)任劃分到每一個(gè)人身上，并利用懲罰和獎(jiǎng)懲機(jī)制，以提升這些人員的工作動(dòng)力和責(zé)任意識(shí)，使其高質(zhì)量地完成頂板支護(hù)管理工作。

3.4 開展監(jiān)測(cè)工作，提升頂板管理的質(zhì)量

頂板管理時(shí)通過對(duì)以下環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能有效改善支護(hù)的質(zhì)量，降低安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。其主要表現(xiàn)為：（1）針對(duì)掘進(jìn)過程中的支護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)。例如：管理人員借助監(jiān)測(cè)的設(shè)備和裝置對(duì)頂板結(jié)構(gòu)開展監(jiān)測(cè)。（2）合理設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并監(jiān)控好設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)掌握好頂板支護(hù)的施工情況，從而對(duì)支護(hù)時(shí)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)做出盡早的判斷，有效改善支護(hù)的質(zhì)量。（3）對(duì)煤柱的大小情況展開有效監(jiān)測(cè)，避免其受力問題影響到煤柱的穩(wěn)定性。例如：掘進(jìn)作業(yè)面工作時(shí)巷道作業(yè)會(huì)產(chǎn)生一定的荷載，如果荷載超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，將直接影響煤柱的穩(wěn)定性和安全性。（4）掘進(jìn)作業(yè)面頂板管理時(shí)應(yīng)采用先進(jìn)的管理手段，全方位地掌握煤礦企業(yè)施工的情況，再利用新的工藝和技術(shù)等，使支護(hù)結(jié)構(gòu)管理更加有效。對(duì)于一些老的設(shè)備或者工藝等，管理人員在全面考量后開展對(duì)支護(hù)管理的有效監(jiān)督，保障不同巖質(zhì) 掘進(jìn)作業(yè)面受力更加合理。（5）利用頂板結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的設(shè)備，防止支護(hù)結(jié)構(gòu)由于受到較大壓力的影響，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)不夠安全、穩(wěn)定。

3.5 積極開展對(duì)掘進(jìn)作業(yè)面頂板的維修

頂板在長期的使用過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的損害，因此管理人員在開展頂板管理時(shí)需做好定期維修的工作，并結(jié)合當(dāng)前巷道頂板施工的情況，制定相對(duì)完善的維修體系[6]。同時(shí)，維修人員還應(yīng)掌握更多關(guān)于技術(shù)方面的問題，針對(duì)維修的人員，必要情況下做好技能的培訓(xùn)和素質(zhì)的培訓(xùn)，這樣做的目的就是增強(qiáng)維護(hù)的質(zhì)量和效率。另外，巷道支護(hù)在調(diào)整和更換時(shí)，可以借此機(jī)會(huì)對(duì)其支護(hù)進(jìn)行維護(hù)，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)維護(hù)的監(jiān)督，旨在能確保維護(hù)的質(zhì)量，還能為后期降低風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生率，為保護(hù)好維護(hù)人員的人身安全等奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

煤礦開采掘進(jìn)過程中，受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)和管理效率等方面影響，安全問題難以得到有效保障。同時(shí)頂板事故是煤礦開采掘進(jìn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的事故類型，如果煤礦企業(yè)沒有加大對(duì)煤礦開采掘進(jìn)作業(yè)面頂板的管理，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。對(duì)此本文結(jié)合煤礦開采掘進(jìn)過程中可能出現(xiàn)的頂板問題進(jìn)行了全面剖析，通過做好支護(hù)管理，制定嚴(yán)格的支護(hù)管理方案和技術(shù)要求，做好頂板管理的監(jiān)督和維護(hù)等，從而提升頂板的管理質(zhì)量，為煤礦掘進(jìn)工作保駕護(hù)航。