推垮型煤矿顶板管理论文

1煤矿顶板管理研究的现状

我国在煤矿的开采过程中,总结出了一套比较完善的矿山压力控制理论,由最初的定性分析发展到了定量计算顶板应力和顶板下沉量。回采工作面顶板控制设计的内容主要包括:选择采场支护形式、选择采空区顶板的处理办法、决定控顶距离、选择支护形式、制定工作面日常顶板管理方案等。这些顶板管理的方法在实践中得到了充分的验证,并且从实践中得到了许多宝贵的经验。目前对顶板事故的控制与预防,主要研究需控岩层的范围。采场需控制的岩层范围是指上覆岩层中运动对采场产生明显影响的那部分岩层,包括直接顶与老顶。从矿压控制的要求出发,直接顶是指在采空区已经冒落,在工作面推进方向上失去了传递力联系的那部分岩层;老顶则是由运动对采场产生明显影响的岩梁组成,每一岩梁由同时运动或近乎同时运动的一层或数层岩层组成,尽管岩梁会发生断裂,但其在工作面推进方向上始终能保持传递力的联系(包括规则垮落)。确定采场需要控制的岩层范围是顶板控制设计的首要问题,其中包括各部分岩层的厚度和运动步距的确定。国内外特别是我国在围岩控制技术的研究方面取得了一系列卓有成效的研究成果,如支护形式的选择、支架选型设计、高档普采工作面围岩关系、支护设计、特殊支护、支护质量与顶板动态监测等。原西德学者G1Everling通过数值模拟计算,得到了原岩应力与开采深度之间的关系;原西德埃森采矿研究中心还对深部开采在采场周围及底板岩层中的应力分布规律进行了数值模拟计算。专门针对煤矿深井高地压坚硬顶板工作面围岩特性及其支护方法方面进行的系统研究较少,但有些专家学者也对深井开采的围岩控制做了研究,如杜计平和苏景春教授等对煤矿深井开采的矿压显现及其控制的研究,蒋金泉教授对采场围岩应力与运动做了较全面的研究,付国彬和姜志方等对深井巷道矿压的研究,潘立友和钟亚平对矿井冲击地压的研究,靳钟铭和徐林生对煤矿坚硬顶板控制的研究以及陈炎光和钱鸣高对围岩控制的研究等等。有教授和学者已对矿山井下围岩力学模型的建立和计算机数值模拟做了大量的工作。如缪协兴和钱铭高所建立的采场围岩整体结构与砌体梁力学模型,曹胜根做的采场围岩整体力学模型,魏锦平和靳钟铭做的关于坚硬顶板控制的数值模拟,吴洪词建立的采场空间结构模型及其算法,曲华和张殿振做的关于深井难采煤层上行开采的数值模拟。这些模型和算法的建立为工作面采场围岩特性的研究提供了宝贵的经验。

2煤矿顶板推垮型事故原因

1）采煤方法落后。

煤矿在开采过程中，没有使用壁式等正规采煤方法。仍采用一些传统的、原始的采煤方法。导致支护、顶板管理困难。

2）工作面管理技术差。

采煤工作面必须根据实际情况，编制设计方案、规程措施，对工作面支护参数、作业循环、劳动组织作严格细致的要求安排。但由于现场管理不到位，一些煤矿的作业人员任意改变支护参数、不严格执行操作程序，出现采煤、运输脱节、人员组织管理涣散等现象。给采煤工作面的生产，留下了极大的安全隐患。

3）工人操作不熟练。

地方煤矿的工人，大部分来自农村，且文化程度低，很多还是文盲。他们大多数是过去的挖煤工、背煤工，他们没有经过系统的、严格的从业培训，流动性大。对井下单体液压支柱、刮板运输机等设备非常陌生。对井下支护、回柱、打眼放炮等作业操作程序一知半解，熟练程度不够、随意性很大，在很大程度上导致违章作业现象的发生。

4）支护材料质量不高，支护强度不够。

地方煤矿原来一直使用传统的木支护。由于木料的各项指标不一致，在支撑力、使用寿命、支柱回柱方面会带来很大的问题，给井巷支护、采煤工作的生产留下大量的隐患。现在，大部分煤矿的采煤工作面已经使用了单体液压支柱支护，但在主井、运输、回风等巷道，仍采用木支护。

5）工人在处理冒顶区、巷修的过程中，不严格执行相关的作业规程和操作程序，不设专人观山等，导致事故的发生。

6）专业技术人员不足。

煤矿必须配备采煤、通风、机电、地质等专业技术人员。但是由于客观原因，全国煤炭专业技术人员严重不足，地方煤矿更不能配备足够的专业技术人员。导致煤矿出现了无序开采、无针对性和可操作性的措施、工程质量不合格、工作面管理混乱等现象，给地方煤矿的安全生产管理，带来了很大的困难。专业技术人才的大量不足，将是影响地方煤矿健康发展的一个主要问题。

7）煤矿业主认识不足。

一些煤矿负责人认为，煤炭生产是高风险行业，出事故是必然的。一年出一两起顶板事故，死一两个人也是正常的现象。这种思想，导致在日常的管理中，对一些常见的隐患，不会引起高度重视，也不会立即采取措施消除隐患。最后导致事故的发生。而且，事故发生后，也不会及时吸取教训。形成事故一次又一次发生的现象，有的煤矿几乎年年发生顶板事故。

8）“三违”行为导致事故发生。

通过分析,其实大部分煤矿事故都是“三违”引发的。煤矿业主为了获得最大的效益，违章指挥。井下工人由于无安全意识，或为了图方便、省事，不进行敲邦问顶、冒险蛮干、到采空区偷采煤柱、在更换支护设备、处理冒顶区、巷修的时候违章作业、违反劳动纪律，酿成事故。

3煤矿顶板推垮型事故防治

3.1合理布置回采工作面，认真编制作业规程

工程技术人员应积极探索适合本矿地质条件和有利于顶板管理的工程设计方案，编制作业规程应从多方面考虑，尽可能周全。对于回采厚煤层、中厚煤层或顶板松软、破碎的薄煤层时，其回采运输巷道应布置在煤层底板岩石中，这样掘进巷道时施工条件好，在源头上减少了顶板事故发生的可能性。此外，应合理选择采煤方法，对顶板松软、不稳定、断层、裂隙较发育的煤层可选用下行式斜坡采煤法；对顶板较稳定的煤层可选用走向长壁式回采方法。

3.2严格执行《作业规程》审批、学习制度

《作业规程》是煤矿指导生产、保证生产安全的纲领性文件。因此，要求采掘作业规程编制之前都要事先进行水患论证，编制时依据地质资料与矿压观测资料，包括顶板来压规律进行切合实际的编写。矿长、总工程师应严格把关，制定“四不批”制度，即地质构造不清不审批；顶板管理措施不具体不审批；规程编写不认真，措施没有针对性不审批。“三大规程”出台后必须组织干部和职工认真学习，让大家领会和掌握，同时通过考核合格后才能上岗作业。

3.3加强工程技术管理，严把工程质量关

小煤矿顶板事故绝大多数是由于现场管理不严或采掘工作面工程质量低劣造成的。采掘工程质量是顶板管理的基础，从抓好现场管理入手，提高工程质量是防止顶板事故的一条极其重要的措施。因此，要求工程技术管理人员经常深入井下作业现场检查指导，发现问题及时处理解决，遇地质构造变化等意外情况，应编制补充安全技术措施并组织全体施工人员学习领会后方可继续施工。日常工作中由安全员对采掘工作面支护质量进行巡回检查，发现隐患及时消除。工程验收小组月末组织验收时应严把质量关，坚决做到工程质量不合格不验收。

3.4密切关注回采工作面顶板动态，掌握初次与周期来压规律

回采工作面初次来压和周期来压容易造成冒顶事故，特别是对于断层、裂隙发育的顶板，一旦采面某个地点的支架失效，就有可能发生局部漏冒，破碎顶板从这点开始沿工作面往上全部漏空，造成大片支架失去平衡，导致漏垮工作面。因此，必须认真搞好初次放顶和周期来压期间的顶板管理，预防大型恶性顶板事故发生。日常工作中要摸索和掌握来压步距，在来压之前采取加强支护的措施，如加木垛、从柱等，确保安全无事故。

3.5加强现场检查监督，及时消除安全隐患

3.5.1强化事故多发地点的顶板管理

局部冒顶实质是控顶区内已破碎的直接顶失去有效支护而造成的，采掘工作面较容易发生冒顶事故的位置：一是地质构造破坏附近；二是采面靠近煤壁处或顺槽掘进迎头；三是巷道、顺槽交叉口及回采工作面上下出口处；四是采面放顶线附近。这四个位置是顶板事故多发区域，因此也是顶板管理的重点部位。下面针对这四个区段产生冒顶的原因与特点，结合我县煤矿实际情况，提出七条防范措施。

①严格控制控顶距，工作面随采随支，遇顶板破碎时严格执行超前支护。

②严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支护措施，严禁空顶作业。

③架设支架要有足够的初撑力，顺槽上的支架要有3-5度的迎山角，支架的顶部与两侧应用木板背紧背害牢，严防片帮。

④布置炮眼时，应使最小抵杭线处在相邻两柱之间，装药量要适度、合理，尽量采用小范围放炮方式。

⑤巷道、顺槽交叉口架设抬棚支护，工作面上下出口的支护必须加密，必要时增设特殊支架。

⑥每班末进行一次安全检查，发现支架霉烂、歪斜、断梁折柱等情况应及时更换。

⑦采用下行式斜坡采煤时，放炮前必须封塘，放炮后人员严禁进入封塘区内耙煤。

4总结

因此要认真总结经验，吸取教训，分析事故发生的原因和规律，采取针对性的措施，强化责任感、使命感和紧迫感，扎实有效地抓好事故多发专业的综合治理，认真落实事故隐患整改措施，超前预防，就一定能杜绝重特大事故的发生，实现煤矿生产的长治久安。