煤矿采掘工作面顶板管理问题及处理方法

煤矿采掘工作面顶板管理问题及处理方
法
摘要：随着对煤矿开采作业研究的不断深入，煤矿的整体开采效率和质量都
得到了显著提高。

但是，随着煤矿开采深度的加深，在一定程度上也加大了煤矿
开采时，顶板控制难度，尤其是在一些地质构造较为复杂的地段，控制顶板稳定
性难度较大，如果不做好控制作业，可能会引发开采事故，可见，加强对放顶煤
工作面顶板控制的探究意义重大。

关键词：煤矿；采掘工作面；顶板管理；处理方法
引言
在煤矿采煤过程中，由于顶板引发的安全事故几率较高。

如何在实际的煤矿
采煤过程中有效避免顶板安全事故的发生，是目前煤矿企业相关管理人员最为值
得重视的重点问题。

前期应充分了解所在位置的地质环境，分析将要发生和已经
发生顶板事故的规律性事故点，做好前期预防工作和后期相关工作，确保煤矿采
煤工作的正常开展。

1综放开采工作面顶板灾害类型
获取了国内曹家滩煤矿、崔木煤矿等17个典型综放工作面顶板灾害情况，
结果见表1。

表1中，顶板条件包括松软顶板和坚硬顶板两类。

崔木煤矿、铁北
煤矿等8个综放工作面顶板主要为砂质泥岩和泥岩等，顶板岩层饱和单轴抗压强
度低于30 MPa，顶板岩层强度低，属于松软顶板。

从表1可以看出，松软顶板
综放工作面的顶板灾害包括切顶压架、冒顶、片帮、工作面出水及漏顶等，其中
发生切顶压架灾害的综放工作面占比达75.0%，大面积切顶压架是松软顶板综放
工作面顶板灾害的主要灾害类型。

曹家滩煤矿、塔山煤矿等9个综放工作面顶板
主要为中粒砂岩、细粒砂岩等，顶板岩层坚硬，厚度较大，顶板承载能力强，属
于坚硬顶板条件。

综放开采过程中顶板悬露空间大，顶板灾害以大面积垮落为主，
对工作面和支架形成冲击，引起支架损坏及压架灾害，甚至引起瓦斯爆炸及飓风等灾害。

表1中9个坚硬顶板综放工作面都形成了大面积垮落灾害，其中7个工作面发生切顶压架灾害，占比77.8%。

顶板大面积垮落及切顶压架灾害是坚硬顶板综放工作面顶板灾害的主要灾害类型。

表1综放工作面顶板事故统计
2煤矿采掘中的顶板管理问题研究
2.1支护工作质量不合理
在生产施工作业前，对作业流程没有严密检测和进行保护工程质量管理，对开采施工作业进入裂隙带、地质复杂地带未采取前探支撑以及加固支撑，对工程质量受损或失效的支撑没有及时按规范修理或调换等，使在空顶作业时出现严峻的情况。

由于对保护围岩地质、回采面爆炸破裂等生产施工作业考虑不周全面，造成顶板保护围岩构造损伤，对完整性造成损害，很容易出现顶板事故。

在爆破工程作业时，未采取光面爆炸使破裂崩坏了保护围岩构造，对工程作业面保护强度不够等，这时冒顶的可能性增加，这些都会导致顶板事故的发生。

2.2工作面的地质条件差
煤炭资源的开采是通过开采地下岩层实现的，因此，在开采中会受到地质构造的影响。

煤矿采掘的过程中，顶板岩层较厚，顶板承受的压力增加，致使顶板变形。

除此之外，工作面顶板可能会出现断裂的现象，存在较多的相互作用力，容易形成复杂的应力，在这种力的作用下，采掘工作面会出现很多游离岩块[，进而影响工作面的稳定性，对煤矿开采的安全造成威胁，甚至会使整个工作面分裂瓦解。

2.3对围岩变化状况的监测不足
一般顶部事件并非极短的时候一下出现的，在出现时附近施工范围有比较明显的变动，只要适时对附近围巷及主要作业面和巷道进行检测，及时了解其变动状况，并利用变动的规律性进行合理预测，来进一步降低出现冒顶事故的风险，有效的进行防范。

3采掘工作面顶板管理问题的处理方法
3.1预防冒顶事故
对于煤壁附近发生的冒顶事故，在设计支架初期，需要设置长侧板，从而使支架初撑力能够得到提高，确保其能够承受顶岩的重量；将化学材料加入破碎顶板内，以免发生断层软化现象；控制好采煤工作，适当提高采用的液压支架稳定性；动态观察顶板情况。

巷道掘进期间的发生的冒顶事故，对于巷道交叉口，需要规避原巷道冒顶区域，以免造成严重破坏。

在掘进期间，作业人员要对岩石性质进行观察，依据岩石具体形状，控制好空顶距；在施工作业开展时，为了确保作业中巷道布置在稳定岩体内，要严格依据敲击帮问顶制度开展作业，而且不得空顶作业；对于施工中采用的台棚材料，要选择规格与质量都符合要求的材料，确保台棚强度能够达到要求标准；依据实际情况选择支架，确保最终采用支架的抗衡围岩强度和支护强度都能够满足作业需求；在进行支架更换时，要在架起新支架后，再拆除旧支架。

3.2进行地质土层和围岩的气压变化检测工作
采用现场检测系统，对巷道围巷、采空区的面积、施工面前方实体煤及围巷的压力变动状态等进行检测，以便确定工程建设区域的安全情况，并发现异常情况及时采取相应的支护方法，制定具体的探查安全操作方案；设置安全煤柱，在必要时采取专门的观察方法，如顶板离层仪、巷道变形监测设备等，以为顶板研究提供重要依据。

3.3转变传统管理理念
实现精细化管理随着中国煤炭开采行业的不断发展，煤矿企业需要根据实际
生产情况转变管理部门的工作理念，找出传统管理模式中存在的漏洞，充分利用
现代化技术，及时进行交流学习，提升企业整体的管理效果。

特别是在企业内部
日常维护与管理阶段，更需要充分了解安全管理制度，严格检查煤矿中存在的安
全隐患，做到不漏一处。

做好总体布局，从小事入手，尽可能地排查掉安全隐患。

进行精细化管理，提高煤矿企业的安全生产水平。

在日常生产过程中，工作人员
需要严格遵守企业所制定的规章制度，本着人人负责的态度，认真落实好安全管
理制度。

引入煤矿安全监控系统，提升煤矿安全管理水平，利用传感器监测井下
湿度、温度以及瓦斯浓度，井上主要接收监测数据。

3.4采掘工作面管理
随着煤矿开采不断趋于现代化，工作面采掘安全管理也逐渐规范，对煤矿井
下开采过程中的各个环节都提出了更高的要求。

将监控监测系统引入煤矿开采工
作中，达到了全面监测的目的，同时也为煤矿安全生产提供了有力保障。

3.5采用先进的采掘机械设备及技术
对于煤矿企业而言，引入先进的机械设备、更新施工技术是必不可少的一部分，合理科学地使用相关设备与技术，有利于提高顶板管理的质量与水平。

例如
煤矿企业可以引入全金属支柱，不再使用木支护技术，同时在信息时代，引入计
算机网络设备和通信设备，确保人员之间可以实时交流和沟通，这样不仅有利于
领导的监督和管理，还有利于加强团队合作，找出存在的问题并及时处理。

因此，积极地投入资金引入先进的设备和技术，可以有效提高煤矿的经济效益、安全性
和质量，也可以更好地完善煤矿的管理体系，促进采掘工作顺利进行。

结束语
经济的快速发展为中国煤矿企业带来了新的机遇。

煤矿开采过程中的诸多环
节以及开采环境中各种不确定因素，导致了采煤过程中较多安全事故的发生。

针
对此类状况，从安全管理问题入手，阐述了安全事故的致因，针对传统安全管理
工作中存在的问题进行分析，并提出针对性解决策略，以期能促进采煤工作的安
全开展，提高煤矿企业的经济效益。

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作者简介：赵明明（1983.10-）男，汉，宁夏固原人， 2007年7月毕业于山西大同大学，工程造价管理专业，工程师职称，现在内蒙古太西煤集团股份有限公司，从事工程造价管理及煤矿生产技术管理工作。