煤矿综采工作面顶板支护管理研究

煤矿综采工作面顶板支护管理研究

张敏剑

潞安化工集团常村煤矿，山西 长治 046204

摘要：顶板事故是严重威胁煤矿生产安全的重要问题之一。对于当前广泛采用的工作面机械化综采技术，随着工作面回采作业的不断推进，工作面前方的顶板岩体逐渐出现悬伸、下沉、断裂、塌落等现象，岩体结构、应力和平衡状态在此过程中不断发生变化。如果不及时对顶板进行合理、有效的支护，岩层的不稳定状态将对下方的采掘作业人员造成极大的安全隐患，甚至引发顶板事故。另一方面，为保证企业生产效率，避免因顶板严重变形造成的采掘工作推延或停滞，还应做好顶板支护的管理工作，确保在整个回采过程中巷道的稳定性和安全性，为回采作业创造良好条件。

关键词：煤矿；综采工作面；顶板支护；管理

1 井下巷道支护形式

1.1 矿下用到的支护型钢重点为U型钢与工字型钢两种

在进行具体的采掘作业期间，采用此方式支护时必须对支护型钢的性能进行具体分析，主要是由于在矿下支护过程中，型钢不但会遭受纵向压力的影响，也会遭受横向推力的影响，所以不但需要分析型钢的抗压性能还要考虑其抗拉性能，以保证所选取的钢材可以达到具体支护工作的需要。

1.2 可缩性支架支护

可缩性支架属于金属性支架，它与矿用支护型钢的区别是非常大的。其承重性能的强弱与很多因素都有关系，例如:支架所用材料、支架的构造、支架的连接形式等等。针对可缩性支架的运用情况重点通过支架极限承载性能和真实荷载的数据差展开评判。在支架承载性能与支架极限承载性能间的差别在最小的状态下时，支架的性能最好，如果情况相反，两者间的差别过大，就说明支架的支护性能较低。

1.3 预留煤柱支护

这种支护方式属于非常简便和传统的支护方法，主要是在煤矿采掘期间，在下区段和上区段间留存对应的煤柱用以巷道支护。对于这种方式的应用能够在很大程度上提高巷道的通风能力与排水能力。只是在具体运用期间，通常会产生较高的维修费用和安全系数较低的问题。并且假如预留煤柱承载的应力均聚集在了预留煤柱的下方，就容易对其他的巷道带来较大的干扰，进而增加了煤矿采掘中存在的安全隐患。

2 工作面液压支架支护质量要求

为保证在回采过程中形成有效支护，根据综采工作面情况，对液压支架提出以下支护质量要求：现场检测支架初撑力时，支架立柱柱底机械压力表显示数值应不低于24MPa，支架控制器数字显示数值应不低于240bar；支架顶梁与顶板平行支设，接顶严密，最大仰俯角不超过±7º，当支架移成一条直线时，50m拉线其偏差不得超过±50mm；相邻支架间不挤、不咬，架间间隙小于200mm，不能有明显错差；中间支架放煤口插板与后刮板输送机溜槽外边沿横向距离不小于300mm，垂直高度不小于500mm。

3 煤矿顶板事故形成原因

3.1 顶板受压平衡失稳

地下煤矿开采过程当中，会受到上覆岩压力的影响，很有可能出现安全事故。在煤矿综合开采过程当中，原来的矿山受力状况受到影响，导致矿山内部受力不均，很容易出现矿井坍塌的现象。煤矿受力不均的状况直接影响到巷道、周围煤体和煤矿回采工作受到严重影响。如果在煤矿综合开采过程当中，出现了巷道和顶板承受能力不足的状况，很容易出现顶板沉降、支架回缩的问题，更严重的会出现冒顶、顶板坍塌和巷道垮塌的状况，严重影响了煤矿开采人员的生命财产安全。

3.2 从业人员安全意识较低、安全培训活动缺失、管理不规范

煤矿企业问顶制度的落实状况，直接影响到顶板质量，顶板施工主要是根据相关制度和相关流程对顶板质量进行控制。除此之外，有很多因素都会影响到顶板稳定性，例如，煤矿地质结构比较复杂，导致顶板质量不高，极容易出现顶板事故。煤矿企业需要仔细研究出现过得顶板事故，根据自身的煤矿开采状态及技术问题，制定相对性的解决方案，避免出现顶板事故，提高煤矿工作人员的安全程度，为工作人员提供良好安全的工作环境。

3.3 煤层垮塌

随着我国科学技术的不断发展，煤矿开采深度不断增加，逐渐进入了深井开采的时代。在煤矿综合开采过程当中，开采位置较深，地质构造和支护措施极容易受到开采状态的影响，有可能出现煤层坍塌的状况，在井下工作的员工每时每刻都受到生命威胁。如果出现煤层坍塌状况，不仅工作人员的生命受到威胁，煤矿企业也会受到其影响，经济损失非常大。

4 综采采煤常见顶板管理问题

4.1 直接顶推垮型冒顶

综采过程中，直接顶推垮型冒顶问题的出现会造成顶板损坏，并且以循环式崩塌的方式不断扩大破坏范围。综采支护顶板损坏时，顶层出现移动过程中导致不同基础结构出现损坏，扩大了顶板冒顶的破坏范围。所以，煤矿企业必须在直接顶推垮型冒顶问题出现初期立即采取有效措施进行预防、解决，避免问题进一步严重化。

4.2 老顶推垮型冒顶

工作面顶板长期使用过程中，材料质量以及其他多种因素会造成顶板发生陈旧顶推情况，对顶板支撑稳定性造成渐性破坏。在顶板出现顶推问题时，煤层移动会加剧顶板变形问题。一般来说，木质结构，或者是铁制支架支撑结构的硬度较大，会使支撑结构损坏速度加快。

4.3 直接顶局部冒顶

采煤操作不规范造成顶板位移，导致顶板出现直接顶局部冒顶问题。直接顶局部冒顶的事故影响通常能够限制在较小的局部范围，因此造成的损失较小。

5 煤矿综采工作面顶板支护管理措施

在综采工作面有效的支护基础上，还应对顶板进行科学管理，以提高支护质量，降低巷道和围岩变形风险，具体措施如下：

5.1 加强监管，规范施工

在工作面回采过程中，相关安全监督部门应充分发挥职能，密切监视生产相关数据，规范施工流程，重视对事故多发点的检查。尤其是顶板安全问题，应根据当前矿压等数据做好相关事故的预测和预防工作，保证回采作业中顶板管理科学、规范。

5.2 及时进行设备和技术升级

一方面，对于老旧、损坏的支护设备应及时进行更换和改进，避免设备“带病”作业，同时，应积极引进技术更加先进的机械设备，提高工作面的支护效率和质量，降低事故发生概率；另一方面，应注重工艺技术升级，通过分析以往的顶板事故，找出落后和不合理的工艺步骤，逐步改进，同时，应注重学习和应用先进的工艺措施，提高支护质量。

5.3 完善措施体系，加强安全管理

通过建立风险分级管控体系等，全面辨识顶板管理中的有害因素，并定性或定量地对其危险程度进行评估，确定风险等级和管控措施，切断风险转变为隐患的链条，防范事故的发生。对于无法立即治理的危险隐患，应安排专人进行情况跟踪，直至隐患排除。

5.4 强化教育，深入培训

一方面，对于相关井下人员，应形成制度化的培训机制，尤其是顶板支护和管理技术，还应对培训情况进行考核，考核合格者发放上岗证，否则仍需接受培训；另一方面，对于当前工作面的作业流程，应在开工前做好技术交底，保证参与人员清楚作业内容和流程，并在此过程中强化顶板安全管理理念，由此全面提高工作面顶板的管理水平。

6 结束语

综上所述，在煤矿开采过程中，做好顶板层面的安全管理工作，是整个施工环节的重要部分。在煤矿施工管理体系中，做好煤矿顶板的安全管理工作，对采矿生产意义重大，在实际采掘的操作中，需要运用科学合理的管理方法和施工技术，对矿井开采人员的人身安全负责，为他们提供一个安全稳定的工作环境，从而保证我国煤矿开采事业的健康发展。

参考文献：

［1］梁德伟.综放工作面顶板支护设计及矿压分析[J].江西煤炭科技，2017（02）：62-64.

［2］何磊，刘夫军.20102综采工作面液压支架合理支护强度模拟研究[J].山东煤炭科技，2018（12）：5-7+9.

［3］乔峥.试论采煤工作面的顶板支护与控制措施[J].能源与节能，2017（03）：63-64+156.

［4］梁铁光.48705综采工作面顶板管理与超前支护技术研究[J].山东煤炭科技，2019（10）：30-

32+35.