煤礦井下采礦頂板管理分析

白彥龍

（鄂爾多斯市東勝區(qū)能源管理綜合行政執(zhí)法大隊，內(nèi)蒙古自治區(qū) 鄂爾多斯 017000）

引言

近幾年，我國社會經(jīng)濟進步十分迅猛，尤其是工業(yè)進步最為顯著，其在整體發(fā)展進程中貢獻尤為明顯，隨之而來的是提升了煤炭等能源的消耗。在礦井施工期間，安全問題層出不窮，國家與社會對礦井施工期間安全問題給予了較高的標準。在此只要針對礦井施工期間煤礦頂板管理的具體情況與預防措施進行探究與分析，若是管理工作出現(xiàn)問題，則可能影響礦井施工的安全性，進而影響礦井施工的進程與效率。

一、我國煤礦頂板事故發(fā)生的特點

1.我國煤礦安全生產(chǎn)事故和頂板事故發(fā)生的次數(shù)和死亡的人數(shù)已經(jīng)達到同步下降，對于安全生產(chǎn)的狀態(tài)也不斷鞏固，對于安全生產(chǎn)管理工作有了很大的加強，但仍然不能夠放松警惕，對于安全事件的防范是一件非常重要的事情。2.對于巷道施工地質(zhì)條件的調(diào)查有所缺失，而導致巷道支護設計呈現(xiàn)不合理的現(xiàn)象發(fā)生，在設計的過程中缺少針對性，臨時的支護沒有起到有效的作用，再加上在進行臨時支護的過程中不夠及時，空頂作業(yè)會導致事故的發(fā)生，占的比重較大。3.一些煤礦企業(yè)為了推進作業(yè)進度、趕任務，使得采掘出現(xiàn)了失調(diào)的問題，在進行掘進的過程中，若是發(fā)生巷道失修而發(fā)生變形時，就需要采用前掘后修的方式來進行平行作業(yè)，這樣會使得掘進工作面以及巷道維修地點的頂板事故發(fā)生的頻率大大增加。

二、煤礦頂板事故原因分析

（一）支護方式不合理

1.煤礦生產(chǎn)技術部在開采前沒有對礦井的資料進行詳細研究，造成工作面設計布置與井下實際情況不符。技術人員沒有對巷道的地質(zhì)構(gòu)造進行現(xiàn)場分析，導致井下巷道應力集中區(qū)的實際頂板壓力大于設計時工作面所能承受的最大壓力，施工人員支護頂板難度大，此時工作面如果增加新的掘進巷后會將巷道原有的頂板平衡徹底破壞，導致掘進工作面發(fā)生大面積垮落。頂板在發(fā)生下沉后，施工人員沒有采取有效措施進行支護，也會導致頂板大面積垮落。2.生產(chǎn)技術部在設計時沒有落實巷道的具體情況，還按照之前的方式對頂板進行支護，導致巷道的頂板得不到有效支護。

（二）直接頂推垮型冒頂

綜采期間，直接頂推垮類別冒頂情況的發(fā)生可能導致頂板碎裂，同時通過循環(huán)崩塌的模式持續(xù)的增加損壞范圍。綜采支護頂板碎裂期間，頂層發(fā)生移動期間容易造成各種構(gòu)造發(fā)生破壞，增加頂板冒頂損壞范圍。因此，礦井公司需要在直接頂推垮類別冒頂情況發(fā)生的第一時間采取良好的方式展開防治、處理，防止事故持續(xù)的惡化。

（三）開采設計缺乏科學性

在進行開采的設計以及支付的設計過程中出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，其支護設計以及方案都缺少了針對性，一般是根據(jù)原有的一些經(jīng)驗來進行決定的，沒有進行科學性的考慮。有一些煤礦企業(yè)仍然是本著“重生產(chǎn)、輕安全、搶進度、趕任務”的態(tài)度來進行生產(chǎn)，使得生產(chǎn)出現(xiàn)了盲目性，這會讓生產(chǎn)布局以及采區(qū)設計出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，并且會使得采掘接替時更加緊張，在追求快速掘進的過程中，導致支護的質(zhì)量大大下降，達不到生產(chǎn)的標準，若是在掘進的過程中發(fā)生剛到出現(xiàn)變形時，就需要進行前掘后修的平行作業(yè)方式，這就會有可能使得堵人以及埋人的事故發(fā)生。

（四）煤礦的地質(zhì)因素

針對礦產(chǎn)資源來說，區(qū)域地質(zhì)狀況呈現(xiàn)多樣性，同時因為近幾年煤炭資源用量逐漸增多，但是淺層儲存數(shù)量較少，所以需要逐漸增加開采深度，在此過程中地質(zhì)狀況逐漸顯露，從而在不同程度上增加了頂板管理動作困難度。因為礦井施工深度的加大，地應力也隨之出現(xiàn)了較大改變，同時類似的壓力在持續(xù)提升，嚴重妨礙了頂板的相關特性，所以需要制定有效的方案開展防治，不然可能出現(xiàn)較大的影響。

（五）傳統(tǒng)的支護方式

1.設計人員在進行前期規(guī)劃時沒有根據(jù)巷道的實際地質(zhì)條件入手，而是按照以往的經(jīng)驗進行計算設計，這就會導致支護強度達不到實際要求，同時落后的支護工藝也會造成頂板得不到有效支護。2.在掘進工作面遇到特殊構(gòu)造時，施工人員不能從根本上認識分析頂板破碎的原因，而是采用傳統(tǒng)的支護工藝進行處理，頂板得不到有效支護。

（六）施工人員素質(zhì)低

1.礦井的工作人員整體綜合專業(yè)素質(zhì)較低也是導致頂板下沉的主要因素。由于煤礦的工作人員專業(yè)知識較低、培訓力度差、工作強度高等原因造成井下頂板發(fā)生下沉隱患后，工作人員未能辨識或不知如何處理，最終導致頂板大面積垮落。2.工作人員對頂板的專業(yè)支護知識認識薄弱，而且為了加快掘進進度，未對頂板進行合理有效的支護。如錨桿長度不夠、樹脂藥數(shù)量不多、鉆眼不深、錨桿存在質(zhì)量問題、錨桿未達到標準預緊力，這些都會導致頂板支護效果差。

三、煤礦井下采礦頂板管理分析

（一）正常條件下的頂板管理措施

加強職工教育培訓，組織職工學習相關技術要求和規(guī)范，熟悉和掌握規(guī)范要求和施工要點，提高安全防范意識，保證施工過程中嚴格按照設計及安全規(guī)范施工。加強工程技術管理，嚴格按照編制規(guī)程（措施）施工并做好技術交底工作，在施工過程中應做好工程質(zhì)量檢查驗收工作。加強材料進場的檢查和驗收工作，在材料進場后，應及時按要求進行復查，復查不合格的材料或者未進行復查的材料嚴禁使用。全面落實安全制度和監(jiān)督管理工作，嚴格執(zhí)行煤礦頂板管理相關管理制度，加大煤礦頂板安全管理的監(jiān)管力度。

（二）進行嚴格的審批流程

首先，整體施工前期，開采單位需要安排有關工作者展開實際勘測、討論頂板管理方法與支護措施。依據(jù)地質(zhì)情況與礦壓查看數(shù)據(jù)制作過程，保證施工標準能夠發(fā)揮良好的促進作用，確保施工的安全性。其次，提高對審核流程、審核方式等相關工作的重視程度。出臺相應的標準，遵守地質(zhì)結(jié)構(gòu)不清楚不進行審核；頂板管理工作相關標準不完善不予審核；標準制定存在問題，方法科學性較低不審核。并且在工作規(guī)劃期間要具有較高的科學性，譬如完成爆破后需要及時進行支護，盡量控制頂板懸空的裸露時長，第一時間解決能夠引起冒頂?shù)臈l件。最后，若是狀況出現(xiàn)變動，第一時間討論并制定補救方案。借助轉(zhuǎn)變支護措施來強化支護作用，進而強化頂板管理。

（三）液壓支架的合理選擇

液壓支架是礦山安全順利開采的重要前提之一。液壓支架的一個有效的選擇是綜采工作面的穩(wěn)定性，在選擇過程中要考慮這三個因素：1.液壓支架的類型取決于其承載能力，因此應選擇合理承載能力液壓支架。液壓支架的選擇我們可以選擇將不同重量的石塊放在液壓件上，液壓支架的承載重量在支架的上限處測量；也可以選擇通過現(xiàn)場檢查局部液壓支架結(jié)構(gòu)的承載能力數(shù)據(jù)，確定支撐噸位，選擇合適的液壓支架。2.在開采過程中，要求液壓支架的高度隨開采位置的不同而變化，開采水平隨開采的發(fā)展而變化。因此，在進行數(shù)字化測量的同時，必須考慮液壓支架高度對工作面的影響。3.液壓支架結(jié)構(gòu)的位置不同，開采也因?qū)嶋H環(huán)境的不同而不同，選擇合適的液壓支架主要要求包括三點：第一，選擇液壓支架，確保其不得影響通風。第二，確保液壓支架底座面積大，壓力低于底板承壓力。當壓力過高時，液壓支架在采煤時會粘在底板上；當?shù)鬃娣e較小時，液壓支架會懸翹起來。第三，防止液壓支架在使用過程中滑動。如果液壓支架由于地理環(huán)境的影響而發(fā)生滑動，將影響液壓支架的穩(wěn)定性和采掘人員的安全。

（四）重視應用一些頂板安全管理措施

若是想要良好的管控開采施工面的頂板，則必須科學地規(guī)劃安全管控標準，同時科學的選取支護措施，判定斷面與頂板的間距。譬如，斷面距離頂板一米的情況下，需要選擇鉆孔插針的方式展開加固。并且，在進行加固之前必須保證準備工作開展效果，譬如展開精準的勘測，若是察覺斷層與冒落高度間距和額定值存在差異，此時需要依據(jù)具體狀況開展頂棚支護，從而確保施工人員的生命安全?？傮w而言，開展頂板支護期間，需要按照開采高度，自冒落位置左側(cè)開展，同時需要在運輸設備外側(cè)擋板位置裝設橫梁。此項工作完結(jié)之后，需要在冒頂位置右側(cè)針對煤柱進行支撐，采用敲幫穩(wěn)定的方法。此外，需要展開單體支柱的規(guī)劃確保鋼梁和木料起到良好的支護效用，從而提升頂板的穩(wěn)固性。持續(xù)強化支護構(gòu)造的管控，從而提升頂板支護效率。按時檢驗支護施工的效果，保證支護構(gòu)造與頂板能夠良好的結(jié)合。同時具備較高的穩(wěn)固性與整體性。開展放頂工作前期需要預估容易出現(xiàn)的情況，同時依照出現(xiàn)的情況制定整改方案，保障效果，提升安全觀念，全面提高管控能力[1]。

（五）過地質(zhì)構(gòu)造帶的措施

在工作面圍巖破碎或出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造時，及時采用超前管棚進行施工。錨桿支護必須緊跟工作面，縮小循環(huán)進尺，采用一掘一噴，增加錨索+鋼帶進行加強支護，減小錨索的間排距，必要時進行29U 型鋼架棚套棚支護，確保頂板安全及巷道成型。上山施工還需要按措施使用好放片幫網(wǎng)，杜絕頂板傘檐，在出現(xiàn)傘檐時必須停止施工，未處理完不得在工作面從事其他作業(yè)[2]。

（六）礦壓觀測

按照規(guī)定要求及時安裝頂板離層指示儀，檢測頂板下沉情況并做好監(jiān)測記錄，定期對監(jiān)測數(shù)據(jù)整理，分析頂板活動規(guī)律，為掘進巷道支護參數(shù)提供依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在巷道圍巖破碎、壓力大的薄弱地點設置圍巖觀測點，定期進行圍巖觀測并做好記錄，及時對觀測數(shù)據(jù)整理、分析頂板變形情況和活動規(guī)律，根據(jù)巷道變形情況采取相應的措施。對巷道圍巖壓力大的地方安裝錨桿（索）壓力計，及時監(jiān)測巷道圍巖壓力，對于圍巖壓力顯現(xiàn)的地方,采取施工泄壓孔方法進行卸壓，確保巷道圍巖穩(wěn)定[3]。

（七）加大煤礦頂板管理的資金投入

煤礦企業(yè)需要不斷地對頂板管理進行資金的輸出，還需要對頂板管理的一些先進的技術以及設備進行引進，要更新觀念，不能夠認為引進新的設備就會導致成本大大增加，減少了企業(yè)的經(jīng)濟效益。在實際的工作中，對于先進技術以及設備的引進能夠有效提升企業(yè)的工作效率，同時還能夠保障企業(yè)的工作能夠順利有序進行，保證運行過程中的安全性，使得煤礦頂板事故的發(fā)生率大大減少。所以，以長期的目光來進行觀察，煤礦企業(yè)的利潤也會逐步的提升。此外，會大大優(yōu)化煤礦頂板的管理，使得企業(yè)的經(jīng)濟效益也大大增加。在煤礦頂板管理方面加大資金的投入，采用先進的技術以及設備能夠大大的促進煤礦企業(yè)對頂板的管理工作[4]。

結(jié)束語

針對當前煤炭資源節(jié)約開采，發(fā)展綠色開采的趨勢，煤礦將大力推廣無煤柱開采。同時，頂板治理水平直接影響礦井沿空留巷的效果，而恒阻錨索在礦井頂板管理方面具有廣闊的推廣應用前景。通過恒阻錨索在東河煤礦頂板管理方面的技術應用實例，論述了其科學合理性，同時消除了頂板管理安全隱患，起到節(jié)本提效的作用[5]。