牛濤濤

（山西煤炭運銷集團(tuán)盛泰煤業(yè)有限公司，山西高平048400）

1 概述

煤礦井下生產(chǎn)過程中頂板安全管理與控制是保證采掘工作面安全穩(wěn)定生產(chǎn)的重要保障，但是在實際煤礦生產(chǎn)過程中受采掘工藝、地質(zhì)條件、開采設(shè)計等影響，導(dǎo)致采掘工作面頂板支護(hù)存在很多問題，如支護(hù)設(shè)計、支護(hù)參數(shù)等，無法實現(xiàn)支護(hù)體與頂板耦合支護(hù)作用，導(dǎo)致頂板出現(xiàn)破碎、下沉、斷裂現(xiàn)象[1]，甚至發(fā)生煤礦重大頂板事故，威脅著工作面施工安全，根據(jù)國家能源總局對山西局部礦區(qū)頂板事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，大同、古交、長治等6個礦區(qū)在2018～2019年范圍內(nèi)平均頂板事故率達(dá)38.3%，如表1所示，嚴(yán)重制約著煤礦安全高效生產(chǎn)；所以為進(jìn)一步提高煤礦安全生產(chǎn)效率，降低煤礦事故率，必須合理分析頂板事故原因，并制定合理有效的對策措施。

表1 2018～2019年山西部分礦區(qū)頂板事故率統(tǒng)計表[2]

2 煤礦頂板事故原因分析

煤礦頂板事故已經(jīng)嚴(yán)重影響礦井的正常生產(chǎn)，相關(guān)技術(shù)人員及管理人員經(jīng)過對以往發(fā)生的各類頂板事故進(jìn)行分析，總結(jié)出頂板事故的原因，通常有以下幾類。

2.1 支護(hù)方式不合理

（1）煤礦生產(chǎn)技術(shù)部在開采前沒有對礦井的資料進(jìn)行詳細(xì)研究，造成工作面設(shè)計布置與井下實際情況不符。技術(shù)人員沒有對巷道的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行現(xiàn)場分析，導(dǎo)致井下巷道應(yīng)力集中區(qū)的實際頂板壓力大于設(shè)計時工作面所能承受的最大壓力，施工人員支護(hù)頂板難度大，此時工作面如果增加新的掘進(jìn)巷后會將巷道原有的頂板平衡徹底破壞[3]，導(dǎo)致掘進(jìn)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(jìn)行支護(hù)，也會導(dǎo)致頂板大面積垮落。

（2）生產(chǎn)技術(shù)部在設(shè)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(jìn)行支護(hù)，導(dǎo)致巷道的頂板得不到有效支護(hù)。

2.2 傳統(tǒng)的支護(hù)方式

（1）設(shè)計人員在進(jìn)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(jìn)行計算設(shè)計，這就會導(dǎo)致支護(hù)強(qiáng)度達(dá)不到實際要求，同時落后的支護(hù)工藝也會造成頂板得不到有效支護(hù)。

（2）在掘進(jìn)工作面遇到特殊構(gòu)造時，施工人員不能從根本上認(rèn)識分析頂板破碎的原因，而是采用傳統(tǒng)的支護(hù)工藝進(jìn)行處理，頂板得不到有效支護(hù)[2]。

2.3 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(dǎo)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(xùn)力度差、工作強(qiáng)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(dǎo)致頂板大面積垮落。

（2）工作人員對頂板的專業(yè)支護(hù)知識認(rèn)識薄弱，而且為了加快掘進(jìn)進(jìn)度，未對頂板進(jìn)行合理有效的支護(hù)。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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)預(yù)緊力，這些都會導(dǎo)致頂板支護(hù)效果差。

3 頂板事故預(yù)防措施

3.1 深入了解勘測工作面地質(zhì)構(gòu)造

工作面在采掘之前要安排技術(shù)人員對工作面的資料、地質(zhì)構(gòu)造、水質(zhì)

條件、巖石硬度、周邊采空區(qū)、工作面涌水量進(jìn)行全面的了解，并安排專業(yè)人員通過物探的方式對工作面進(jìn)行全方位勘測，以這些數(shù)據(jù)作為依據(jù)，通過科學(xué)的方式對工作面的應(yīng)力分布進(jìn)行分析，用這些數(shù)據(jù)判斷工作面采用的支護(hù)方式[4]。

3.2 分析礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律

（1）對于掘進(jìn)工作面，施工人員每掘進(jìn)1000m時要安裝一套頂板離層儀，該設(shè)備能夠?qū)χ車?0m以內(nèi)的頂板進(jìn)行實時監(jiān)測，并安排專業(yè)人員對頂板的變化進(jìn)行記錄，便于后期人員對頂板變化進(jìn)行分析。

（2）對于綜采工作面，技術(shù)人員可以通過每班液壓支架上初撐力的變化及頂板離層儀的數(shù)據(jù)判斷工作面頂板的壓力情況，根據(jù)比對工作面前后頂板壓力變化，采取相應(yīng)的支護(hù)方式。

3.3 建立健全頂板管理制度

（1）礦井需根據(jù)工作面的實際情況，建立相應(yīng)的頂板管理制度，根據(jù)管理制度規(guī)定來約束工作人員的行為及支護(hù)工藝，明確各級管理人員的職責(zé)。

（2）礦井的高層領(lǐng)導(dǎo)在遇到斷層帶或破碎區(qū)域時要開專題會對頂板的下沉量、頂板破碎程度及破碎區(qū)域的應(yīng)力分布進(jìn)行研究[5]，采取合理有效的支護(hù)措施。

3.4 淘汰落后的支護(hù)方式

礦井頂板的支護(hù)方式必須符合最新《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，對于傳統(tǒng)落后的支護(hù)工藝已經(jīng)無法滿足新時代智能化高效掘進(jìn)要求，要逐漸淘汰落后的支護(hù)方式，同時認(rèn)真鉆研新的支護(hù)材料及支護(hù)工藝，全面提高工作面的支護(hù)質(zhì)量。

3.5 加強(qiáng)工作面現(xiàn)場管理

（1）安排各級管理人員不定期對礦井頂板進(jìn)行隱患排查，隱患排查要全面、細(xì)致，不留死角，同時在加強(qiáng)隱患排查的基礎(chǔ)上，對查出的隱患進(jìn)行落實問責(zé)，將問題徹底解決，避免隱患的再次發(fā)生。

（2）嚴(yán)格落實工作面各類制度的實施與問責(zé)。對違反工作制度的人員要嚴(yán)厲考核、嚴(yán)格處理。按照工作面問責(zé)制度及頂板管理規(guī)定，對發(fā)生事故頂板的管理人員要嚴(yán)厲問責(zé)，并對事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析總結(jié)，并對相關(guān)的管理人員及工作人員進(jìn)行處罰，以此事故作為警示教育的案例，避免此類事故再次發(fā)生。

（3）加強(qiáng)巷道支護(hù)質(zhì)量及后期維護(hù)。施工人員對頂板進(jìn)行支護(hù)后，要安排專人對支護(hù)的頂板進(jìn)行驗收，查看支護(hù)質(zhì)量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。對于頂板破碎比較嚴(yán)重的區(qū)域要安裝柵欄或貼警示標(biāo)志，防止無關(guān)人員進(jìn)入該區(qū)域引起二次傷害。對破碎頂板區(qū)域進(jìn)行維護(hù)時，必須對現(xiàn)場進(jìn)行臨時支護(hù)后才方可更換維修，嚴(yán)禁在沒有臨時支護(hù)的情況下直接對原支護(hù)設(shè)備進(jìn)行更換。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行班組長管理制度，充分發(fā)揮班組長在頂板管理上的模范帶頭作用。班組建設(shè)是礦井生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是具體工作實施的落腳點。在具體的實踐工作中，班組長最了解工作面地質(zhì)構(gòu)造及相關(guān)防治措施，能夠在頂板發(fā)生異常時準(zhǔn)確判斷頂板的危害程度，并及時采取合理有效的措施對頂板進(jìn)行支護(hù)，避免頂板事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平提高、生產(chǎn)能力加大以及不斷開拓延伸，導(dǎo)致礦井采掘施工時頂板維護(hù)與管理難度加大，頂板事故頻繁發(fā)生，所以合理分析頂板事故原因，采取行之有效的技術(shù)措施，對進(jìn)一步提高頂板整體穩(wěn)定性具有重要意義，只有這樣才能保障煤礦安全生產(chǎn)，降低煤礦百萬噸死亡率，提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益。