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1、浅谈煤矿回采工作面顶板管理摘要：在煤矿井下生产过程中，顶板事故对矿井安全生产危害最大。从事故统计 分析看，顶板事故一直居各类事故之首，严重影响了煤矿安全生产和井下职工的 生命安全，因此加强煤矿顶板事故的管理具有重要的意义。顶板管理是煤矿开采 是主要技术之一，矿压显现规律及其控制技术是我国煤矿开采迫切需要解决的问 题，该问题的研究对我国煤炭工业持续发展具有重要意义。尤其随着矿井开采深 度的增大，采场控制问题更加突出，如煤壁片帮、伪顶、伪底和高地压破碎造 成总体刚度下降，无支护空间扩大，支护系统刚度降低，有效工作阻力得不到保 障，支护结构稳定性问题，煤体应力增大，煤体变形和积聚的弹性潜能也增大等
2、等都给顶板管理带来直接困难。因此，必须在掌握回采工作面的矿压显现规律的 基础上，研究顶板事故的致因，尽而采取措施，控制顶板事故的发生。关键字：回采工作面顶板管理、冒顶事故、预防措施、周期来压，超前支护。一煤矿井下回釆工作面顶板管理的意义顶板事故在煤矿生产中经常发生，冒落的形式各种各样，冒落的原因也错综 复杂。冒顶的形成是又内因和外因两个方面的因素构成，内因是煤层顶底板的地 质条件，其中顶底板岩层的组合结构是决定冒顶的关键因素外因是人为的不合理 的顶板管理和生产技术因素。因此，通过分析内和外因导致顶板冒落的原因采取 相应的措施，减少冒顶事故的发生。煤层顶板历来是煤矿事故的重点，预防顶板 事故的发
3、生是煤矿安全管理的重点之一。为了加强顶板管理，预防顶板事故的发 生，矿部成立顶板管理小组。为切实抓好顶板管理工作，各级管理人员责任是： 矿长、班长对本单位顶板管理工作，负主要责任。总矿师对顶板管理工作负技术 责任，副矿长对顶板管理工作负直接领导责任。生产班专门定两个人具体负责顶 板管理工作。矿领导小组每月召开一次专门会议。（一）煤矿企业要做好大面积冒顶事故的防范工作。开采坚硬顶板的煤层，采 后顶板不垮落、悬顶距离超过作业规程规定时，必须停止采煤，采取措施强制放 顶。开采复合顶板煤层，要保证支柱（架）有足够的初撑力，防止离层。要增强 支架稳定性，防止发生冒顶。采用锚杆、锚索、锚喷支护的巷道，要加
4、强支护质 量的检查，加强巷道顶底板移近量的观测工作，防止因锚杆、锚索支护质量问题 引发巷道冒落。（二）煤矿企业要建立采掘工作面顶板管理统计分析表和顶板事故（包括非伤亡事故）档案。发生顶板事故的矿井，必须严格实行事故分析制度，认真分析事 故原因，及时总结经验教训，提出行之有效的防范措施，指导顶板管理工作。（三）采煤工作面作业规程包括顶板管理说明书。顶板管理说明书必须包 括下列内容：（1）煤层和围岩柱状图及煤岩性质；（2）顶板管理方法及选择依据；（3）支护型式（包括初次放顶、老顶初次来压和周期来压的特种支护）支柱选 型及选择依据；（4）控顶距离、面积和支护密度设计；（5）坚硬、复合顶板等条件下防止
5、大面积来压冒顶的安全技术措施；（6）分层开采时人工假顶铺设或再生顶板形成方法，一分层挑顶要求以及冒落 情况记录；（7）综采工作面设备拆装等支护安全措施；（8）特殊情况的应变安全措施。（四）采煤工作面作业规程要明确顶板管理方法、控顶距、初次来压和周 期来压的特殊支护方式，以及初采初放和临近停采线时的顶板管理措施。开采 浅埋深薄煤层、近距离煤层时，要针对顶板管理制定专门安全技术措施。必须及 时支护采煤工作面顶板。支柱、支架牢固接顶，初撑力要符合要求，破碎、松软 顶底板工作面要采取针对性措施；要严格执行预防架前冒落的措施，周期来压期 间加强对煤壁的辅助支护，防止煤壁片帮和伞檐冒落。急倾斜煤层的回采工
6、作面， 必须采取防止底板滑落的措施并设置防倒柱的联锁装置。放顶煤回采工作面，严 禁采用木支柱和金属摩擦支柱支护方式；倾角大于30的工作面或冲击地压煤 层，严禁采用单体液压支柱放顶煤开采。必须按作业规程规定及时对采煤工作面 进行放顶或者充填。加强工作面上、下安全出口与巷道连接处至少20m范围内的 支护。二 目前煤矿回采工作面顶板存在的主要问题（一）采煤工艺落后，顶板管理不到位，顶板出现瓦斯层状积聚。现在我国煤 矿中除小部分国有煤矿外，井下巷道也回采工作面支护方式采用木支护，支护强 度低，初撑力达不到要求，工作面回采工艺仍然采用巷道式，顶板管理方式落后, 事故多发，伤亡较重。（二）煤壁片帮，无支护
7、空间扩大。煤壁片帮的影响因素：1、采深的影响，采 深的增加直接导致煤层受到的原岩应力的增大，从而使煤层更容易破碎致使煤壁 片帮。2、煤层节理裂隙等弱面分布在地质破碎带。因工作面采高大，爆破落煤, 在工作面推进速度较慢的情况下，如遇落差较大的斜交断层，会诱发大面积片帮。3、煤壁处的支承压力。在煤层上部有顶煤柱存在，支承压力升高造成片帮事故。4、工作面推进速度。工作面推进速度慢，则顶板压力对工作面煤壁作用时 间充分，容易导致片帮。（三）伪顶、伪底和高地压破碎造成总体刚度下降，有效工作阻力得不到保障。 顶底板具有足够的抗压能力是支架或支柱能够正常发挥设计能力的关键。顶底板 抗压能力越高，支架和支柱与
8、围岩力系统中的总系统刚度越大，支护设计性能发 挥越好。在地压作用下，伪顶、伪底的存在必然导致支护总体系统刚度及有效工 作阻力的下降。（四）支护稳定性、可靠性问题比较突出，支护的难度大。当煤层顶板为符合型 顶板时，由于支架稳定性、支护不到位或顶板裂隙的影响，顶板岩层中就会出现 与上位硬岩离层。因局部置顶或别的因素影响，断块有可能沿煤层层面倾斜方位 向下移动，从而产生对支架或支柱向下的推力。煤层倾角越大，推力越大，支架 或支柱也最容易被推倒。当工作面倾斜布置时，顶板岩层断块就有可能沿层面向 老塘方向运动，而推倒支架或支柱，造成工作面大面积置顶，导致顶板事故发生。（五）悬定面积大，巷道在掘进过程中不
9、能及时支护空顶作业易发生推跨型事 故。原因是支架或支柱：1、液压泵站压力不够，支架或支柱的支承力能以平衡支架 或支柱上方垮落袋岩石的重量；2、支架或支柱初撑力不能有效地切断直接顶，且保证直接顶与老顶不离层；3、支架或支柱可缩性不强，难以适应难控制岩层的下沉；4、工作面支柱数量不足，支柱的支承力难以平衡支柱上方垮落带岩石的重量。（六）矿压观测预防工作开展不到位，管理水平偏低，理念落后。现在很多煤 矿领导对煤矿顶板安全生产管理重视不够，只重产量，没有突出安全生产在现在 化的煤矿生产中的重要性，把观测预防看作是一个辅助性部门，谈化部门职责， 管理制度不完善，有时落实不到位，顶板安全管理人员无实际职权
10、，管理体制不 顺，职责权利不明确。人员安排不当，人员培训不到位，仅应付当前的生产。经 常性工作作为大量的、具体的、需要日复一日进行的基础性工作，做起来费时 费力，缺乏轰动效应，因而容易麻痹松懈，时紧时松。一项工作分工到具体部 门，具体人，落实起来就容易。反之，如果分工不明，大家都管，遇到难题就 难落实。加强顶板事故安全生产管理工作，应延伸煤矿安全监察的触角，提高安 全监察的效能，利用安全监察的权威和手段提高顶板预防安全生产管理的效率。 制定行之有效的管理办法，对提高顶板事故安全生产管理水平具有十分重要的意 义。（七）冲击地压影响比较的严重。在深部厚坚硬顶板条件下，采场周围的围岩一 般都受到深部
11、上覆岩层的自重应力、煤柱引起的支承压力、坚硬顶板断裂失稳产 生的巨大冲击力，也就是说前面两种应力的藕合叠加形成了高应力场，在该高应 力场中，一旦坚硬顶板断裂失稳，所产生的巨大的瞬间冲击力将诱发采场中的能 量释放，而产生冲击地压。如果该工作面还存在其他如断层和构造等的附加应力， 那么冲击地压的发生几率将会增大，而且强度也更加强烈采场周围的围岩一般 受到上覆岩层的自重应力、煤柱引起的支承压力、坚硬顶部断裂失稳产生的巨大 冲击力，也就是说前面两种应力的藕合叠加形成高应力场。在该高应力场中，一 旦坚硬顶板断裂失稳，所产生的巨大瞬间冲击力将诱发采场中的能量释放，而产 生冲击地压。如果回采工作面还存在断层
12、或构造等的附加压力，冲击地压的发生 的几率将会增大，而且强度也更加剧烈。冲击地压在深部矿井尤其坚硬顶板条件 下发生的几率远大于中、浅部矿井的煤层，而且强度和危害程度也明显增大。（八）顶板管理安全生产人员培训走过场，达不到培训的目的，人员整体素质 比较低。尽管顶板管理人员培训工作年年进行，但由于针对性不强，抽象理论讲 解，职工听不明白，实践操作方法讲授不具体，职工无法在实践中应用。理论不 能联系实际，造成职工学习积极性不高，从而培训走过场。未能实现“要我学” 到“我要学”的转变，培训达不到目的。（九）顶板管理责任落实不到位，安全生产监察力度不够，技术手段落后，技 术人员不足，技术管理不能指导生产
13、，以政带技的现象时有发生。施工无措施 或虽然有措施但措施不具体，顶板不能有效的进行检查和维修，同时测试顶板的 方法和手段比较的落后。三加强回采工作面顶板事故的预防措施和方法通常在特别复杂的矿山地质条件（围岩软和极软、含煤夹层、煤层破碎变 簿、隆起、褶曲；煤层赋存复杂而不稳定）下，采用局部充填法，这是解决顶板 管理和采空区支护的技术问题的最通用的方法，采用这种方法时，沿工作面全长 甩矸石砌筑宽度不小于56 m的矸石带。矸石是从顶底板采石平巷掘进中获得 的。用矸石砌筑的面积不小于采空区面积的6070%。采用单一的和成双的矸石 带管理顶板的方法是局部充填管理顶板的变种0它的特点是木材消耗量大，劳动
14、强度高。为了消除这些缺点，曾建议利用以钻爆法砌筑的矸石带管理顶板的方 法。但是这种方法只能在下列条件下采用：煤层倾角大于20。，无瓦斯的矿井, 用现有设备铣凿顶板岩层。除此之外，每钻凿lm。的岩体需要消耗0. 3N0. 4Kg 火药，并需要补充一定数量的新鲜空气。采用充气垛作为放顶支架并以基本沉降 藏全部陷落法管理硬板是防止冒顶和减小采煤时围岩收敛强度的方案之一（一）选择巷道布置、支护形式。为减少矿山压力，减少巷道支护维修费用，开 拓巷道应尽量布置在稳定坚固的岩层中，准备巷道应尽量减少采动影响，回采 巷道送巷应采用单孔送巷、小煤柱送巷、沿空掘巷等技术。采用先进的采煤工艺, 加强煤矿井下顶板管理
15、制度改用金属支架。先进的采煤工艺对煤矿的生产起着重 要的作用关系到整个矿井的生产能力及其经济效益，也关系到广大职工的切身利 益，先进的采煤工艺提高工人的劳动效率及其煤矿的生产效益有利于采用先进的 机械化技术实现综合机械化采煤减轻工人的劳动强度，提高生产作用时间加快采 煤的推进速度。规章管理制度是广大职工的行动指针，是非曲直的判别标准，是 实现企业目标的基础，更是血的教训总结，合理健全的规范制度是安全生产的保 障。煤矿井下顶板管理制度的健全对矿井的生产起到重要的作用也关系到职工的 生命安全。预防措施：1、合理选择工作面推进方向和回采工艺方式。为了防止顶板出露后因下沉量加 大，破碎加剧，而导致顶板
16、冒落，回采工作面要尽量垂直裂隙推进。在回采工艺 方式上，如果采用炮采，应当采取小范围放小煤“开窗口”的方式，防止顶板大 面积出露：如果是机采应选择单滚筒采煤机，尽量减少无立柱空间的宽度，减少 顶板出露面积。2、采取合理的支护方式。在回采工作面推进过程中，实践经验证明在破碎顶板 条件下，支护时，首先必须支护好刚裸露的顶板。因此，对采煤后出露的顶板要 及时支护，子支护方法上，应尽量垂直裂隙挂梁，并且，合理的支护密度应保证 与裂隙间距相适应。3、注意支架支护的效果。回采工作面支架支护，必须与矿压显现情况相适应， 支护时，支柱必须有一定的迎山角。同时金属支架比木支架有更多的优点，用金 属支架它具有承载能力大，可多次复用，具有较大可缩量、有利于防火、储存和 运输方便安装容易和迅速等优点。4、提高支护技术水平。支护改革已成为摆在我们面前的艰巨任务，依靠科学技 术，上装备，提高矿井抗灾能力和改善
