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煤矿采掘工作面顶板管理的问题研究孙佳琦

发表时间：2021/9/6 来源：《中国科技信息》2021年9月下作者：孙佳琦

[导读] 煤矿资源需求量随经济发展的增大，为保障煤矿事业持续稳定发展，需加强对采掘工作面顶板问题的关注，规避安全事故，提升煤矿采掘工作安全系数。基于此，本文首先阐述了煤矿采掘工作面现存顶板问题，进一步提出解决煤矿采掘工作面顶板问题的有效措施，旨在规避工作面顶板破碎问题，提高工作安全性。

袁店一井煤矿孙佳琦安徽淮北 235000

摘要：煤矿资源需求量随经济发展的增大，为保障煤矿事业持续稳定发展，需加强对采掘工作面顶板问题的关注，规避安全事故，提升煤矿采掘工作安全系数。基于此，本文首先阐述了煤矿采掘工作面现存顶板问题，进一步提出解决煤矿采掘工作面顶板问题的有效措施，旨在规避工作面顶板破碎问题，提高工作安全性。
关键词：煤矿；采掘工作面；顶板管理
        引言：煤矿采掘工作面顶板岩层主要分为上层岩石层、直接上岩层、伪顶板岩层，其中伪顶板岩层厚度通常为0.3m，相对薄弱，易产生煤崩落事故，直接上岩层由砂岩、页岩构成，构造较脆，若无可靠支撑物易倒塌，易引发安全事故，而上层岩石层稳定性较强，不难看出，煤矿采掘工作面存在一定顶板问题。
        一、煤矿采掘工作面现存顶板问题
        （一）煤壁冒顶
        煤矿开采期间顶板易出现裂缝，改变顶板岩层结构，且煤矿开采工作伴随着振动现象，压力结构将发生改变，煤矿随之重新分布，继而引发工作面顶板事故，除此之外，若煤矿开采期间支撑结构稳定性不佳，同样可出现安全隐患。上述现象主要引发煤墙顶板塌陷事故，为避免该顶板问题，需采用动态化监测方式加强对顶板压力的管控，并应用适宜恰当的支护方法。在煤矿掘进期间，通常采用爆破方式，但爆破产生的煤或岩石在路头顶部堆积，若支撑物强度不达标，则会产生塌陷事故，因此在煤矿掘进期间，需做好支撑，避免掘进工作面顶板掉落问题。
        （二）梁端头冒顶
        煤矿开采机械设备头部、尾部需经常变动位置，并带动机架反复移动，此时导致屋顶反复倾斜，此时煤矿开采压力相互叠加，使工作面两端压力均集中在顶板位置，若工作面与轨道间的支撑结构未达到作业标准，将出现车顶掉落问题，继而引发安全事故。
        （三）放顶线冒顶
        采煤前缘顶板随采煤作业的逐步推进而出现下陷现象，若顶板岩层仅有一层岩石，则会出现不稳定现象，在煤矿回采工作面内移动，继而对支架结构产生不利影响。除此之外，若于支柱回撤时拆除全部支柱，同样可引发顶板塌陷事故，产生安全隐患，因此在该环节期间，需注重支柱拆除顺序及速度，做好安全管理。
        （四）巷道冒顶
        煤矿采掘工作期间需修建巷道交叉口，该巷道交叉口具有跨度大的特点，且需含有较强应力，此时若支架支撑力未及时调整，则易出现巷道顶板掉落事故。在实际煤矿采掘作业中，需尽早发现顶板掉落及岩体分离隐患，避免顶板掉落安全事故的产生。
        （五）地质构造面冒顶
        煤矿井下开采期间常出现灌丛带、断层、塌陷柱、褶皱等地质构造带，在原位应力作用下，地质构造带将引发煤裂、岩裂等问题，导致应力及压力支撑较为集中，若此时对地质构造带地质数据不明确，则会导致地质构造带支撑强度未达标准或支护方式选择不当，较易引发顶板坠落情况，提升顶板管理难度。

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        二、解决煤矿采掘工作面顶板问题的有效措施
        （一）优化管理机制
        煤矿企业需加强对煤矿采掘工作面顶板管理问题的重视，以安全生产规范为依据，制定符合煤矿采掘工作面常见顶板问题情况的管理措施，提升顶板支护质量，规避顶板掉落等问题。例如：借助信息技术动态监测顶板支撑压力参数，以实测数据为依据对顶板问题进行预防，以此避免冒顶事故的发生。在煤矿采掘作业时，需选择适宜支护方式，若采掘现场围岩地质结构复杂，可采用超前支护，辅以贴帮支护、高强度支护、特殊支架、切顶支护、端头支护等多种方式，凭借高质量支撑提升煤矿采掘安全性[1]。除此之外，需做好采掘作业的监督监管，组建专业监督小组，采用定期巡检方式对采掘现场展开监督，严格把控采掘技术，加大对工作面顶板问题的重视，避免安全事故的发生。
        （二）完善支护措施
        若煤矿采掘作业期间遇到地质构造带结构，为避免集中应力造成煤层、岩层出现分离情况，对工作面顶板结构产生干扰，需在架设支护时选择高强度支护方式，避免顶板坍塌事故的发生。结合现阶段煤矿采掘工作面支护技术来看，对于存在地质构造带的工作面，需对地质构造带结构设置前探支护或超前支护，以此提升煤矿采掘工作安全系数，该类支护方式可为大范围顶板结构提供有力支撑，且存在易操作优势，为进一步提升支撑结构强度，还可运用局部填充胶结的方式增强顶板结构强度，全面规避地质构造带冒顶问题。对于煤矿采掘期间出现的地质构造带，选择其支护方式时，需明确其地质构造，并探明煤层、岩层的承压强度及层理发育程度，结合巷道高度、宽度及矿压因素，选择符合实际作业情况的支护方法，增强顶板支护稳定性，对冒顶问题加以控制。
        （三）注重技术性预防
        对煤矿采掘工作面顶板问题的管理需以预防为首要原则，根据工作面实际情况选择适宜支护方法，以此避免冒顶问题，提升采掘安全性。第一，煤矿巷道支护作业需选用刚性较强的支座，可选用扣环式或功能可调的装置，同时为提升顶板结构稳定性，可选用拱形闩锁式金属支架，提升支撑效果，若设置巷道支护时选用喷射混凝土或螺栓支撑方式，需借助预应力锚索支撑加以固定，提升支护结构及顶板结构支撑效果。第二，若煤矿基坑前部煤层、岩层符合使用前探梁的硬度条件，需选用前探梁手段展开作业，常见前探梁主要存在吊挂式、一梁三环等结构，其中一梁三环在实际作业中应用较为广泛。第三，若煤矿采掘期间发现顶板结构主要为页岩，需结合页岩特点及锚杆确定疏松范围。若顶板为泥炭质页岩结构，其疏松区范围通常处于1.2m~2m范围内；若顶板为泥岩结构，松动范围通常在距离掘进头30m处位置，范围为0.5m~1.2m间；若顶板为石灰石，其松动范围在0.4m左右，且与巷道存在70m距离，同时在锚杆探测期间，需将锚杆固力调节至60kN~90kN范围内。第四，采掘期间依据回采矿压变化数据选用沿空送巷方式设置煤柱，可有效提升顶板结构稳定性，工作面压力降低区两侧的承压范围多处于0~7m范围内，但压力升高区的范围处于7m~30m范围内，因此，沿空送巷时，需将煤柱设置范围不可超出7m[2]。
        结束语：综上所述，加强工作面顶板管理是提升煤矿采掘安全系数的途径之一，为避免煤壁冒顶、梁端头冒顶、放顶线冒顶、巷道冒顶、地质构造面冒顶等问题，需优化顶板管理机制，完善支护措施，注重对采掘工作技术的管理，加强对巷道顶板问题的关注，做好技术性预防，以此避免安全事故的产生。
参考文献：
[1]郭政华.煤矿综掘工作面顶板管理分析[J].工程技术研究,2020,5(14):196-197.
[2]李树杰.煤矿采掘工作面顶板安全事故防范措施[J].技术与市场,2020,27(04):171-172.