＊霍新瑞

（汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦 山西 032300）

近年來(lái)，各地區(qū)不斷加大礦山安全管理力度，取得了良好的成績(jī)。雖然管控工作獲得不錯(cuò)的成效，不過(guò)煤礦安全形勢(shì)依舊嚴(yán)峻，較大事故與重大事故時(shí)有發(fā)生，安全管理時(shí)刻不能放松，需不斷提高安全生產(chǎn)管理的精細(xì)化水平，圍繞事故多發(fā)位置加大安全風(fēng)險(xiǎn)的研究和控制力度，尋求最佳的管理方式，增強(qiáng)生產(chǎn)安全管理力度，構(gòu)建安全保護(hù)體系。

1.頂板管理的要求

從頂板管理的角度分析，圍繞以下內(nèi)容做好嚴(yán)格控制：（1）采掘技術(shù)管理。在采掘工作面作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程操作，編制安全技術(shù)措施，落實(shí)技術(shù)會(huì)審與技術(shù)交底培訓(xùn)。若遇到特殊條件與現(xiàn)場(chǎng)條件產(chǎn)生變化的情況，必須要制定專(zhuān)項(xiàng)安全技術(shù)措施，強(qiáng)化對(duì)生產(chǎn)安全的控制。（2）采煤工作面頂板管理。根據(jù)管理要求，圍繞工作面支護(hù)設(shè)計(jì)與支護(hù)材料以及支護(hù)方式等，實(shí)施全面控制。做好工作面的礦壓觀測(cè)，掌握實(shí)時(shí)變化情況。嚴(yán)格遵循作業(yè)規(guī)程和要求，組織開(kāi)展支護(hù)操作。對(duì)工作面安裝和初次放頂以及結(jié)束等全過(guò)程，采取嚴(yán)格管控措施。認(rèn)真落實(shí)安全保護(hù)措施，避免產(chǎn)生安全事故。

2.采煤工作面頂板分類(lèi)及事故分類(lèi)

(1)采煤工作面事故分類(lèi)

在采煤區(qū)頂板事故當(dāng)中，由于工作人員的疏忽會(huì)導(dǎo)致頻繁性的出現(xiàn)巖塊小區(qū)域脫落的情況，在整個(gè)采煤工作面也非常容易引起冒頂問(wèn)題的出現(xiàn)，而采煤區(qū)的頂板事故之所以出現(xiàn)如此頻繁，主要原因就是因?yàn)槊簩由厦嬗泻芏嗟膸r層，這些巖層統(tǒng)稱(chēng)煤層頂板，頂板由上而下可以分為偽頂、直接頂、老頂。其中偽頂?shù)膸r層比較松軟，通常會(huì)在采煤過(guò)程中和煤礦一同被采下，混搭在煤中影響到煤的質(zhì)量，而直接頂具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在開(kāi)展采煤工作時(shí)也是工作面的支護(hù)對(duì)象，它的支護(hù)作用從根本上影響著事物的發(fā)生概率，支護(hù)作用越好，事故發(fā)生概率越低，支護(hù)作用越差，事故發(fā)生概率就越高，同時(shí)它也是引起冒頂事故的一個(gè)重要原因，因?yàn)橹苯禹斝吩诠ぷ髅嫔戏揭欢螘r(shí)間之后就會(huì)出現(xiàn)坍塌情況，這也就是我們所常見(jiàn)的煤炭開(kāi)采事故。老頂?shù)闹饕M成成分是較為堅(jiān)硬的巖石層，主要會(huì)懸浮在采空區(qū)的上方，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，如果不進(jìn)行細(xì)致處理也會(huì)出現(xiàn)垮落的情況引起較為嚴(yán)重的事故。在開(kāi)展采煤工作的過(guò)程中，首先要明確采煤工作面頂板的分類(lèi)，只有明確工作面頂板的分類(lèi)后，才能夠有針對(duì)性地展開(kāi)支撐作用，這樣才能夠從根本上降低事故發(fā)生的概率，也就才能夠確保采煤工作的順利進(jìn)行。

(2)采煤工作面頂板分類(lèi)

由于在采煤區(qū)域中頂板的種類(lèi)不同所造成的采煤工作面頂板事故也就不同常見(jiàn)的采煤工作面頂板事故主要可以分為以下幾種；第1種，是壓垮型冒頂事故，之所以會(huì)出現(xiàn)這類(lèi)事故，主要是由于樓頂?shù)闹尾蛔?，雖然這一情況不常出現(xiàn)，但是一旦發(fā)生壓垮型冒頂事故具有難以估量的破壞性，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且也會(huì)威脅到采煤人員的生命安全。第2種是漏垮型冒頂事故之所以會(huì)出現(xiàn)這一事故的主要原因是偽頂和頂板的結(jié)構(gòu)較為松散，因?yàn)槎呓Y(jié)構(gòu)非常松散，所以在支護(hù)過(guò)程中就很容易造成支護(hù)不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，也就會(huì)導(dǎo)致有部分頂板脫落造成安全事故。第3類(lèi)是推垮型冒頂事故這一事故在采煤工作初始階段發(fā)生頻率較高。第4種類(lèi)型是局部延時(shí)冒頂事故，之所以會(huì)導(dǎo)致這一事故的主要原因，是因?yàn)檎麄€(gè)工程的預(yù)防性較差，所以這些問(wèn)題經(jīng)常會(huì)被忽視，雖然相較前幾種事故而言，對(duì)于整個(gè)采煤工作的影響較低，但是不可否認(rèn)也會(huì)成為影響工作進(jìn)度的一個(gè)重點(diǎn)事故，所以頂板會(huì)成為采煤工作當(dāng)中的一個(gè)重點(diǎn)管理對(duì)象。最后一種事故類(lèi)型是沖垮型冒頂事故主要是由于沖擊力過(guò)大，導(dǎo)致所支撐的防護(hù)面支架被沖倒引起事故，這類(lèi)事故出現(xiàn)頻率非常低，但是和壓垮型冒頂事故相似，一旦出現(xiàn)這一事故就會(huì)造成大量的人力物力損失。

3.頂板事故發(fā)生的安全影響因素

（1）地質(zhì)條件影響。由于我國(guó)資源分布不均勻，所以煤層的位置并不固定，在采煤工作中也會(huì)受到地域的限制，以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的制約，在實(shí)際采煤工作當(dāng)中，地質(zhì)情況也是在不斷變化的，很多事故出現(xiàn)都是因?yàn)樵诔跗诳碧綍r(shí)預(yù)期工作沒(méi)有做好，不僅要根據(jù)地質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化采取不同措施，而且對(duì)于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況也要有明確的了解。以斷層現(xiàn)象為例，斷層現(xiàn)象不僅會(huì)影響采煤工作的正常發(fā)展，而且在斷層當(dāng)中還有斷層泥，遇到水就會(huì)出現(xiàn)軟化狀況，這就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作面的穩(wěn)定性降低，非常容易發(fā)生坍塌事故，如果軟化程度較高還會(huì)出現(xiàn)巖石破碎情況，不僅妨礙頂板支護(hù)，而且也會(huì)為后續(xù)的頂板安全埋下重大的隱患。再如破碎帶在采煤的過(guò)程中需要機(jī)器操作以及爆破手段，這都會(huì)在一定程度上產(chǎn)生震動(dòng)，這些震動(dòng)就會(huì)破壞當(dāng)?shù)氐膸r體結(jié)構(gòu)，一旦巖底發(fā)生變化，這種破壞達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，巖底就會(huì)出現(xiàn)崩塌的情況，而且這些崩塌是沒(méi)有任何預(yù)兆的，以及礦山自身的壓力也會(huì)成為影響崩塌的一種因素。在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，覆巖層會(huì)發(fā)生變形情況，而產(chǎn)生的壓力會(huì)直接透過(guò)頂板施加在工作面搭建的支架上，如果不能掌握壓力的變化規(guī)律也會(huì)引起安全事故。

（2）采煤技術(shù)影響。之所以會(huì)受到采煤技術(shù)因素的影響，是因?yàn)楹芏嗨饺顺邪男∶旱V，為了過(guò)度追求經(jīng)濟(jì)利益，會(huì)采用成本較低而比較落后的采煤技術(shù)，這就會(huì)影響到整個(gè)采煤工作面的安全，這種落后的采煤技術(shù)防震性比較差，所造成的震動(dòng)程度也就比較高，這種高強(qiáng)度的震動(dòng)很有可能會(huì)造成當(dāng)?shù)氐膸r體變化，導(dǎo)致坍塌情況發(fā)生。還有一點(diǎn)就是采煤的工作環(huán)境和工作薪酬都比較低，所以很多煤礦工人的知識(shí)水平都比較低，所以用的采煤技術(shù)比較落后，再加之安全防護(hù)意識(shí)不到位就非常容易造成安全事故，而且這種類(lèi)型的安全事故主要都出現(xiàn)在回采作業(yè)時(shí)，因?yàn)椴煌幕夭晒ば驎?huì)引發(fā)不同類(lèi)型的事故。例如：采煤機(jī)在作業(yè)后需要進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，如果支護(hù)工作滯后，那么在采煤工作面回柱放頂時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)冒頂事故，這就會(huì)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，而且也會(huì)危害到工作人員的人身安全，再者，在炮眼放置時(shí)該如何控制藥量，以及該如何明確樓頂?shù)膲毫ψ兓@些情況如果沒(méi)有處理好都會(huì)引發(fā)冒頂事故。針對(duì)這些問(wèn)題相關(guān)部門(mén)一定要提高重視程度，只有從根本上解決采煤技術(shù)因素的問(wèn)題，才能夠確保采煤工作的有效展開(kāi)，也就才能夠確保采煤工作面的安全性，尤其是近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，對(duì)于煤炭資源的需求量也就越來(lái)越大，如若因?yàn)椴擅杭夹g(shù)因素的影響導(dǎo)致出現(xiàn)采煤工作面頂板安全事故，不僅會(huì)引發(fā)社會(huì)各界對(duì)于政府的質(zhì)疑，而且也會(huì)讓那些只追求利益的私人企業(yè)逃脫法律責(zé)任。

4.采煤工作面頂板安全管理的實(shí)例分析

（1）案例概述。以某煤礦為例，有5對(duì)礦井的煤層埋深在500～1000m，煤層的厚度大約為4～26m，開(kāi)采作業(yè)的條件復(fù)雜，很容易遇到瓦斯和水以及沖擊地壓等各類(lèi)災(zāi)害，安全風(fēng)險(xiǎn)很高且治理難度大，安全生產(chǎn)管理任務(wù)艱巨。在生產(chǎn)安全管理方面，引入了新技術(shù)，提高安全管理的精細(xì)化水平，認(rèn)真落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)的防范和控制措施，獲得不錯(cuò)的成效。現(xiàn)結(jié)合管理實(shí)踐，進(jìn)行具體分析。

（2）煤層頂板的概念與分類(lèi)。按照從上到下的次序劃分，主要為偽頂和直接頂以及老頂。其中，偽頂指的是緊貼煤層上，很容易隨著開(kāi)采垮落的巖層，通常厚度大約為0.3～0.5m，主要由頁(yè)巖和炭質(zhì)頁(yè)巖等組成。直接頂?shù)幕緟?shù)情況為：①不穩(wěn)定頂板強(qiáng)度指數(shù)≤30；直接頂初次垮落步距≤8。②中等頂板。強(qiáng)度指數(shù)31～70；直接頂初次垮落步距9～18。③穩(wěn)定頂板。強(qiáng)度指數(shù)71～120；直接頂初次垮落步距19～25。④堅(jiān)硬頂板。強(qiáng)度指數(shù)＞120；直接頂初次垮落步距＞25。老頂指的是直接頂下部較為堅(jiān)硬的巖層，主要為砂層和石灰?guī)r等。

（3）頂板事故發(fā)生的原因分析。根據(jù)頂板事故發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)分析，主要原因如下：①客觀因素。其一，地質(zhì)構(gòu)造因素。采煤工作面作業(yè)時(shí)很容易遇到褶皺和斷層等地質(zhì)，尤其是斷層，若產(chǎn)生壓力變化的情況，可能會(huì)造成冒頂事故。其二，礦山壓力因素。采煤作業(yè)的開(kāi)展，將會(huì)造成覆巖層出現(xiàn)變形情況，產(chǎn)生礦山壓力，壓力通過(guò)煤層頂板被傳遞到工作面支架上，多出現(xiàn)在回采工作面上下口位置，受到壓力的影響，中部頂板會(huì)呈現(xiàn)快速下降的情況，并且初期壓力與周期壓力產(chǎn)生，使得工作面整體的穩(wěn)定性受到影響，若沒(méi)有做好保護(hù)措施，則會(huì)引發(fā)冒頂事故。②主觀因素。首先，檢查方法不合實(shí)際。通常來(lái)說(shuō)，爆破發(fā)生1～2h后，可能會(huì)產(chǎn)生冒頂事故。在爆破波的影響下，頂板應(yīng)力沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)和母體分離的巖體受到應(yīng)力持續(xù)釋放影響繼續(xù)活動(dòng)，最終出現(xiàn)冒落事故。其次，采煤技術(shù)不熟練。作業(yè)人員對(duì)采用的技術(shù)掌握不足且缺乏經(jīng)驗(yàn)，缺少對(duì)松石的形成和發(fā)展等的認(rèn)識(shí)，難以精準(zhǔn)分析穩(wěn)固性。最后，方案設(shè)計(jì)不合理。由于結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇不當(dāng)或者回采順序不合理，也會(huì)造成安全隱患。③支護(hù)因素。作業(yè)時(shí)若支護(hù)工作不及時(shí)或者質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等，也會(huì)影響支護(hù)的效果與生產(chǎn)安全，因此需要做好嚴(yán)格控制。

（4）頂板安全管理的措施。首先，強(qiáng)化技術(shù)管理。為強(qiáng)化頂板事故的管理，防范安全風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生，保障煤礦生產(chǎn)的安全，提出嚴(yán)格保證技術(shù)的應(yīng)用效果。對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行全面勘察與調(diào)查，掌握煤層賦存和地質(zhì)構(gòu)造以及頂?shù)装鍘r性等具體情況，同時(shí)做好煤巖物理力學(xué)參數(shù)以及頂板監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等的分析，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的支護(hù)方案，確定適宜的支護(hù)參數(shù)，完善支護(hù)設(shè)計(jì)方案，尋求更好的頂板管理辦法以及手段。其次，注重現(xiàn)場(chǎng)管理。采煤工作面頂板安全管理工作的開(kāi)展，必須嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)管理制度，實(shí)施敲幫問(wèn)頂制度，不可以空頂作業(yè)，配置專(zhuān)用的頂板離層儀，做好全面檢查。保證回采工作面液壓支架的初撐力達(dá)到要求，做好采掘工作面過(guò)空巷和構(gòu)造以及破碎帶等的檢查，同時(shí)要嚴(yán)格把關(guān)回采工作面初次放頂與老頂來(lái)壓等的管理，保證生產(chǎn)作業(yè)的安全。最后，要求做好監(jiān)測(cè)預(yù)警。根據(jù)采煤工作面頂板作業(yè)的特點(diǎn)和安全管理要求，編制完善的頂板監(jiān)測(cè)和礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)制度，構(gòu)建智慧化監(jiān)測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人料機(jī)物等的全面控制，達(dá)到實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)的效果。根據(jù)采集的視頻和數(shù)據(jù)信息等，進(jìn)行安全生產(chǎn)的分析，提出優(yōu)化安全管理的措施和辦法，提高安全管理的水平，創(chuàng)造更多的效益與價(jià)值。

（5）安全管理的創(chuàng)新?；谕苿?dòng)企業(yè)安全發(fā)展的背景，貫徹綠色發(fā)展，圍繞雙碳目標(biāo)，提出采用智能化管理模式和手段，開(kāi)展試點(diǎn)分析，討論智能化工作面建設(shè)的可行性。經(jīng)過(guò)智能化研究與實(shí)踐，已經(jīng)有4對(duì)礦井實(shí)現(xiàn)了智能化開(kāi)采。采用5G技術(shù)賦能，打造5G智慧礦區(qū)。堅(jiān)持因地制宜的原則，融合了5G無(wú)線通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)以及圖像識(shí)別技術(shù)、4D-GIS技術(shù)等，構(gòu)建高水平的智能化安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，強(qiáng)化對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的安全控制。工作面生產(chǎn)執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建，有效解決礦井生產(chǎn)和機(jī)電設(shè)備以及煤質(zhì)管理等問(wèn)題，利用數(shù)字建模和流程管理以及設(shè)備監(jiān)控、智能化分析等各類(lèi)手段，結(jié)合使用安全生產(chǎn)知識(shí)圖譜，強(qiáng)化人、機(jī)、料、法和環(huán)的高效化管理。利用安全監(jiān)測(cè)泛在感知物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，發(fā)揮5G無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)煤礦感知的全連接。結(jié)合利用地下的監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦頂板與沖擊低壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)采煤全過(guò)程的監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)化控制，掌握各類(lèi)安全風(fēng)險(xiǎn)的潛在情況，為安全生產(chǎn)分析提供支持與保障。在安全管理方面，利用VR安全培訓(xùn)系統(tǒng)，發(fā)揮VR技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)以及人工智能技術(shù)等的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全知識(shí)的深度融合，為安全教育培訓(xùn)和技術(shù)交底提供技術(shù)支持，提高工作的質(zhì)量。除此之外，設(shè)計(jì)與施工方面，綜合利用數(shù)據(jù)技術(shù)和5G數(shù)字孿生技術(shù)等，強(qiáng)化對(duì)安全生產(chǎn)全方位的管理，保障安全管理到位[1]。

5.采煤工作面頂板安全管理的優(yōu)化建議

（1）編制完善的事故防治方案。從事故的類(lèi)型入手，采取針對(duì)性防治措施，具體內(nèi)容如下：①推垮型冒頂事故。按照頂板性質(zhì)劃分，主要包括沖擊推垮類(lèi)和復(fù)合頂板類(lèi)。對(duì)于沖擊類(lèi)型的事故，要求做好頂板動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)頂板離層問(wèn)題，落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)防范和應(yīng)對(duì)措施[2]。與此同時(shí)，要提升支護(hù)的質(zhì)量水平，強(qiáng)化穩(wěn)定性，提高水平抵抗力。組織開(kāi)展工作面支護(hù)作業(yè)，必須要保證支護(hù)的及時(shí)性，保障支架的剛度初撐力，以免頂板離層的發(fā)生。對(duì)于復(fù)合型冒頂，需對(duì)支架的質(zhì)量做好控制，使用液壓支架支護(hù)，并且做好復(fù)合頂板的實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)[3]。②壓垮型冒頂事故。如果工作面產(chǎn)生大冒頂明顯預(yù)兆，則必須立即采取措施進(jìn)行處理，例如增強(qiáng)支護(hù)與停產(chǎn)觀察等。若有條件則需要構(gòu)建礦壓觀測(cè)與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，為工作面支護(hù)提供依據(jù)和支持。如果煤層上部存在堅(jiān)硬巖層并且不輕易垮落，則可以采用強(qiáng)制放頂或者向頂板高壓注水方法，來(lái)降低強(qiáng)度，達(dá)到自然垮落的效果。通過(guò)對(duì)采煤工作面頂板情況的全面調(diào)查與分析，分析可能會(huì)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，采取相應(yīng)的防范與應(yīng)對(duì)措施，保障生產(chǎn)的安全性[4]。

（2）做好現(xiàn)場(chǎng)安全管理。采煤工作面頂板安全管理要圍繞現(xiàn)場(chǎng)做好嚴(yán)格控制，認(rèn)真落實(shí)安全生產(chǎn)環(huán)境建設(shè)工作，配置充足的安全防護(hù)資源和設(shè)施，構(gòu)建安全性較高的生產(chǎn)環(huán)境，保護(hù)人員的安全[5]。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的人員和機(jī)械設(shè)備以及材料等，引入信息化技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，提高安全管理的覆蓋度，促使安全管理目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。對(duì)參與作業(yè)的人員，則需要進(jìn)行安全教育與技術(shù)培訓(xùn)，盡量消除人力資源的影響和風(fēng)險(xiǎn)，保障采煤工作面頂板管理到位。在組織開(kāi)展支護(hù)作業(yè)時(shí)，必須要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)的方案和安全管理辦法，做好全面嚴(yán)格控制，形成完善的安全管理系統(tǒng)，增強(qiáng)頂板安全管理效益，創(chuàng)造更多的價(jià)值[6]。若發(fā)生安全事故，則需要立即啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制，積極組織開(kāi)展救援，避免出現(xiàn)人員傷亡的情況，保護(hù)好生命財(cái)產(chǎn)和資源。不斷地反思采煤工作面頂板安全管理工作，分析存在的問(wèn)題和不足，提出優(yōu)化頂板安全管理的辦法和措施，實(shí)現(xiàn)管理的價(jià)值與效益[7]。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采煤工作面頂板安全管理工作開(kāi)展與落實(shí)，要結(jié)合頂板的類(lèi)型和安全事故發(fā)生的原因，制定完善的頂板管理制度與辦法，落實(shí)到管理實(shí)踐。通過(guò)全面嚴(yán)格控制，切實(shí)保障頂板安全管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造更多的安全管理效益與價(jià)值。