矿井采煤工作面顶板事故原因及防治措施.pdf

2023 年第 8 期2023 年 8 月顶板事故是矿井中最常见、最严重的事故之一，且事故发生率较高，对煤矿生产和人员安全构成了严重威胁。目前中国的煤矿顶板事故类型主要有冒顶、片帮等。冒顶事故会导致采煤工作面冒顶区域出现应力集中现象，易造成采煤工作面的支架损坏，影响采煤工作的正常进行；片帮在中国煤矿中也是一种常见的事故类型，由于发生的原因多种多样，且发生时会出现放炮等情况，发生后往往会造成人员伤亡或较大的财产损失。因此，研究和分析煤矿工作面顶板事故原因，并采取有效措施预防和控制顶板事故的发生具有非常重要的意义。1国内外研究现状国内外学术团队高度重视采煤工作面顶板事故的研究及防治建议，其中，李洋、董祯温等人1-5结合目前中国煤矿开采技术水平和开采条件，对煤矿工作面顶板事故原因进行了分析，并提出了相应的防治措施，其中最常见的事故为冒顶事故，包括冲垮型冒顶、压垮型冒顶等，分别如图 1、图 2 所示。综合来看，顶板事故的成灾机理多变，需要进一步探讨防治措施。图 1冲垮型冒顶图图 2压垮型冒顶图2顶板事故类型及其危害煤矿采煤工作面顶板事故大体可分为自然冒顶和人为冒顶两大类。自然冒顶是由于采空区顶板破碎，不能保证支架稳定，当压力增大或受到外力作用时，容易造成顶板垮塌，进而造成人员伤亡和设备损坏；人为冒顶是指在采空区作业过程中，由于管理不善或违章收稿日期：2023-03-03作者简介：胡晋军袁 1980 年生袁 男袁 山西沁水人袁 工程师袁 主要从事煤矿生产管理工作遥矿井采煤工作面顶板事故原因及防治措施胡晋军（山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司，山西 阳城 048100）摘要：以矿井采煤工作面顶板事故为研究对象袁 探讨了事故发生的原因及防治措施遥 通过对采煤工作面顶板事故的探讨袁 发现其主要成灾源头是煤层顶板结构不稳定尧 煤层顶板的支护不到位以及采煤工作面的开采方式不合理等遥 为了防止采煤工作面顶板事故的发生袁 提出了一系列防治措施袁 包括加强煤层顶板的支护尧 合理强化采煤工作面的生产管理以及加强对煤层顶板的监测等遥 这些措施的实施可以有效预防和减少采煤工作面顶板事故的发生袁 保障作业人员的生命安全和矿井的正常生产遥关键词：矿井曰 采煤工作面曰 顶板垮落曰 成灾机理曰 防治措施中图分类号：TD327.2文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0168-03Causes and Prevention Measures of Roof Accidents in Coal Mining FaceHU Jinjun(Sihou Coal Industry Co.,Ltd.of Yangcheng,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Yangcheng 048100,Shanxi,China)Abstract:Taking the roof accident of coal mining face as the research object,the causes and prevention measures of theaccidents were discussed.Through the discussion of the coal mining face roof accident,it is found that the main sources of theaccidents are the instability of the coal seam roof structure,the inadequate support of the coal seam roof and the unreasonablemining mode of the coal mining face.In order to prevent the occurrence of coal mining face roof accidents,a series of preventionmeasures were put forward,including strengthening the support of coal seam roof,strengthening the production management of coalmining face reasonably and strengthening the monitoring of coal seam roof.The implementation of these measures can effectivelyprevent and reduce the occurrence of coal mining face roof accidents,and ensure the safety of workers lives and the normalproduction of mines.Key words:mine;coal mining face;roof caving;disaster mechanism;prevention and control measures（总第 215 期）实践运用1682023 年 8 月2023 年第 8 期作业而导致顶板冒落，造成人员伤亡和设备损坏。在煤矿开采过程中，顶板事故是煤矿安全生产的最大隐患，由于开采深度和开采强度的不断增加，采煤工作面发生顶板事故的概率也越来越大，尤其是当工作面遇到断层、陷落柱或破碎带等特殊地质构造时，更容易发生顶板事故。因此，加强煤矿采煤工作面顶板管理工作迫在眉睫，要采取有效措施，确保煤矿安全生产。3采煤工作面顶板事故主要原因分析顶板事故发生的原因主要包括：地质构造复杂、开采技术条件差、煤层赋存不稳定；顶板岩石破碎，直接顶易垮落，直接底易鼓起；开采深度大，采煤工作面支架压力大；采掘工作面过断层、褶曲和煤层变薄带时易发生顶板事故等。3.1地质构造在煤矿的掘进生产中，往往会遇到过地质构造带等多种复杂地质难题，地质构造复杂，地质结构不稳定，断层、褶曲等复杂构造6发育（见图 3）不利于煤层的开采，特别是极软煤层很容易发生煤与瓦斯突出等灾害，给工作面的安全生产带来严重影响。H断层落差。图 3掘进中遇到断层3.2生产技术生产设备和人员素质是引发事故的外在因素，作业人员的误操作会增大顶板事故发生的风险。如遇地质条件差、煤层厚度小、开采难度大的采煤工作面，由于装备落后、操作不熟练、支护方式不合理等，容易埋下安全隐患，发生煤与瓦斯突出等灾害。3.3管理制度疏忽部分煤矿企业未落实安全生产责任制，作业人员安全生产意识差，现场安全管理制度不健全，措施执行不力。部分企业没有严格按照 煤矿安全规程 规定作业，造成局部顶板管控不当。3.4工作面支护强度不足采煤工作面支护强度不足，支架不能发挥平衡稳定的支撑作用。部分企业的液压支架性能差、老化快，无法满足采煤工作面安全生产的需要。4采煤工作面顶板事故防治措施4.1建立健全制度建立健全顶板管理制度，是做好煤矿顶板管理工作的重要保证。只有在生产过程中建立健全并严格执行相应的顶板管理制度，才能有效地预防顶板事故的发生。建立健全安全技术规章制度和安全操作规程，如 煤矿安全规程 煤矿生产技术规程 煤矿工人劳动保护条例 等。根据矿井的实际情况，制定相应的安全技术规章制度，如顶板管理制度、瓦斯检查制度、机电运输管理制度、运输系统管理制度、通风系统管理制度等。加强顶板日常检查和维护。在掘进工作面要加强日常检查，及时发现和处理冒顶隐患，防止事故发生；在回采工作面也要加强日常检查，及时发现和处理冒顶隐患，防止事故发生。对支护材料和支护质量进行定期检查，对于支护质量不合格的，必须及时加固；对于支护不符合要求的，必须及时整改或更换。4.2实施施工技术管理工作面的支护要遵循“安全、可靠、经济”的原则。支护材料要有足够的强度，保证支架的正常工作；应根据不同的地质条件选择不同的支护形式，并在施工中不断总结经验，改进支护方法。严格按照设计进行施工，特别是过断层、褶曲等地质构造时，要采用科学的方法，先探后掘，并严格按照设计方案施工。在采掘工作面作业时，必须严格执行“敲帮问顶”制度，发现顶板有不稳定迹象或有冒落预兆时，必须立即停止作业，撤出人员。在正常情况下不得随意扩大敲帮问顶范围。对采煤工作面要加强支护质量管理。作业时要及时检查支架的初撑力及稳定性，发现问题及时采取措施处理。4.3严格进行检查验收工作各级管理人员对防治顶板事故要做到“三清楚”，即顶板状况清楚、工作面构造情况清楚、顶板来压规律清楚；各级安全检查人员要按照“四不放过”（事故原因未查清不放过、责任人员未处理不放过、整改措施未落实不放过、有关人员未受到教育不放过）原则，及时发现、处理问题，并加强顶板检查工作，严格按规定进行检查验收。生产管理部门要及时收集、整理并掌握各类顶板事故资料，并认真分析总结，找出原因，制定防范措施。生产技术部、地测部、安监部要做好煤矿顶板方面的综合管理工作。各级安全部门要加大顶板管理监督力度，确保安全生产；要认真做好本单位的顶板管理工作，做好检查验收和监督管理工作；要认真履行职责，对查出的问题及时处理并按规定进行考核。4.4进行顶板支护的正确设计加强支护管理7，杜绝不合理的支护：当工作面开掘进方向F5断层67毅，H=2.7 m胡晋军：矿井采煤工作面顶板事故原因及防治措施1692023 年第 8 期2023 年 8 月采厚度超过 2 m 时，必须加强支护；应及时处理采空区，防止煤壁出现大面积悬顶或冒顶；工作面要尽量避免出现直接顶。加强对顶板的检查，要定期检查支架工作阻力，保证其完好可靠；当工作面煤壁出现片帮时，应及时处理。加强工作面的支护，当采用单体液压支柱和锚杆支护时，支柱要保持完整，支柱下柱间隙要均匀，并经常检查支柱的受力情况。支柱间的搭接要严密，立柱前探梁下必须加设托梁和金属网；锚杆必须张紧，锚固长度符合设计要求；不能把煤壁冒落物作为锚杆的支撑对象，要及时支护煤壁，防止片帮、冒顶。针对性制定加固方案（见图 4），有效约束片帮、冒顶8。单位：mm图 4片帮和冒顶加固方案图4.5做好地质勘探及巷道支护设计掘进工作面过断层、褶曲和煤层变薄带时，必须认真进行地质勘探，掌握断层和煤层变薄带等的地质构造特征、厚度、岩性，准确预测巷道顶板和两帮的稳定性。如果发生了冒顶，要认真分析冒顶原因，采取相应的安全技术措施。如果是大倾角急倾斜构造，在接近断层处和倾角大于 20毅的褶曲处，以及两帮坚硬岩层不稳定时，应当提前采取加固措施。在巷道掘进过程中要合理开展支护设计工作，及时进行支护参数计算和顶板调查工作。设计支护参数时，要考虑巷道变形特点、地质条件、开采深度、采掘顺序等因素，尽量配合使用高强度螺纹锚杆或锚索。在选择锚杆（索）的规格时，要考虑巷道支护材料和结构形式等因素，确保支护材料、结构形式的可靠性。在采掘工作面过构造带或其他不稳定地段时，要采取相应的安全技术措施。4.6实施顶板全周期动态监测要加强顶板观测，掌握顶板动态变化情况，及时发现和处理问题。必须进行井下顶板观测，做好记录，分析其变化规律，掌握顶板活动规律，为顶板管理提供可靠依据。通过对观测资料的整理分析，找出顶板活动规律，为预防和处理顶板事故提供可靠的依据。在井下施工时，要加强观测工作，观察巷道或采空区顶、底板岩层运动情况，尤其是当围岩活动异常时更应加强观测。要进行井下钻孔，探测顶板活动情况。观测和探查的钻孔位置及深度要符合规定要求，观测要有记录。钻孔遇到冒顶、片帮及支护失效等现象时，应及时采取措施进行处理。要加强对巷道和采空区围岩变形情况的观测分析，掌握其变化规律。在出现异常情况时，应及时采取有效措施进行处理。4.7实施顶板事故预警预报煤矿应经常组织有关人员深入现场进行顶板事故预测预报，及时发现和处理各类隐患。顶板事故预测预报应做到“三清”“三不”。“三清”，即作业人员要清、周围环境要清、顶板状况要清。“三不”，即不使用木楔、手镐等进行支护，不使用短钻杆或木棒进行打眼，不使用任何金属工具进行掘进。顶板事故预测预报要做好预测预报记录和原始记录工作。当作业人员发现有顶板来压或其他异常现象时，要立即向班组长或现场负责人汇报，并及时采取措施进行处理。井下发生冒顶、片帮事故时9，作业人员应立即撤出危险区，并向调度室汇报，由调度室统一组织指挥抢险工作，各单位要组织专人及时对冒顶地点和范围进行观测和记录。发现异常情况，立即采取措施。5结束语在煤矿开采过程中出现的顶板事故，其诱发因素涉及地质、设备、设计、专项管理、生产团队操作等，属于综合性致灾问题。煤矿企业应不断分析与总结顶板事故特点，做好防治煤矿顶板事故的各项工作，不断完善煤矿顶板质量控制和管理机制，加强顶板处支架的维护和检查，严格遵守生产的规范和操作规程。另外，还需要系统总结和复盘以往事故的发生原因和经验，建立事故防范演练机制，这样才能从源头有效遏制煤矿顶板事故频发和生命财产损失增大的趋势。参考文献：1李洋.浅析煤矿采煤工作面顶板事故原因及其防治措施 J.能源与节能，2023(1)：106-108.2闫立恒.顶板管理在采煤安全管理中的应用 J.内蒙古煤炭经济，2020(4)：136.3郭志伟.采煤工作面顶板事故的防治措施探究 J.石化技术，2020，27(1)：166-167.4孙远平.采煤工作面顶板安全管理的应用研究 D.青岛：山东科技大学，2006.5董祯温.薄煤层采煤工作面顶板事故的预防 J.煤矿安全，1996(3)：46-48.6李士辉.掘进巷道断层识别方法及处理措施 J.山西冶金，2021，44(3)：267-268.7曹旭文.煤矿井下采煤工作面顶板管理问题分析 J.现代矿业，2020，36(2)：233-234.8高勇.回采工作面支护及顶板控制措施 J.能源与节能，2017(11)：14-15.9房保成.煤矿采煤工作面顶板事故预防分析 J.煤矿现代化，2015(5)：114-115.（编辑：刘晓芳）3 000茵茵茵茵茵茵茵170