黃慶林　劉　健

摘要：冒頂事故為煤礦五大災(zāi)害之一，其中高檔普采工作面尤為嚴(yán)重，主要發(fā)生在初次放頂和老頂來(lái)壓期間，給安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅。為此，對(duì)普采工作面冒頂事故發(fā)生的特點(diǎn)、原因及其防治措施進(jìn)行了探索性研究。

關(guān)鍵詞：普采工作面冒頂事故原因分析安全生產(chǎn)

1 直接頂初次放頂時(shí)的冒頂事故原因分析和預(yù)防

1.1 初次放頂特點(diǎn) 煤層在開采之前，它同巖層在各個(gè)方向受力是平衡的，掘出開切眼后，巖層受力平衡狀態(tài)遭到破壞，圍巖移動(dòng)變形，尋求新的應(yīng)力平衡，在頂板上方形成了暫時(shí)平衡的巖石松動(dòng)圈，這時(shí)工作面支架主要支撐的是松動(dòng)圈內(nèi)巖石重量。工作面開始回采，向前推進(jìn)，松動(dòng)圈逐漸擴(kuò)大，支架受力很快增加，這時(shí)如不采取措施，巖層就會(huì)壓垮支架，以致發(fā)生冒頂事故。

１.2 初次放頂時(shí)發(fā)生冒頂事故的原因：①放頂距選擇不合理，選擇過(guò)大時(shí)，放頂前頂板壓力大于支護(hù)阻力，易發(fā)生壓垮工作面的頂板事故； ②初次放頂面積過(guò)大，沖擊力大，容易推倒支柱而造成冒頂；③初次放頂后，直接頂沒有完全冒落，就繼續(xù)采煤，使控頂面積越來(lái)越大，容易造成冒頂事故；④回柱方法不合理，造成頂板壓力向局部支柱集中，造成局部頂板破碎，而容易發(fā)生局部冒頂事故；⑤支柱未按要求支設(shè)，初撐力不足，造成頂板下沉量過(guò)大或支護(hù)阻力較小，回柱后造成工作面支柱撐不住頂板而發(fā)生冒頂事故；⑥回柱一般均為工人直接操作，因此發(fā)生傷人事故的機(jī)率較大。

1.3 初次放頂時(shí)冒頂事故的預(yù)防措施：①針對(duì)具體直接頂條件，確定合理的直接頂初次放頂步距；②初次放頂時(shí)，力爭(zhēng)一次放頂成功，使直接頂完全冒落后，才能繼續(xù)采煤；③支柱要按要求支設(shè)，保質(zhì)保量，使支柱都能達(dá)到設(shè)計(jì)的初撐力和支護(hù)阻力；④加強(qiáng)切頂線的支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)密度，保證在切頂線處切頂，同時(shí)防止冒落矸石竄入工作面推倒支柱；⑤如果強(qiáng)制放頂，必須嚴(yán)格規(guī)定炮眼規(guī)格，裝藥量及放炮步驟，防止崩倒支柱，發(fā)生冒頂事故，同時(shí)要保證放頂效果；⑥初次放頂時(shí)，選擇有經(jīng)驗(yàn)的工人操作，并且有技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指揮。

2 老頂初次來(lái)壓和周期來(lái)壓時(shí)的冒頂事故

2.1 初次來(lái)壓和周期來(lái)壓的特點(diǎn) 直接頂初次放頂后，如果直接頂垮落不能填滿采空區(qū)，老頂就像“梁”一樣架在兩邊煤層上，并支撐著上面的巖石重量，當(dāng)工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂懸露面積越來(lái)越大，當(dāng)超過(guò)它本身強(qiáng)度，梁的平衡受到破壞，老頂折斷垮落，它給工作面一個(gè)很大的突然壓力，即老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。老頂初次垮落后，隨工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂呈懸梁狀態(tài)存在，當(dāng)懸臂長(zhǎng)度達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，折斷垮落。隨工作面推進(jìn)，這種垮落有規(guī)律，周期性地發(fā)生，稱老頂?shù)闹芷趤?lái)壓。老頂在初次來(lái)壓和周期來(lái)壓時(shí)，垮落步距較大、面積大、強(qiáng)度高，并且可能伴隨發(fā)生動(dòng)壓沖擊，礦壓顯現(xiàn)較強(qiáng)烈，一般具有以下特點(diǎn)：一是由于老頂?shù)膭×一顒?dòng)，使工作面頂板下沉量和下沉速度急劇增加；二是支架受力猛增，出現(xiàn)頂板破碎、裂縫、片幫甚至工作面出現(xiàn)臺(tái)階下沉等現(xiàn)象；三是老頂折斷垮落時(shí)，在采空區(qū)深處先產(chǎn)生沉悶雷聲，繼而采空區(qū)出現(xiàn)掉碴，垮落時(shí)伴有暴風(fēng)。

2.2 老頂初次來(lái)壓和周期來(lái)壓發(fā)生冒頂事故的原因 ①來(lái)壓前，工作面壓力較小，當(dāng)使用增阻支柱時(shí)，支柱不牢，來(lái)壓時(shí)極易失穩(wěn)，造成切頂事故。②來(lái)壓前，由于支護(hù)強(qiáng)度不夠，造成直接頂與老頂離層，來(lái)壓時(shí)，老頂對(duì)直接頂形成沖擊引起推垮工作面事故；③工作面支護(hù)強(qiáng)度不夠或剛性支護(hù)(如木支柱)，老頂來(lái)壓時(shí)，壓垮工作面，造成事故；④來(lái)壓前，支承壓力的集中，使老頂斷裂線附近頂板破碎，當(dāng)沒有防止冒頂措施時(shí)，來(lái)壓時(shí)易發(fā)生局部冒頂事故；⑤來(lái)壓時(shí)造成煤壁大量片幫，當(dāng)開采厚度較大時(shí)，片幫煤容易造成埋人、傷人事故。另外，片幫后造成空頂面積增大，易發(fā)生漏頂事故。

2.3 老頂初次來(lái)壓及周期來(lái)壓時(shí)冒頂事故的預(yù)防措施 ①加強(qiáng)工作面頂板管理的基礎(chǔ)工作。認(rèn)真編制合理的作業(yè)規(guī)程，嚴(yán)格作業(yè)規(guī)程的實(shí)施。②支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)做到：第一，支架的支護(hù)特性與頂?shù)装鍡l件相適應(yīng)。急增阻摩擦支柱適用于頂板下沉量小于100ｍｍ、高度1.3ｍ以下的緩斜煤層；微增阻摩擦金屬支柱可用于頂板下沉量小于400ｍｍ的緩斜或傾斜中厚煤層；單體液壓支柱可用于頂板下沉量小于600ｍｍ的緩斜或傾斜煤層。另外不同工作特性的支柱不能在同一工作面混用或分段使用。第二，確定合理的支護(hù)參數(shù)和布置方式。支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)密度是單體支柱工作面最重要的支護(hù)參數(shù)。支護(hù)強(qiáng)度較小，會(huì)引起大面積冒頂或頂板臺(tái)階下沉，易引發(fā)頂板事故。支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大也帶來(lái)支架成本高，支設(shè)和回柱工作量大等缺點(diǎn)。有些情況下，過(guò)大的支護(hù)強(qiáng)度使支柱對(duì)老頂處于“限定變形”的工作方案下，老頂來(lái)壓時(shí)給直接頂較大的壓力，從而使直接頂破碎而引起冒頂。因此必須針對(duì)每個(gè)工作面，根據(jù)頂板具體條件，通過(guò)計(jì)算確定合理的支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)密度。單體支柱工作面基本支護(hù)的布置方式應(yīng)根據(jù)頂板條件確定：不穩(wěn)定頂板采用齊梁齊柱加臨時(shí)貼幫柱(或超前梁布置)；中等穩(wěn)定頂板采用齊梁齊柱或錯(cuò)梁齊柱等布置；穩(wěn)定頂板可采用帶帽點(diǎn)柱布置。特種支護(hù)起著增強(qiáng)工作面支撐力和穩(wěn)定性，提高切頂和擋矸效果的作用。密集支柱一般在Ⅱ級(jí)以上老頂條件下使用；在老頂初次來(lái)壓和周期來(lái)壓時(shí)，要用戧棚、木垛或增加支護(hù)密度等措施。③進(jìn)一步落實(shí)好頂板管理責(zé)任制，從上到下，認(rèn)真落實(shí)，層層負(fù)責(zé)。教育廣大職工干標(biāo)準(zhǔn)活、干放心活，按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。一是加強(qiáng)支護(hù)材料的質(zhì)量管理，按設(shè)計(jì)每個(gè)支柱合格方能使用和嚴(yán)格執(zhí)行定期檢修制度；二是嚴(yán)格工程質(zhì)量管理，按設(shè)計(jì)要求支設(shè)和回收支柱；三是嚴(yán)格按規(guī)章制度執(zhí)行，不得違章指揮和違章作業(yè)。④加強(qiáng)支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是預(yù)防管理科學(xué)之一，通過(guò)對(duì)采煤面各部位頂板動(dòng)態(tài)、支護(hù)質(zhì)量和不安全因素及其變化規(guī)律進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，及時(shí)制定可行的防范措施，可做到有效地控制頂板。⑤開展安全班評(píng)估工作。開展班評(píng)估工作可以變靜態(tài)安全、質(zhì)量檢查為動(dòng)態(tài)檢查，變定期檢查為日常檢查，及時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)的不安全隱患，立即加以整改，達(dá)到變事故后追查處理為超前預(yù)測(cè)預(yù)防的目的。特別是加強(qiáng)老頂來(lái)壓的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，觀察、觀測(cè)頂板下沉速度的變化，當(dāng)下沉速度突然增至某一范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出預(yù)報(bào)，采取加強(qiáng)支護(hù)等必要措施，以消除沿煤壁切頂或工作面壓垮型事故發(fā)生。⑥加強(qiáng)礦井地質(zhì)工作。采掘工作面的頂板事故有相當(dāng)一部分是因遇地質(zhì)變化而未能及時(shí)采取針對(duì)性措施引起的，做好地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，對(duì)降低頂板事故具有重要意義。

3 結(jié)論

對(duì)于高檔普采工作面，首先必須根據(jù)頂?shù)装鍡l件，合理確定初次放頂步距；其次嚴(yán)格支護(hù)設(shè)計(jì)和支護(hù)密度，進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，保證支護(hù)強(qiáng)度；第三加強(qiáng)面后懸頂管理，及時(shí)進(jìn)行人工強(qiáng)制放頂；第四落實(shí)好頂板管理責(zé)任制，開展好班評(píng)估工作，抓好工作面基礎(chǔ)質(zhì)量；第五加強(qiáng)地質(zhì)工作，地質(zhì)變化時(shí)及時(shí)采取針對(duì)性措施；以上五點(diǎn)是防止高檔普采工作面發(fā)生冒頂事故的主要安全技術(shù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[１]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.1999，

[２]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局制定.煤礦安全規(guī)程［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社2004.

[３]宋振騏等.實(shí)用礦山壓力控制[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.1988。