采煤工作面顶板管理探讨.pdf

科技论坛 民 营 科 技2 0 1 3 年第6 期 采煤工作 面顶板管理探讨 李普乔 开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司， 河北 唐山 0 6 3 1 0 0 摘要 煤矿安全生产过程中， 安全生产是煤矿生产管理的重要部分， 其中顶板管理是安全生产管理的重点和难点。 安全事故时有 发生， 其 中大部分都是由于顶板管理不善 ， 存在安全隐患， 最后导致事故发生。现主要是针对煤矿采煤工作面顶板事故分类、 影响因素 及防 治措施进行探 讨。 关键词 工作面顶板事故； 煤矿； 预防 工作面顶板事故是煤矿生产中发生频率较多的事故，也是影响 煤矿安全生产的五大自然灾害之一。 根据统计资料显示， 煤矿发生顶 板事故约占总事故的 4 0 ％ 5 0 ％， 顶板事故死亡人数占事故总死亡人 数的3 6 ％“ - 4 2 ％。而顶板事故大多数发生在采煤工作面， 约占7 0 ％ 左 右。 由此可见， 工作面顶板管理控制是采煤工作面安全生产的关键问 题。 因此， 分析工作面顶板事故发生原因， 提出有效的顶板控制措施， 防止顶板事故发生，一直是采矿工程技术人员长期以来致力研究和 解决的重大安全技术问题之一。只有不断改进与完善对不同类型顶 板的控制及管理， 才能实现矿井本质安全。 1 采煤工作面顶板事故分类 1 ． 1 推垮型冒顶事故 在煤矿采煤工作面顶板事故中， 多半属于顶板 推垮落冒顶事故， 尤其是当顶板为复合型顶板情况事故常有发生， 在 工作面初采时事故发生率也较高。 1 - 2 压垮型冒顶事故。老顶初次来压或周期来压时通常是引起压垮 冒顶事故发生的主要原因， 这类事故发生率不高， 约占顶板事故总数 的7 ％。虽然这类事故发生率不高， 但压垮型冒顶事故造成的破坏性 巨大， 相应的损失也较为严重。 1 ． 3 漏垮型冒顶事故。 漏垮型冒顶事故发生的主要原因是托伪顶、 胶 绪l生 较差的再生顶板、 破碎岩层以及顶板松散。 当采煤工作面经过断 层破碎带时， 需要对破碎带采取必要的控制措施， 若是不能及时有效 地护顶和封顶， 会导致漏顶或掉碴抽空发生， 破碎带矸石下落， 造成 支护设备失稳发生冒顶安全事故。 1 ．4 冲垮型冒顶事故。 当顶板属于较为坚硬岩层时， 会导致冲垮冒顶 事故发生。 因为顶板坚硬， 煤层开采后在采空区形成了面积较大的悬 顶， 顶板断裂后会沿倾斜滑向煤壁。由于巨大的冲击压力作用， 支架 及特殊支架会被冲到，使工作面的支护设施失效而导致冒顶安全事 故的发生。 1 ． 5 局部岩块冒顶事故。通常在镶嵌型顶板结构上发生局部岩块冒 顶事故。镶嵌型顶板有锅底状包裹体或者受“ 人” 字滑、 “ 草帽” 滑影 响， 再加上支护不及时， 空顶板面积加大等原因， 造成岩块滑落冒顶 伤人。这类事故发生范围小预兆也少， 不能够被及时发现， 所以这类 事故容易被忽视。 随着煤矿对生产安全管理的重视， 这类事故也成为 采煤工作面顶板管理内容的重点部分。 2 影响采煤工作面顶板管理的主要因素 采场围岩对工作面顶板的影响。采场围岩组成与力学性质对顶 板管理起着关键陛作用。 直接顶是采煤工作面直接控制的对象， 也是 支架结构与型号选择的重要依据。 直接顶分不稳定、 中等稳定和稳定 三类。 直接顶节理裂隙发育程度直接影响到其自身的稳定性。 构造裂 隙中的剪裂隙使顶板容易在无预兆中冒落。当顶板存在与工作面平 行且倾向于煤壁的地压裂隙时， 直接顶会容易发生台阶下沉， 对顶板 管理不利。 老顶受开采活动导致影响， 形成了工作面的初次来压及周 期来压， 来压时对工作面顶板管理有重要影响。 2 ． 1 影响采煤工作面顶板管理的技术因素。1 采高与控顶距对顶板 管理的影响。采高和控顶距是影响工作面顶板压力与顶板下沉的主 要因素。根据实际测定，距煤壁 4 m处顶板下沉量是采高的 1 0 ％ 2 0 ％。 采高与控顶距越小， 顶板下沉量越小， 顶板就越稳定。 采高与控 顶距越大， 顶板下沉量越大， 顶板就不稳定， 难以管理。 2 采煤工作面 推进速度与落煤、 放顶对顶板管理的影响。 采煤工作面推进速度关系 直接影响顶板下沉量， 也关乎到工作面顶板控制。 顶板下沉是老顶及 其上覆岩层活动的结果。老顶“ 砌体梁” 利用煤壁和采空区矸石形成 前后支承． ， 将顶板压力作用于二者之上， 矸石压实程度随时间的增 加而增大，因而工作面顶板下沉量也随时间的增加而增大。由此可 知， 合理地加快工作面推进速度可以减少工作面顶板下沉量。 不论采 用何种采煤方式都会使煤壁前方的支承压力前移，并造成控顶距增 加， 导致工作面顶板下沉量必然增加。 当支承压力内移并重新获得平 衡， 以及对裸露顶板的支护控制， 顶板下沉量会趋于缓和。采用放顶 煤采煤方式，由于放煤而使直接顶支撑力减少，引起老顶的弯曲下 沉。 3 采煤工作面不同地段与上部留煤柱对顶板管理影响。 采煤工作 面上下端头控顶面积大， 采煤过程中运输机头、 尾的移动， 支架反复 撤架，导致顶板易松动破坏。采煤工作面煤壁区落煤后若支护不及 时， 易发生事故。 采煤工作面中部， 不受区段煤柱支撑影响， 顶板下沉 量大， 如再有中间出口， 或有运输机头、 尾， 更容易发生顶板事故。在 近距离开采或分层开采时， 上部煤层或分层留下煤柱， 由于上覆岩层 的作用造成煤柱局部分出现应力集中。 当采煤工作面经过该区域时， 导致工作面顶板压力增加， 顶板难于管理。 2 ．2 影响采煤工作面顶板管理的地质因素。 断层 它破坏了煤层顶底 板的完整性， 尤其是平行或与工作面交角小的断层， 更增加了顶板管 理的难度。由于断层影响， 初次来压和周期来斤的步距会发生变化， 必须认真分析， 加强管理。褶曲 波浪起伏的小褶曲， 会造成顶板局部 破坏， 同时使工作面在推进过程中， 忽而采上山煤， 忽而采下山煤， 给 采煤、 顶板和煤壁的管理带来一定困难。煤层倾角 煤层倾角越大， 影 响顶板下沉的力越小， 一般急倾斜工作面， 其顶板下沉量约比缓倾斜 工作面小倍。 由于冒落带歼石自顶板垮落后沿底板滑落， 因而造成 工作面下部充填较满而其上部则松。一般来讲， 煤层倾角越大， 开采 难度越大， 支、 回柱困难， 且有跑底的可能。 工作面的支架和设备必须 采取防滑措施。 3 采煤工作面顶板事故的预防措施 3 ． 1 采煤工作面顶板故事的发生具有一定的规律性，是可以控制和 预防的。 了解煤层顶底板的物理力学l生 质以及工作面顶板来压规律， 是预防顶板事故的关键。依据煤层顶底板不同性质来正确地选择支 护方式， 确定合理选择支护参数， 保证支架一 围岩系统稳定， 从而来控 制顶板。 3 ． 2 煤层地质条件复杂而又多变， 研究地质变化特点， 掌握其地质变 化规律及时进行工作面来压预测预报， 预防采面顶板事故。 认真做好 工作面采煤过程中顶板管理工作，根据顶板来压显现规律及时采取 针对 l生 措施。 3 ． 3 强化现场管理， 落实工作面各种措施， 了解顶板管理的事故多发 点、 多发环节。搞好采煤面的支护监测和安全班评估工作， 严格敲帮 问顶和现场交接班制度， 做到不空顶作业， 不空棚空柱， 不用不合格 的支护材料。 4结论 综上所述， 在煤矿生产过程中， 经常总结采煤工作面顶板事故的 特点， 认真分析事故原因， 发掘采煤工作面顶板事故发生的规律， 及 时做好工作面顶板事故的预防及顶板矿山压力预报。管理人员必须 要做好顶板安全管理工作， 做到经常维护检查， 对地质构造的合理监 测， 合理安排人员， 合理利用设备， 才能有效遏制顶板事故的发生。