梁 栋
单县丰源实业有限公司，山东 菏泽 274330
摘要：本文重点针对煤矿开采工作过程中，煤巷顶板安全事故预防工作展开了全面分析和研究，对煤巷顶板产生安全事故的主要原因进行了阐述，并且提出煤巷顶板安全救援工作策略，有效提高煤矿井下开采工作的安全性和稳定性，防止对工作人员的人身安全造成重大威胁。
关键词：煤矿；巷道；事故；预防；救援
在最近几年的发展过程中，随着我国煤矿开采行业的不断向前发展，煤矿巷道内部产生的安全事故频率也在不断上涨，其中煤巷顶板安全事故产生的频率相对较高。该安全事故主要指的是掘进施工责任人员掘进施工当中，煤矿巷道顶板突然产生脱落，造成掘进工作现场出现意外安全事故，会直接造成煤矿井下工作人员的人身伤亡、掘进施工设备损坏以及整个煤矿开采工作被迫停工。
1 矿井概况
单县丰源实业有限公司隶属于山东丰源远航煤业有限公司，是山东省枣庄市峄城区地方国有控股企业。矿井位于山东省菏泽市单县张集镇境内，井田面积32.897km2，开采标高-400～-1200m。矿井主采2煤、3煤，煤层倾角14～27°，煤种主要为焦煤和1/3焦煤，主采煤层平均厚度3.09m，煤层赋存较稳定。资源储量1.21亿t，设计可采储量8100万t，设计生产能力120万t/a，服务年限51.9a。矿井于2010年4月开工建设，2017年12月29日通过竣工验收。按国务院安委办[2020]28号文要求，2020年5月重新核定生产能力为120万t/a矿井采用立井＋石门＋暗斜井的开拓方式，设主、副井两个井筒，中央并列抽出式通风，主井井筒净直径5.5m，井深641.2m，担负回风和原煤提升；副井井筒净直径6.5m，井深671.2m，担负进风和人员、矸石、材料提升。井底车场标高-600m,生产水平标高-950m。
2 煤巷顶板事故产生的具体形式
2.1 棚式支护巷道顶板事故
在棚式支护结构当中，比较常见的是U型钢支护结构，在煤矿巷道当中产生最多的顶板事故，主要是因为支护支架的正上方岩体的自重力问题所造成，同时也存在煤矿巷道前方无支护结构，或者巷道支护结构失效问题所造成。从顶板压力和支护支架结构之间产生的重要关系角度出发，可以将巷道顶板事故分为压、漏、推三种基础形式，压垮型冒顶事故主要指的是垂直于棚式支架的顶板压力过大，造成巷道支架顶板产生垮塌事故。冒顶事故主要指的是煤矿巷道无支撑结构部分，或者支护结构出现失效问题造成松散问题，顶板因为受力过大造成顶板脱落事故[1]。
2.2 锚杆支护巷道顶板事故基本表现形式
在锚杆支护巷道当中，正上方垂直锚杆轴向方向上的顶板压力很容易造成顶板事故，巷道无支护结构或者支护结构产生失效位置的顶板压力过大，造成锚杆的轴向方向形成较大的水平推力作用。因此，在锚杆支护巷道当中，可以将顶板事故有效归纳为托锚失效造成顶板压力过大产生冒顶事故。由于锚杆支护作用力较小产生顶板松动以及冒顶事故，或者在横向方向上引发挤压破裂冒顶问题。
3 煤矿巷道顶板产生事故的主要影响因素
3.1 自然性影响因素
围岩的性质是巷道施工的重要基础，当围岩性质较差的条件下很容易造成巷道产生变形问题，同时在工程施工过程中也容易造成顶板出现冒落事故，而为人性质良好的条件下，巷道施工过程中顶板产生事故的概率将会进一步降低。最容易产生顶板事故主要在断层和褶曲位置，附近断层破坏顶板结构的完整性，因此断层结构附近很容易产生局部冒顶问题，褶曲问题会造成顶板的受力分布出现变化，进而会改变顶板工作区域面的受力工作状态。
3.2 掘进技术影响因素
煤矿巷道的掘进技术直接影响到整个巷道施工的安全性，比如在巷道交叉口位置除了应力受力比较集中以外，经常面临较大的采空面，顶板位置很容易出现弯曲现象，进而造成顶板冒落事故的产生。在施工区域所制定出的施工参数、施工坡度以及施工技术指标等方面，必须要引起相关工作人员的充分注意，在工程施工之前需要充分考虑到施工区域的难度情况以及环境构成情况做好安全预备方案，才能进行后续的施工。
4 煤矿巷道顶板事故预防工作措施
4.1 严禁出现空顶作业情况
在煤矿巷道掘进工作面当中，通过使用支架支护的方法，需要保证支架结构的整体稳定性。在制定作业规程工作期间需要使用超前梁结构，对于没有使用超前梁结构区域不允许直接进行作业，不管何种支护方法整个作业规程必须要保证最大最小的空顶距标准，对于超过空顶距离继续作业的违章情况进行严肃处理。
4.2 严格执行敲帮问顶工作制度
每班工程施工之前和施工过程中，需要通过经验非常丰富的工作人员，通过使用专用工具，一人观察一人操作展开敲帮问顶施工，彻底排除煤矿巷道顶板出现松动以及煤渣块脱落等情况。在遇到大块的煤矸石条件下需要设置出临时性支护结构，然后再顺着岩石的缝隙缓慢进行处理，不能使用蛮力进行刨挖。在遇到偏帮情况下需要有效做好二次支护工作。在施工期间需要通过专人观察顶板和支架位置的变化情况，发现问题需要及时进行处理[2]。
4.3 全面加强支护修复施工
在煤矿巷道掘进作业过程中需要全面加强临时支护结构施工，必须要对临时支护结构材料的材质以及规格型号等加以明确。巷道0m（车场三岔口位置）-400m左右，对顶帮开裂浆体，变形严重区域（单侧尺寸小于设计50mm且支护良好的局部区域可不进行修复）进行清找、修复，恢复一次支护。巷道400-600m左右，按以上要求进行修复。整体修复完成后进行二次支护，二次支护与一次支护锚杆五花布置（即锚杆布置在一次支护的中间位置），二次支护完成后对巷道进行喷浆，喷射C20混凝土30mm，保证巷道顺滑过渡。修复完成后的巷道墙高不小于1500mm，净断面不小于16.24㎡。锚杆均采用Φ22×2400mm高强让压锚杆（二次支护不加让压环），间排距800×800mm，锚杆外露长度为10～50mm，均使用配套标准螺母紧固，每棵锚杆使用2支MSK2350树脂锚固剂锚固，托盘使用170×170×10mm拱形锚索托盘扭矩不小于300N·m，锚固力不小于140KN；拉拔力不小于20MPa。在煤矿巷道支护施工孔中，采用的是保网加锚索支护施工方法，岩巷采用的是锚网喷支护施工方法，通过该支护施工方法，可以有效提高煤矿巷道的支护结构稳定性，同时防止煤矿巷道顶板产生安全事故，提高煤矿航道顶板结构的稳定性，保证整个煤矿开采工作的顺利进行。在实际支护工作当中，必须要达到标准的规程工作要求，保证支护结构充分发挥出应有的作用效果。
5 现场紧急处置和救援工作
矿井以煤（岩）“零冲击”为冲击地压管理目标，各项管控措施落实到位。一是做到安全管理到位。制定完善《冲击地压防治综合管理规定》，《冲击地压防治岗位安全责任制》等制度，实现冲击地压工作制度化、规范化管理。二是做到安全责任到位。坚持“一矿一策、一面一策”的原则，对具有冲击危险的采掘工作面，逐一进行评价论证，在专家评价的基础上，编制采掘工作面专项防冲设计并确保措施落实到位。煤矿巷道在掘进工作面开采过程中，如果产生突发性顶板事故，现场管理工作人员必须要第一时间向上级单位进行汇报。煤矿单位需要顶板事故产生的具体情况，启动相应的应急救援工作方案[3]。与此同时，需要第一时间做好现场的处置工作，相关班组人员以及管理人员需要对事故现场进行基本控制，有效判断顶板事故是否会出现进一步蔓延或者二次产生防止事故的进一步扩张，有效降低顶板事故的影响范围。在进行现场救援工作过程中，必须要保证煤矿巷道通风系统的正常工作，救援地点的顶板需要保证完好，撤退路线需要保持畅通要具备救援条件之后，再实施后续的救援工作，在整个救援过程中需要通过专人观察顶板的实时性动态情况。安全事故发生现场如果存在受伤人员必须要及时进行救治，如果是轻伤人员需要进行简单包扎和处理之后撤离矿井，而对于一些比较严重的骨折或者是其他开放性损伤人员，则不能轻易地进行移动需要采取必要的加固处理，等待专业的救护人员来进行救治。
总结
综上，为了有效防止这一安全事故所产生的影响，需要针对煤巷顶板安全事故问题的产生原因进行深入分析和研究，提出针对性的预防工作策略，建立起科学有效的安全救援工作方法，有效应对一些突发性紧急事故，有效防止对工程施工人员的人身安全造成威胁。
参考文献
[1]彭鸿麟,芦健,刘道光.煤巷复合顶板破坏特征与垮落规律数值模拟研究[J].华北科技学院学报,2020,17(03):45-52.
[2]刘少伟,罗亚飞,贾后省.煤巷顶板锚固孔钻进岩层界面能量响应特性研究[J].中国矿业大学学报,2018,47(01):88-96.
[3]刘少伟,朱乾坤.煤巷顶板锚固孔钻进岩层界面动力响应特征与识别[J].采矿与安全工程学报,2017,34(04):748-753+759.