浅谈煤矿采煤工作面顶板事故原因和防治措施
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摘 要：在煤矿生产中，安全生产是重头戏，矿山安全管理重点与难点在于顶板管理，井下作业时，煤矿事故时有发生。但在这些事故中，大部分是顶板管理有安全隐患，最后发生事故，顶板事故中，小到岩块掉落，大到冒顶片帮等，这类事故具有经常性与频繁性，引起煤矿企业高度重视。文章针对煤矿顶板事故成因和相关防治措施进行细致分析与研究。
据统计，煤矿生产安全事故中，有大部分事故是由于顶板引起的，尤其是采煤面顶板事故频率最高，怎样消除或者降低采煤面顶板事故是一个广泛关注的话题，主要涉及顶板管理，方法是否合理与科学，影响煤矿高效性与安全性。认真分析顶板事故原因，探讨发生规律，对预防事故发生，达到安全生产，有重要意义。消除采煤面顶板事故发生的重要措施是加强管理。作者在长期煤矿采煤工作中，积累了实践经验，就顶板管理方面与采煤面顶板事故原因与防治措施谈些观点与看法。
1 事故类型
（1）推垮型冒顶。在采煤面顶板事故中占一半比例，复合顶板下更常常发生，初采期推垮冒顶比较多见。（2）压垮型冒顶。占冒顶事故约7%，发生率不高，但发生后破坏性大，造成严重损失，发生原因是初次来压或周期来压。（3）漏跨型冒顶。破碎岩层、顶板胶结差、伪托顶现象让漏跨事故发生，采煤面作业遇到破碎层时，要采取措施，如不做好护顶和封顶工作，加上矸石下砸，支护设备失稳时，发生漏垮冒顶。（4）冲垮型冒顶。采空区悬顶大时，有石块掉下，会滑到煤壁，把支架冲倒，造成采煤面支护失效。出现较硬岩层时，及采煤面回柱出口周围，顶板压力部分支架担负，这时没采取保护措施撤回支架，顶板下砸，会冲到附近支架，造成冒顶事故。（5）局部岩块事故。镶嵌型顶板上出现岩块冒顶，顶板被草帽滑等影响，或者有锅顶状包裹体，如空顶面大与支护不及时，会出现局部冒顶，这类事故范围不大，但发生前少有预兆，作业人员不易发现，是顶板事故最易忽视的。
2 煤矿采煤面事故原因
2.1 管理原因。（1）安全意识差与管理制度不科学。（2）煤矿保护矿工安全七条未严格执行。（3）煤矿领导下井时，履行职责不清，未同时下、升井，未保证井下24小时有领导带班。（4）三违严重。（5）管理不严，质量低劣。（6）顶板事故查处不力。
2.2 技术原因。（1）采煤方法等和设计不符，顺序不合理。（2）地质情况不清。（3）技术管理弱。（4）操作不过硬。（5）未矿压观测或观测不认真。
2.3 镶嵌顶板的影响。镶嵌顶板是原生的，或地质运动形成的，结构类型以下几种：（1）矸石结构，矸石顶板长1到5米，两头尖与中间粗。一般有岩粉或裂隙淋雨。（2）类似鱼背结构。类似鱼背顶板称锅底矸子。与正常顶板间有光滑面，或充入细岩粉。结构直径为1.0到1.5米，中间厚度为1.0米。（3）交叉解理面造成镶嵌顶板。这类顶板，很多情况解理面有钙质岩粉。（4）交叉断层面镶嵌块顶板。（5）逆断层煤顶镶嵌。这些顶板形式，与顶母体岩层不整合有关，其粘着力小与稳定性差，易从母体中滚落，是局部冒顶的因素。镶嵌顶板冒顶事故多发生在近煤壁侧，发生时间放炮以后。割煤后，永久支架未建立的阶段内。
2.4 底板稳定性。地质构造与底板岩性影响，有时煤层和底板不整合接触，底板光滑，尤其煤层倾角大，支架容易倾倒，从而发生事故。
2.5 煤层倾角影响。一般倾角缓开采容易，倾角大时，支架稳定性受较大影响，尤其是结构不合理，迎山角和柱窝不合适及液压支架不合理，支架易倾倒，导致顶板事故。另外，煤层倾角大时，煤壁容易片帮引起事故。
2.6 采煤面地质条件。煤矿采煤面作业中，有关地点经常遇到特殊地质构造，如大断层与破碎带等，由于顶板较复杂，对顶板维护相对比较困难，在断层与破碎带等常有不可预见情况，在断层还存在断层泥，遇到水时，会出现软化，这时可能出现坍塌，严重的是断层上盘与下盘有节理裂缝，这些裂隙完好，节理纵横交错，在节理面会有泥质夹带，会使围岩破碎，稳定性差，严重阻碍采煤面顶板支护的管理效率；其次破碎岩体，也会带来一定隐患与限制给顶板。
2.7 开采深度与淋水影响。开采深度和顶板管理关系密切，深度越大，煤层自重越大，支撑压力也增大。开采深度和顶板事故为正比。淋水破坏胶结性，使顶板重量增加，支架载荷增大，容易发生事故。
3 采煤面冒顶预防措施
3.1 单体支柱面预防煤壁附近冒顶措施。（1）地质方面尽可能查明有无镶嵌顶板结构，以便制定有针对性作业规程与操作规程，避免冒顶。（2）用及肘支护顶板支架，像正悬臂顶梁支架与正倒悬臂直线柱支架等，金属网下，可用长钢梁支架棚。（3）炮采中，炮眼布置和装药量要合理，尽量避免支架。（4）使采煤面和煤层节理方向成垂直或者斜交。避免片帮。一旦片帮，要掏梁窝支护，避免冒顶。（5）工作面要三直一平，打好贴帮柱，执行敲帮制度，作业严禁空顶。
3.2 综采面冒顶预防措施。综采面冒顶主要发生在煤壁附近冒顶，预防措施为：（1）支架设计用长侧板、内伸缩前探梁与增加支架煤壁方向推力，提高初撑力。（2）工艺上，采煤机后，及时伸出梁，及时擦顶移架，顶梁俯视不超过7度。（3）破碎顶范围大时，应对破碎顶注入粘结剂，防止冒顶。（4）采煤面采用循环作业，执行敲帮制度，工作严禁空顶。
3.3 放顶线附近冒顶预防。（1）加强地质观察，记载大岩块尺寸与位置。（2）大岩块范围用木垛等支护。（3）大岩块沿采煤面方向长度超出一次步距时，大岩块范围要延长控顶。（4）如果采煤面用金属支柱，大岩块范围要用木支架来替换。（5）大岩块都在放顶线外采空区时，用回柱绞车支柱。
3.4 预防端头冒顶措施。（1）加强出口支护前，对巷道受影响而顶板下沉，顶底板移近与移近速度现场实测，确定采煤面压力影响，此范围加强支护。（2）预防采场发生漏冒顶，在机头机尾各用一梁三株抬棚支护，保证初撑力。每对抬棚迈步前移随着机头机位；或用双楔顶梁支护。采煤面和巷道相连，用一对抬棚前移，托住原巷道棚梁。此外，采场两端可用十字铰接支护系统防漏冒。如采面风向和运巷顶板压力大，超前支护用铰接顶梁和单体支柱联合。（3）采煤面安全出口和巷道连接压力影响内要加强支护，加强的巷道长度不小于20米，符合作业规定。
3.5 采煤面大面积冒顶预防。一般预防：（1）提高支柱初撑力与刚度。由于木支柱与金属支柱刚度差与初撑力小，导致煤层顶板离层，使采煤面支架不稳，所以采面用液压支柱。（2）提高支架稳定。倾角大或者采煤面仰斜推进，为防止沿倾斜推倒支架，要用抬棚与木垛等支架增加稳定性。（3）控制采高。煤层要采全高，使顶帽破碎膨胀充满采空区。措施目的是堵住大块岩石滑动。
4 结束语
煤矿生产中，生产问题变化多，经常总结顶板事故特点，认真分析原因，发掘顶板事故规律，及时做好事故预防和顶板压力预报等，这是预防事故最为有效和最经济的方式。管理人员经常总结归纳事故原因、经验与教训等，可通过观察与记录，对顶板事故起到很好的预防。煤矿管理人员应不断提高顶板管理水平与总结经验。同时，必须做好安全管理，对顶板部位做好维护检查，以科学设计为基础，把好质量关，通过科学预测，合理监测地质构造与安排人员、利用设备，这样能有效遏制事故发生。
参考文献
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