试析采煤工作面顶板事故的控制措施

试析采煤工作面顶板事故的控制措施

作者：王苏南 王聪

来源：《经营管理者·上旬刊》2017年第08期

摘 要：顶板事故是煤矿生产中的五大自然灾害之一（瓦斯、煤尘、水、火），它严重制约了煤炭产业的向前发展，也为煤炭开采工作带来了不可估量的人员及财产损失。所以本文希望从采煤工作面顶板事故的主要类型、事故预兆、事故发生机理、事故控制措施这4方面全面了解有关采煤工作面顶板事故的相关事项，希望为采煤生产工作带来一定参考借鉴价值。 关键词：采煤工作面 顶板事故 类型 预兆 发生机理 控制措施

根据过往煤矿生产实践经验来看，大部分煤矿安全事件多源于采煤工作面顶板事故，而且这种事故所造成的损失往往相当巨大，可能会为煤炭企业带来无法挽回的巨大损失，社会影响也相对恶劣，已经被行业内列为是一类生产安全事故。为了从根本上避免该类事故的发生，文中也希望从该事故的各个角度展开分析，希望找到合理解决途径。 一、采煤工作面顶板事故的类型分析

采煤工作面顶板事故类型众多，从过往生产实践经验总结来看，比较常见的事故类型主要包括以下5种。

第一类为推垮型冒顶事故，该事故类型一般会发生于煤矿采煤生产的初期，即工作面开采阶段。推垮型冒顶事故的主要发生原因有4点，首先是支柱失稳，这是因为煤矿生产中所采用的工作面金属摩擦支柱与底煤强度不一致，支柱初撑力过大，但底煤强度又过小，导致支柱失稳；其次是顶板离层，如果支柱初撑力过小，顶板一定会下沉，如果与施工现场软硬岩层下沉不同步，就会造成离层，导致推垮型冒顶事故发生；再次是离层后断裂，离层断裂后下方支撑单体无法稳定支撑，且周围又没有相应外力约束，也会造成采煤工作面顶板不稳定结构；最后是支柱迎山角不够，无法实现对支撑面下推力响应，一旦采煤工作面在回柱放顶过程中变动，就会直接发生推垮型冒顶事故。

第二类为压垮型冒顶事故，采煤工作面在初次给压或周期给压过程中非常容易出现该类事故，但是相比于其它4种采煤工作面顶板事故，该事故的发生率相对较低，不过其造成的事故危害后果却并不小。

第三类为漏垮型冒顶事故，一旦发生采煤工作面顶板破碎，该类事故就会发生。所以针对它的预防应该相应采取顶板控制技术。

第四类为冲垮型冒顶事故，考虑到煤矿开采作业中会遇到坚硬岩层，这其中具备较大采空区悬顶，所以如果坚硬岩层中碎落的巨石如果沿通道倾斜滑向煤壁就会对采煤工作面顶板支架与特殊支架带来特殊侵害，引发顶板事故。

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第五类为局部岩块冒顶事故，该类事故最容易造成人身伤害，而且它在发生之前没有任何征兆。由于它对煤矿开采技术人员会造成极大威胁，所以针对它的预防控制措施也是当前煤炭企业的重要安全课题。

二、采煤工作面顶板事故的征兆分析

采煤工作面顶板事故在煤矿开采作业中时有发生，而且如上文所述其类型众多，所带来的危害不可小觑。在采煤工作面不断作业推进过程中，其顶板暴露的面积会逐渐增加，所以有必要在采煤过程中扩大支护工作空间，快速处理采空区域，确保工作面安全与回采工作顺利，特别是要保障在工作空间内采煤机械、运煤机械、运料机械包括技术人员的工作状态安全，同时做好通风工作。一般来说，采煤工作面顶板事故存在以下4点发生征兆。

首先是响声，在采煤工作面顶板事故发生之前，煤矿内岩层会出现下沉断裂，它会为顶板带来巨大压力，而且该压力也会急剧增大，导致工作面顶板支架本身产生巨大声响，该响声就是采煤工作面顶板安全事故的第一先兆。

其次是掉渣，岩层下沉断裂会产生裂缝与岩石碎块，并掉落在顶板位置，受到震动后的顶板位置一定会掉渣，这也说明顶板安全事故即将到来。

再次是片帮，采煤工作面顶板冒顶之前会在煤壁上形成应力集中，导致煤层变松软，片帮煤快速增多，带来安全事故隐患威胁。

最后是漏顶，当采煤工作面顶板发生大面积冒顶之后，已经破碎的伪顶、直接顶就一定会出现漏项。

上述内容都是采煤工作面顶板事故发生前的重要征兆，必须首先对这些征兆现象予以重视，然后研究其机理并拓展给出控制处理方法，确保即使在安全事故发生以后，也能保证冷静应对，使煤矿开采工作有条不紊的正常推进。 三、采煤工作面顶板事故的发生机理研究

采煤工作面空间在煤矿开采过程中会受到很大影响，特别是其顶板位置，虽然顶板整体表现为中等稳定性质，但由于煤层松软与工作面循环状态下的不正规因素，它的节理裂隙发育也会有所变化，导致顶板本身稳定性的波动，严重时直接造成顶板破碎。当顶板破碎以后，工作面顶板位置的液压支架前梁空隙就会漏出，造成直接顶断裂下沉到采煤采面，致使冒顶现象发生。

从上述的节理裂隙展开分析，它主要包括了原生裂隙、地压裂隙与构造裂隙，这3种中对采煤工作面顶板影响最大的就是后两者。以地压裂隙为例，它的形成原因主要就是因为煤壁前支撑压力过于强大且完全作用于直接顶上，在与采煤工作面平行位置直接影响其液压支架稳定性，所以在实际的煤矿开采过程中导致工作面承受了过分的基本顶上覆压力，最终由于构造运

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动形成结构断裂，且这种结构断裂也会贯穿于岩层整体，再加之地下水的附加作用将其它物质也一同带入，就会减弱水平面表面间的粘附力。从过往采煤实践施工经验来看，这种裂隙会在直接顶上直接发生且毫无征兆，如果它发生于支撑顶梁且不能与顶板形成接触面，这种情况会造成程度更加严重的顶板破碎现象，加速冒顶事故的发生，后果不堪设想。 四、采煤工作面顶板事故的有效控制措施提出

基于上述对于采煤工作面顶板事故的各方面分析，可以了解到该类安全事故大致分为5个类型，在采煤的不同时期，会发生不同类型事故。例如采煤初期比较容易发生推垮型冒顶事故，而整个采煤过程中发生率最低的为压垮型冒顶事故。其它3种如局部岩块冒顶、冲垮型冒顶和漏垮型冒顶事故则必须在施工作业中加以全面防范。

1.初采控制措施。针对采煤工作面顶板事故的控制措施要分阶段展开，不同阶段的控制对策也不尽相同，具体来说就包括以下3点。在采煤作业初期，可能面临采高大于切眼高度状况，此时就需要进行扩巷，保证作业从开切眼一段展开，并将悬臂梁支护应用于单体支柱工作面方面。如果采煤工作面顶板稳定，则必须在开切眼支护状况下将中柱打在原棚梁位置，同时将煤壁侧的棚腿完全撤掉，取而代之一排金属顶梁架并安排设置在拉线打柱后位置，然后再展开煤矿回采作业。如果发现采煤工作面顶板出现破碎问题，则还要架设一梁三柱抬棚，同时在撤掉煤壁侧帮棚腿后再进行回采作业，必要时要为开切眼支护与工作面推向方向相同位置的锚杆加设一层顶网作为附加支护。

2.工作面过旧巷控制措施。考虑到工作面长期承受岩层超前压力，可能会导致折梁断柱情况增加，严重时引发顶板破碎现象进而发生冒顶事故，所以在采煤作业过程中必须加快对工作面过旧巷的速度，最大限度降低对工作面顶板的压力。为此，需要对顶板空顶位置采取边采煤、边支护的措施，配合液压支架前探梁来拖住棚梁端头位置，然后在采煤作业过程中逐渐将拉架前移。为了进一步维护顶板稳定性，还可以前探梁位置倾斜放置上抬梁，通过上抬梁空巷棚梁前进来实现对工作面顶板的有效控制。

3.收尾时冒顶控制措施。在采煤工作面作业收尾阶段可以在停采线前留下最小控顶距，这是为了确保行人与运料过程畅通，留出退路。具体来讲就是在采空区面向煤壁位置从下底部到上顶部明确回柱次序，比如针对某些工作面煤层倾角较小的中间巷就可以采用从两头到中间的回柱设计安排，并在回柱设计过程中时刻注意工作面顶板状态。在开采作业完毕后则要重点考虑对采空区的支架回收问题，要对采空区进行彻底清洁，同时也注意收尾工作中岩石垮落事故再次发生的可能性。 五、结语

综上所述，现代化采煤技术体系已经相对完善，所以针对煤矿开采作业过程的安全防护作业也已经相当到位。本文所论述的采煤工作面顶板事故防控措施旨在指出事故问题各项关键，

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通过合理有效的征兆预测、机理分析与控制措施来实现安全煤矿开采作业，保护作业中人员及财产不会受到严重损失。 参考文献：

[1]卢小维.采煤工作面顶板事故的控制[J].机械管理开发，2015（2）：97-99. [2]郭敬義.煤矿采煤工作面顶板事故控制研究[J].山东煤炭科技，2016（3）：11-12. [3]孙远平.采煤工作面顶板安全管理的应用研究[D].山东科技大学，2006.38-47.