郭政華

（庫(kù)車(chē)縣科興煤炭實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 阿克蘇 842000）

煤炭開(kāi)采的工序較多，涉及的風(fēng)險(xiǎn)隱患較多，工作面頂板是眾多風(fēng)險(xiǎn)隱患中的一個(gè)重要部分。因此，相關(guān)人員需要認(rèn)真分析和研究這一環(huán)節(jié)，做好風(fēng)險(xiǎn)隱患排查工作，然后通過(guò)有效的措施對(duì)安全隱患問(wèn)題進(jìn)行規(guī)避，從根本上降低安全事故的發(fā)生概率，提高工作人員的安全，保證煤礦綜掘工作的順利進(jìn)行。

1 煤礦工作面頂板的支護(hù)方法

井下巷道是煤礦開(kāi)采的主要現(xiàn)場(chǎng)，巷道的照明環(huán)境差，空間狹小，設(shè)備多，不完全可控因素較多，因此這也是施工中容易出現(xiàn)安全問(wèn)題的重要部分。因此，要加強(qiáng)工作面頂板的支護(hù)效果，以保證巷道的安全。目前，較為常見(jiàn)的頂板支護(hù)方法有兩種。

（1）可伸縮性型的頂板支架。可伸縮的頂板支架在空間狹小的環(huán)境中具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。支架能夠?qū)崿F(xiàn)雙向伸縮，應(yīng)用更加靈活，使用起來(lái)更加方便；在承載強(qiáng)度上，有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，其完全可以滿足頂板支護(hù)應(yīng)起到的標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了煤礦作業(yè)的安全，保證了工作的順利進(jìn)行。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這種支架還衍生出了其他的用途，為其得到更好的應(yīng)用起到了推動(dòng)作用。

（2）特殊型鋼支護(hù)。鋼材具有較強(qiáng)的支撐性能，型鋼是煤礦企業(yè)進(jìn)行工作面支護(hù)的重要材料。在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，工作面的環(huán)境相對(duì)較差，溫濕度、粉塵污染、氣體腐蝕等都會(huì)對(duì)鋼材造成一定的腐蝕，為了保證工程的安全，一定要選擇具有抗腐蝕等特點(diǎn)的鋼材。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，很多新型材料具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以克服惡劣的環(huán)境，始終保持著其強(qiáng)度和性能不變，減少外界對(duì)其的損害。在支護(hù)型鋼形狀尺寸的選擇上，要根據(jù)具體的工程項(xiàng)目和工程需求合理選擇。根據(jù)工作面頂板需要的支護(hù)范圍、承載力、具體支護(hù)的位置等，合理確定型鋼截面的尺寸、形狀和數(shù)量，通過(guò)各方面的共同組合，達(dá)到支護(hù)的效果。選擇型鋼時(shí)，還要堅(jiān)持綠色安全施工的原則。煤礦業(yè)屬于高危風(fēng)險(xiǎn)、具有污染性的行業(yè)，相關(guān)的管理部門(mén)為了能夠保證工作環(huán)境的綠色標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)工程的環(huán)境進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，包含各項(xiàng)材料是否符合規(guī)定，工藝、防護(hù)等是否達(dá)到要求等，這就要求工作面所用的支護(hù)型鋼具有較高的質(zhì)量水準(zhǔn)，能夠滿足工程的需求。除此之外，還要加強(qiáng)對(duì)支護(hù)型鋼性能的檢驗(yàn)。要對(duì)支護(hù)型鋼的抗壓性、拉力、承載力等進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)，符合性能的才能選進(jìn)采購(gòu)名錄中，并以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為選擇的依據(jù)。

2 煤礦頂板的巖層分類(lèi)

不同煤礦的環(huán)境不同，煤礦頂板的巖層種類(lèi)也不盡相同，一般根據(jù)其位置可以分為三種。（1）偽頂巖層。從字面上可以理解，這種巖層很薄很脆弱，不能夠承受外力的作用，稍有不慎就會(huì)大面積傾塌，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。（2）直接頂巖層。這種巖層一般位于偽頂巖層上面，質(zhì)地相對(duì)較弱，一般是由較松散的顆粒和礦物質(zhì)組成的巖層。這種巖層也容易受到外力作用而遭到破壞，尤其在對(duì)其進(jìn)行支架拆除的過(guò)程中，容易造成其結(jié)構(gòu)的損害，影響其穩(wěn)定性。（3）老頂巖層。這層結(jié)構(gòu)在前兩層之上，結(jié)構(gòu)相對(duì)堅(jiān)硬，具有較好的承載性和穩(wěn)定性，可以承受較強(qiáng)的荷載。即使在其下面兩層脆弱巖層坍塌后，老頂巖層也可以繼續(xù)保持原有結(jié)構(gòu)，不會(huì)由此造成整體的掉落。按照上面分析可以得出，煤礦頂板的巖層由上至下的堅(jiān)硬程度逐漸減弱，在進(jìn)行頂板支護(hù)時(shí)，要根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)合理施工。

3 煤礦頂板風(fēng)險(xiǎn)因素

在煤礦中，工作面頂板是出現(xiàn)安全問(wèn)題的重要因素，要對(duì)這一環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行認(rèn)真的分析，以便制定出具體的應(yīng)對(duì)措施。頂板的風(fēng)險(xiǎn)因素主要有以下方面。（1）通風(fēng)道坍塌事故。造成該事故的主要原因有四個(gè)方面：一是直接頂層巖其本身存在一定的破裂痕跡；二是直接頂層巖本身受到震動(dòng)等改變了其原有結(jié)構(gòu)，使其失去穩(wěn)定性；三是支護(hù)不到位；四是老頂巖層受到巨大的外力沖擊。（2）設(shè)備移動(dòng)造成的冒頂事故。在煤礦下的巷道內(nèi)，隨著作業(yè)的需要，機(jī)頭機(jī)尾部分會(huì)前后移動(dòng)，在移動(dòng)的過(guò)程中，頂板支架如果處理不好，就會(huì)對(duì)頂板的巖層造成一定的外力作用，對(duì)其造成破壞，從而形成片狀的巖層下落、坍塌，導(dǎo)致事故的發(fā)生。（3）放頂線周?chē)奶Ｔ诿旱V的開(kāi)采過(guò)程中，隨著開(kāi)采量的加大，工作面的頂板會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，這種變化會(huì)導(dǎo)致頂層的巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而回柱的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)加大巖層的松散度，破壞支護(hù)對(duì)其的支撐，一旦發(fā)生事故，將造成大面積的坍塌，對(duì)人們的生命造成威脅。

4 煤礦采掘工作面管理優(yōu)化措施

4.1 穩(wěn)定煤層頂板

在煤礦挖掘過(guò)程中應(yīng)注重煤層頂板的穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)煤層結(jié)構(gòu)的分析，確定適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)格、尺寸、位置、數(shù)量等都應(yīng)按照工藝的要求進(jìn)行布置。初次放頂?shù)你暯犹幮枰蓪?zhuān)業(yè)的人員進(jìn)行操作，落實(shí)好責(zé)任制。此外，還需要定期對(duì)頂板的支撐壓力進(jìn)行測(cè)量，正確使用頂板動(dòng)態(tài)儀能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力過(guò)大的問(wèn)題，便于及時(shí)采取措施避免出現(xiàn)冒頂事故。

4.2 采煤工作面棚頂?shù)捻敯骞芾?/h3>

在頂板管理中首先應(yīng)確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合要求，在采購(gòu)、到場(chǎng)檢驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格按照流程和標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)不同區(qū)域的承重需求確定科學(xué)的支護(hù)形式，在初次放頂時(shí)，做好頂板間的銜接，提前確定好每個(gè)區(qū)域的負(fù)責(zé)人，使責(zé)任制得到有效落實(shí)。在整個(gè)采掘過(guò)程中制定頂板壓力檢測(cè)周期，安排專(zhuān)人定期查看頂板面動(dòng)態(tài)儀的數(shù)據(jù)。在棚頂?shù)捻敯骞芾碇兄攸c(diǎn)關(guān)注頂板冒落高度和端面距長(zhǎng)短兩個(gè)因素，可以在塌冒區(qū)鉆眼安置鋼針來(lái)構(gòu)成棚頂，但是需要注意的是一旦冒落高度和端面距超過(guò)1m后，就不能確保安全，需要在機(jī)炮道內(nèi)棚頂?shù)谋Ｗo(hù)下才能進(jìn)行施工。具體操作為在刮板機(jī)擋煤板外側(cè)設(shè)置工形梁，從冒落區(qū)的一側(cè)逐步向作業(yè)區(qū)布置，擋板外側(cè)為2～3個(gè)，需使采高與煤壁等高。然后用撬棍或者鋼釬等工具在井巷、工作面頂板及側(cè)幫等位置有規(guī)律敲擊，通過(guò)聲音來(lái)發(fā)現(xiàn)浮石或者薄層，判斷頂板的穩(wěn)定性，這項(xiàng)工作對(duì)工作人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高。頂板壓力變小后通過(guò)端面距大小確定科學(xué)的頂高并用長(zhǎng)方木搭設(shè)平行煤壁。為了避免再次發(fā)生冒頂，在機(jī)炮道內(nèi)也應(yīng)設(shè)置單體液壓支柱以提升支撐能力，確保穩(wěn)定性。確保假頂?shù)姆€(wěn)固，其前探梁應(yīng)與方木通過(guò)鋼針固定為一個(gè)整體，使之與煤壁緊密穩(wěn)定貼合，避免出現(xiàn)傾斜、翻倒等問(wèn)題，在挖煤作業(yè)需要移柱時(shí)需要提前在假頂下部設(shè)置好穩(wěn)固的臨時(shí)支撐，避免采煤機(jī)通過(guò)時(shí)漏頂區(qū)冒落帶來(lái)的安全隱患。

4.3 局部厚煤層頂板加固的管理措施

支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性直接影響著煤層頂板的穩(wěn)定和安全，應(yīng)在以下兩個(gè)方面加強(qiáng)管理以確保頂板加固的質(zhì)量：一是支護(hù)自身的結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)和高度，這決定了其最大支撐力；二是一定壓力下與煤層的接觸面積決定了壓強(qiáng)的大小，需要保證局部煤層頂板的安全。因此，應(yīng)根據(jù)采煤區(qū)的實(shí)際情況，確保煤層頂板得到加固。（1）增加支護(hù)的面積，選擇兩側(cè)有延伸的支護(hù)結(jié)構(gòu)，這樣可以通過(guò)擴(kuò)大控制面，對(duì)更大區(qū)域的煤層進(jìn)行接觸，提升支護(hù)穩(wěn)定性，降低傾斜的危險(xiǎn)，并能有效填充局部的凹陷。（2）采取木垛支護(hù)。在施工中隨著采掘高度的增加，根據(jù)壓桿穩(wěn)定原理，支護(hù)的抗壓能力會(huì)下降，因此鋼制支護(hù)的截面將隨著高度的增加而變大，保證支撐能力，而采取木垛的形式，能降低高度和其他因素的影響，且操作比較簡(jiǎn)單，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的大面積支撐。在施工中盡量避免在冒頂區(qū)域進(jìn)行震動(dòng)較大的作業(yè)，避免造成頂層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引發(fā)安全問(wèn)題。

4.4 注重布置工作面

采礦的安全性和工作效率與工作面的設(shè)置密切相關(guān)，因此應(yīng)注重工作面布置的科學(xué)性。（1）對(duì)作業(yè)區(qū)進(jìn)行詳盡的勘察，如工作面的地質(zhì)、構(gòu)造、水分等，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提前發(fā)現(xiàn)作業(yè)區(qū)存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素，形成全面科學(xué)的分析報(bào)告。（2）根據(jù)這些數(shù)據(jù)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)、工作面環(huán)境條件、設(shè)備特性等，有針對(duì)性地改進(jìn)方案，形成科學(xué)的工作面方案，使采礦作業(yè)能安全、高效地進(jìn)行。（3）滲透問(wèn)題也是煤礦施工中嚴(yán)重威脅工人生命安全的事項(xiàng)，應(yīng)制定嚴(yán)密的防滲漏預(yù)案和預(yù)防措施，在日常作業(yè)中對(duì)滲透加以關(guān)注并及時(shí)采取措施避免工作面出現(xiàn)滲透。

4.5 優(yōu)化井下巷道支架的結(jié)構(gòu)性能和強(qiáng)度

在進(jìn)行井下巷道掘進(jìn)時(shí)，第一次掘進(jìn)時(shí)巷道可能在壓力的作用下發(fā)生變形，這將對(duì)施工效率和安全造成較大影響，因此需要在進(jìn)行頂板支護(hù)時(shí)采取措施避免巷道的位置和形狀發(fā)生變化。為了解決這個(gè)問(wèn)題，提高巷道的穩(wěn)定性，一般會(huì)選擇剛性和柔性適中的支護(hù)結(jié)構(gòu)，既要確保對(duì)頂板形成強(qiáng)有力的支撐，還要具備一定的形變能力，以便容納巷道圍巖的變形，使變形在合理的范圍內(nèi)維持住巷道的形狀，以便挖掘作業(yè)順利開(kāi)展。巷道的布置應(yīng)便于施工，在巷道中加裝支護(hù)應(yīng)注意其維護(hù)性和完整性，以便在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)展開(kāi)返修施工。在作業(yè)期間，還應(yīng)定期檢查壓力值，將圍巖所承受的壓力進(jìn)行釋放，在釋放過(guò)程中需要額外做好防護(hù)，使壓力值始終處于安全的范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

煤礦綜掘行業(yè)屬于高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，由于受多種風(fēng)險(xiǎn)因素的制約，極易發(fā)生安全事故，而煤礦工作面頂板的坍塌等是事故中較為常見(jiàn)的問(wèn)題。因此，加大對(duì)工作面頂板的管理至關(guān)重要。相關(guān)管理部門(mén)要熟悉頂板的巖層的結(jié)構(gòu)特征，認(rèn)真辨別出風(fēng)險(xiǎn)源，對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小來(lái)進(jìn)行合理的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避和處理，通過(guò)加固支護(hù)、優(yōu)化巷道結(jié)構(gòu)等方法，保證頂板的管理能夠安全有效，為煤礦的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。