煤矿综采面顶板控制及安全管理

［摘要］综采工作面在回采过程中由于特殊地质条件、工作面设备布置、上覆岩层及邻近煤层采动影响，顶板经常出现破碎、离层以及支护困难等现象，严重影响综采工作面回采安全。西山煤电集团屯兰矿通过技术分析，研究出一套综采工作面顶板控制与管理对策措施，确保煤矿综采面安全稳定生产。

［关键词］综采工作面；顶板；控制与管理

1概述

随着我国煤炭行业迅速发展，煤矿采掘量不断加大，很多煤矿企业在追求利益的同时却忽略了煤矿安全生产理念和安全生产方针的重要性，特别是煤矿综采工作面在回采过程中顶板管理存在很多问题，容易造成煤矿重大顶板事故［1-3］。国家煤矿安全监察局2010—2015年提供的数据显示，我国煤矿顶板事故率达50%左右，且因顶板事故造成煤矿人员伤亡人数比例在煤矿事故总死亡人数占42%。顶板事故已成为严重威胁人员生命安全及煤矿财产安全的重要因素。所以煤矿在日常生产过程中必须加强综采工作面顶板安全管理，制定科学合理的对应措施，力求保证煤矿安全稳定、可持续发展。

2综采面顶板控制对策措施

2.1采区合理布局

（1）煤矿企业在进行综采工作面布置前必须加强井田地质勘探工作，分析研究井田内存在的地质构造以及相邻井田采动影响，综采面在布置时应尽量避开特殊地质构造如断层、陷落柱及褶皱等地质构造，在工作面布置前必须明确采区上方周围是否存在构造含水层、老空水及老窑水等，并在工作面布置图上标注清楚。（2）综采工作面在布置时，必须留有充足的区段保护煤柱，严禁随意开采、破坏保护煤柱，防止采空区漏风及含水层漏水。（3）工作面机械设备布置设计时，必须保证刮板输送机、液压支架、回采煤壁成一条直线，回采面顶板及地板平整，保证综采工作面顶板安全稳定，便于控制管理。

2.2选择合理的液压支架

（1）合理选择综采工作面液压支架型号及性能参数对工作面顶板安全管理起着重要作用。选择的液压支架必须与矿压、煤层赋层条件、地质构造、巷道断面及采煤机、刮板机型号相匹配。（2）液压支架的初撑力、工作阻力与工作面顶板岩石参数相适应，支架便于维护和操作，支架结构必须满足各种地质条件及施工条件需求。（3）支架的支护强度与顶板围岩压力相平衡，支护强度过大会增加支架自身重量，从而加大支架运输、安装劳动强度；支架支护强度过小又无法对顶板起到预期支护作用，会出现顶板破碎、下沉、支架支柱难以立起等现象，严重影响工作面施工安全。所以支架支护强度应根据顶板压力大小决定。（4）支架工作阻力必须满足顶板支护强度要求，支架工作阻力主要由支护强度和支护面积所决定。计算公式如下：P＝q×F×103式中：P为支架工作阻力，kN；q为支架支护强度，MPa；F为支架的支护面积，m2。（5）支架初撑力的大小主要取决于回采面顶板的性质。具有足够初撑力的支架，可有效减少顶板破碎，降低顶板下沉速度；若初撑力偏小，顶板下沉到一定量支架才能增阻，这样不仅加大了顶板下沉量，而且增加了顶板破碎程度；若初撑力过大，在降架、升架过程中支架对顶板产生一个间接拉力，从而导致直接顶不稳定，出现离层现象，就会加大顶板支护难度。所以支架初撑力选择的合理与否，是非常重要的。

2.3合理应用支架

（1）支架在运行时必须安排专人检查看管乳化液泵，确保泵站供压稳定；在检修班认真检查支架液压系统，确保液压系统不存在漏液、串液现象。一旦出现问题必须及时解决，保证液压支架各项参数安全稳定。（2）为防止工作面液压支架出现挤架现象，及时调整支架与采煤方向，在采煤过程中采用挂线、安装激光指向仪确保工作面平直，在进行推溜子、移架必须执行正规循环作业，有效避免工作面挤架现象。（3）在移架前必须确保工作面顶底板平直、稳固，一旦出现倒架现象，必须及时停止移架并慢慢调整，待支架稳定后方可继续移架；工作面在移架时由于底板酥松、不牢固等原因，经常出现支架陷入现象。主要采取以下几种方法处理：①当支架底箱陷入不深时，可以采用直接抬底缸的方法将底箱抬起，然后继续移架。②当支架底脚已经陷入底板无法前移时，可在抬底缸推拉杆之间垫木板或道木，伸出抬底缸子将脚架抬起，然后在脚架下方垫上道木继续移架。③如果支架底箱陷得太深、以上几种方法都不起作用时，可采用打设斜单体柱进行拉架，即将支柱一端支设在支架顶梁上，另一端支设在相邻稳固支架上，支柱架设好后慢慢降下支架，液压柱可提起支架底座。（4）当支架出现“咬架”现象时，首先确定咬架支架的位置，咬架支架暂时不动，移动邻近支架并将侧护板收起，然后再拉移咬架支架。咬架支架在降柱时，必须确保支架降柱后支架顶梁贴住相邻支架护帮板。以相邻支架护帮板作为滑道，慢慢将支架移出。如果支架已经咬住相邻支架护帮板，降下支架然后采用单体支柱支设在该支架顶梁与底箱之间，然后慢慢将单体柱升起。

2.4强化检修、维护工作

（1）综采工作面在进行检修维护时必须避开顶板周期来压，由于工作面出现周期来压时工作面顶板压力及下沉量加大，在这段时间进行检修维护时，会加大施工危险性，所以为保证检修工作安全顺利进行，有效提高检修效率，必须掌握周期来压时间，避免周期来压期间进行检修工作。（2）液压支架是综采工作面控制顶板的重要机械设备，在日常回采过程中必须保证支架各项参数及机构完好，加强对液压支架检修、维护力度，特别是支架液压系统每班施工前必须认真检查，充分保证支架具有安全合理的初撑力，保证工作面顶板得以有效控制。

2.5加强矿压监测及地质预报工作

（1）液压支架初撑力观察是矿压监测中一项重要内容，在观察矿压时必须认真记录顶板及支架初撑力情况，采用顶板监测仪将数据传输到地面监控站，然后通过数据处理分析确定实际情况，并将处理数据上报矿调度室及总工程师，出现问题及时采取措施。（2）综采工作面在回采过程中必须加强地质预测预报工作，避免工作面受地质条件影响，在特殊地质构造前及时调整工作面方向，降低因地质构造对回采影响，有效加强工作面顶板安全控制与管理［4］。

3结语

综采工作面顶板控制与管理是保证煤矿安全生产一项重要内容，煤矿在开采过程中由于受地质条件、施工条件、液压支架型号选择等因素影响，综采工作面顶板经常出现坍塌、破碎、下沉量加大等现象，严重危害着煤矿工人生命安全及国家财产安全。所以，煤矿企业为提高自身竞争力必须加强煤矿安全生产管理，特别是综采工作面顶板控制与管理工作，只有这样，才能有效提高煤矿生产力及综合实力，降低煤矿顶板事故率。

［参考文献］

［1］栗爱国.浅析综采工作面顶板控制与安全管理［J］.能源与节能，2015（4）：73-74.

［2］张建军.综采工作面复合破碎顶板控制技术［J］.中州煤炭，2009（4）：57-58.

［3］杨国宝.综采工作面顶板控制与安全管理问题研究［J］.山东煤炭科技，2017（1）：49-50.

［4］李永欢.浅议综采工作面顶板控制［J］.河北能源职业技术学院学报，2011（2）：83-84.

作者：孙晋文 单位：西山煤电集团屯兰矿