摘要：在煤矿开采过程中，安全问题依然是人们关注的重点，安全事故的发生不仅会带来人员伤亡和财产损失，还会造成恶劣的社会影响。在煤矿事故中，顶板安全事故发生的频率在所有安全事故中居于第一位，因此，预防煤矿顶板事故迫在眉睫。如何预防煤矿顶板事故是一个技术难题，主要是因为工人们时刻都在顶板下工作。鉴于此，本文对煤矿井下采煤工作面顶板管理问题进行分析，以供参考。
关键词：煤矿；安全事故；顶板；事故预防
引言
煤矿开采是经济发展的重要项目，煤矿事故给经济发展和社会造成巨大损失。采煤工作面顶板事故的发生是有规律的，因此在采煤过程中要及时了解地质条件，防止顶板事故，在采煤过程中应科学的加强采煤工作面顶板管理，提高工人的技术能力，加强支护质量管理，以顶板的安全为第一位。及时了解回采范围内的地质条件，合理组织作业人员进行施工，才能防止顶板事故的发生，提高采煤的安全性。
1采煤工作面顶板安全管理的重要性
煤炭是一种重要的能源，对我国的经济发展起到了重要的作用。中国资源丰富，煤炭资源的总量居世界前列，并且煤炭能源也促进了我国的工业发展，在我国社会发展中居于重要地位。但是煤炭开采过程十分艰巨、且伴随着很大的局限性。在开采过程中作业人员受很多的因素影响，伴随着相关因素的不断改变，哪怕是很小的因素也会造成严重的后果，如地质条件的变化、支护质量未达标等等，这些因素都有可能威胁顶板的安全。
2工作面顶板分类
1)伪顶。组份常为炭质泥岩或泥质岩层，厚度在0．3～0．5m，一般随采掘工作面推进顺势发生掉落，允许暴露面积为5～8平方米，暴露时间一般小于20min。
2)直接顶。位于煤层或伪顶的上部，由粉砂岩层、粉砂层与煤层互层、砂页岩层互层或是泥质粉砂岩层组成，厚度通常在3～10m不等或更厚。相比伪顶，具有一定的稳定性，常回采作业时掉落。
3)老顶。层位上位于直接顶上部，厚度一般大于2～5m，岩体完整性较好，节理裂隙不发育。老顶的初次来压步距一般为25～35m以上。对工作面初始压力和周期压力的显现规律是明显或强烈的。
3采煤工作面顶板事故的主要类型
3.1冲垮型顶板事故
采煤工作面中出现的冲垮型顶板事故，通常在岩层坚硬的地质较多发生。这是因为在较大采空区悬顶与相应冲击力的共同作用下，再加上外力的冲击则必然会对采煤工作面顶板造成破坏，尤其是质地坚硬的岩层更易出现崩塌或破损，进而导致采煤工作面中的冲垮型顶板事故的发生。
3.2压垮性顶板事故
压垮型顶板事故的最突出特征就是日常发生率低但破坏力非常大。在采煤工作面中出现这类事故的主要原因在于老顶的周期性来压或者初次性来压造成的，即一旦来压过大，就会诱发破坏力极强的压垮型顶板事故的出现。
3.3漏垮型顶板事故
由于一些岩层较为破碎与松散，以及托伪顶与再生顶板的胶结性比较差，致使一旦出现断层或破碎带的时候，就极容易出现掉碴抽空或漏顶现象的出现。
3.4推跨型顶板事故
推跨型顶板事故的发生率较高，且在复合性的顶板状况下经常发生。结合推跨型顶板事故的发生情况，其在事故发生的前四周通常已出现局部的冒顶或裂缝，而且在冒顶后一般不会出现折损，仅是朝着煤层的斜下方进行倾倒。
3.5局部岩块冒顶事故
局部冒顶事故的出现是因为在采煤的过程中，出现“人字劈”，“升斗劈”等游离岩块时不进行及时的支护，之后导致这些游离岩块掉落。因为在一些煤层的直接顶中，会由于原生、构造或者采动的原因造成各组之间产生裂痕、缝隙等，之后导致顶板出现问题，以及锅顶状的包裹体、支护不及时、空顶面积大、棚档不匀等，这些原因都会在采煤工作面中引发局部岩块冒顶事故。
4工作面顶板安全事故因素分析
4.1矿山压力引起的安全事故
矿山压力的概念是指，在采煤回采作业过程中，回采工作面周围岩体所表现出的应力集中现象。因此，在大多数矿山，都将受到矿山压力作用，在工作面中部出现弯曲下沉，并呈现出周期来压的特征。这种影响受赋存状态影响，通常存在一定差异，若未能及时做好防护工作，极易导致冒顶事故。
4.2技术原因
采煤作业中的参数等设计不合理，若所选参数，如工作面的长度、采煤的高度、循环的进度等都没有得到适当的选择，回采作业中设定的顺序也不够科学，当所选技术方法制约采煤效率时，易导致顶板暴露时间多长，产生冒顶隐患。
4.3地质构造层面的影响
在工作面回采的时候往往会产生一些地质问题，比如说冲刷带、裂隙、断层等，对回采工作面产生影响较大的是断层。
在这种地质条件下可能会导致工作面的正常压力出现改变，若是回采的过程中无法有效地了解这种情况，可能会成冒顶的问题。
4.4采煤方法不合理
在布置工作面时，工作面所受的水平应力较高，导致煤矿开采时工作面的顶板应力急剧增加，从而引发顶板事故。这主要是由于在设计工作面时，忽略了构造应力对煤层开采的影响。在煤矿开采时，工作面两端预留的空间不合理，在工作面中部很容易出现较大的应力集中现象，当应力超过顶板的承载能力后顶板就会断裂，发生冒顶事故。
4.5支护技术不合理
在进行煤矿巷道的掘进工作和支护工作之前，煤矿企业的设计部门在进行巷道支护设计时没有充分考虑到巷道顶板及围岩的实际情况、巷道周边断层等的分布情况，仅仅凭借设计经验进行支护架结构的设计，对巷道破碎顶板没有采用合理有效的支护形式，极大地提高了煤矿顶板事故率。
4.6支护材料不合格
（1）掘进巷道顶板支护材料不合格是造成煤矿重大顶板事故重要原因之一。巷道支护材料选取时未充分考虑施工实际情况，支护材料的长度、直径。强度等相关参数不满足支护要求。（2）支护材料时未严格进行检验，支护材料相关参数不合格，质量不达标，导致支护效果差，降低了巷道顶板稳定性。
5加强工作面顶板管理的措施
5.1预测矿山压力提高顶板管理的有效性
矿压管理对于降低顶板发生事故的有很强的指导性，煤矿应该提高矿压管理效果，努力的降低甚至消除矿山压力对于回采安全性的影响。因此可以借助相关设备对矿山压力进行预测，以便可以采取恰当的措施。由于矿山的压力是不断变化的，影响矿山压力的因素也有很多，比如矿山的厚度、宽度、广度，还有回采工艺、开采的速度、设施等等。需结合现场实际情况结合矿压监测设备相关数据，对矿压显现规律进行预测，为顶板安全提供理论依据。
5.2改造开采技术，引进先进设备
利用高新技术和机械设备，提高顶板管理水平，降低顶板事故发生概率，提高顶板安全的认识。引进先进的机械设备或提升改造，及时优化开采技术及巷道支护技术，为顶板安全提供可靠的基础。
5.3加强矿井地质研究工作
加强矿井地质工作，尤其是煤矿采煤工作面顶底板勘查方面，做好该工作可以为采煤工作面顶板事故预防措施，提供有效的科学依据。只有通过对围岩的变形特点和覆岩移动规律进行分析，并结合开采煤层的条件，才能制定出科学的策略，有效地调整和改进开采方法和安全措施。
5.4加强采煤工作面的顶板支护
经过大量数据统计发现，顶板事故多发生在一些地质构造异常区域，在这些区域矿山压力异常高，而且岩体的完整性非常差。因此，在这种情况下，应该详细勘察工作面前方的地质构造，并制订相应的应对措施。在通过这些区域时，通常应该加强支护，在液压支架上铺设金属网，抑制破碎岩体的垮落。为了保证支护施工安全，应该由有丰富经验的现场负责人指挥。在进行支护时，要严格控制空顶作业的时间和区域。支护完成后，应该对支护的整体情况进行检查，排除存在的安全隐患。与此同时，在进行工作面回采时，应根据现场实际情况调整回采速度，以减小工作面回采对构造区域的影响。
5.5选择合理的支护形式
在进行顶板支护的设计之前，需要相关设计人员充分的了解矿井内部的地质条件，选择科学合理的支护设计方案，避免由于设计问题造成支护架失效。根据顶板的实际情况进行支护结构的设计，一般建议采用多元支护技术进行巷道支护。巷道顶板支护，需保障支护的可靠性及稳定性，降低围岩受力变形程度；提确保作业安全。
5.6加强支护安全管理
（1）强化技术管理，煤矿要高度重视顶板管理工作，明确分管负责人和分管业务部门，配备足够的专业技术人员，健全完善有关规章制度，明确岗位责任。（2）采用锚杆、锚索、锚喷支护的巷道，要加强对支护质量的检查，确保锚杆、锚索的材质、拉力和预紧力、喷层厚度和强度符合作业规程。要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。要加强对作业人员顶板管理知识的教育培训，增强防范顶板事故的意识和能力，严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业。
结束语
在煤矿开采过程中，安全问题依然是人们关注的重点，安全事故的发生不仅会带来人员伤亡和财产损失，还会造成恶劣的社会影响。在煤矿事故中，顶板安全事故发生的频率在所有安全事故中居于第一位，因此，预防煤矿顶板事故迫在眉睫。如何预防煤矿顶板事故是一个技术难题，主要是因为工人们时刻都在顶板下工作。由于煤矿开采地质条件具有很大的不确定性，很难有效预防顶板事故的发生。顶板事故的发生主要是矿山压力显现的结果。据统计，超过70%以上的顶板事故是由于顶板管理不善造成的，也就是说，顶板事故在某种程度上是可以预防的。
参考文献
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