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1礦井頂板安全

頂板事故對礦井安全生產危害極大，據事故統計，我國煤礦頂板事故占30～40％。大多數頂板事故又發生在回采工作面，約占75～85％，而回采工作面冒頂事故多發生在軟煤區，約占頂板總事故的60～70％。由此可以看出，回采工作面過軟煤區時，由于頂板較難控制，事故所占比例較大。當回采工作面采高較大時，如果對頂板處理不及時，發生頂板事故概率會大大增加。為此，分析掌握大采高工作面過軟煤區頂板規律，研究有效防治措施，在一定程度上可以降低頂板事故的發生，保證安全生產。

2大采高工作面支護

大采高是大采高綜合機械化采煤方法的簡稱。大采高具有單位產量高、掘進率低、適用范圍廣、減少工作面搬家次數、成本相對較低等優點，實現了較厚煤層一次采全高，提高了煤炭資源回收率。大采高一般采用“帶壓移架”及時支護，保持支架上方直接頂的完整，通過支架足夠的初撐力和工作阻力來承擔礦山壓力，盡量減輕煤壁承受礦壓，保持煤體穩定，避免軟煤區片幫冒頂。優選四柱支撐掩護式支架。

3過軟煤區的易發事故分析

（1）局部冒頂

回采破壞了頂板，再加上支柱的支撐力不足，導致頂板（直接頂及老頂）的緩慢下沉，當頂板緩慢下沉到一定的下沉量，達到其斷裂條件時，頂板發生斷裂下沉，即造成工作面頂板的切頂現象，如果頂板沒有得到支護，頂板即自行冒落，形成了局部冒頂。

（2）煤壁片幫

工作面進行回采后，破壞了頂板的原始應力，使頂板的壓力重新分布，采空區的頂板受到上下巷道煤體的支護及工作面煤壁的支護，采空區直接頂及老頂的緩慢下沉，下沉的頂板重力壓在煤壁、支柱上，導致煤壁被壓松軟，支柱下陷入底板，即形成了工作面煤壁的片幫等現象。

（3）臺階下沉

回采破壞了頂板，造成頂板應力的重新分布，導致頂板（直接頂及老頂）的緩慢下沉，下沉的頂板重力壓在煤壁、上下兩巷的煤體上，如此時支柱的支撐力或強度達不到支護的要求，會造成頂板逐漸下沉而在煤壁與鉸接梁的交界線上折斷，導致了頂板形成臺階下沉。

（4）大面積冒頂

回采破壞了頂板，造成頂板應力的重新分布，導致頂板（直接頂及老頂）的緩慢下沉，下沉的頂板重力壓在煤壁和支柱以及上下巷道的煤體上，導致煤壁被壓松軟而片幫，如此時支柱的支撐力嚴重達不到支護的要求，必然導致頂板的折斷失穩或者旋轉，由于對頂板的支撐點及支撐力不平衡，如支拄打得不正規，勢必使支柱被壓歪斜或推倒，從而形成了頂板的大面積冒落。

4頂板管理措施

大采高工作面在“三軟煤層”、構造多等復雜條件影響下，頂板壓力顯現強烈，給生產管理帶來很大的壓力，因此工作面頂板管理的基本要求是必須堅持跟頂回采，保持頂板平整完好，做到不漏頂、掉頂；工作面兩端頭頂板支護要安全可靠，保證足夠的通風空間和行人安全，為回采創造良好的條件。

4．1回采工藝

（1）工藝流程

斜切進刀→打三角煤→割煤→移架→推溜→斜切進刀

（2）支護方式

采煤機割煤后，及時伸出支架的伸縮梁護住煤頂，護幫板護住煤幫，移架采用帶壓移架，少降快拉。當移夠步距后要立即升架，并將護幫板打至煤壁。

4．2礦壓觀測及預測預報

大采高工作面安裝的液壓支架，要采用綜采液壓支架壓力儀測定液壓支架工作阻力，在整個工作面要布置至少5條測線，每條測線布置兩個測站，安裝不少于10塊壓力表，測出支架前后立柱的初撐力、工作阻力和末阻力等數據，掌握工作面頂板壓力大小、支架增阻狀況。在軌道順槽和運輸順槽內每隔3～5m用液壓式單體支柱測壓儀測定單體支柱的工作阻力。從而分析頂板初次來壓步距、周期來壓步距等工作面及兩巷礦壓顯現及其變化規律，科學合理地進行工作面及兩端頭的頂板管理。頂板事故大多數是在頂板壓力異常而作業人員又沒有意識到的情況下發生的。由于預測不及時，現場沒有采取針對性的措施加強管理，從而導致垮棚、冒頂事故。這種情況在礦井頂板事故中較為常見，因此必須提前進行頂板壓力的預測預報工作。一般在以下三種情況時頂板壓力顯現會出現異常：①工作面遇到斷層、褶曲等異常構造時。②頂板巖性發生變化，由堅硬頂板變為破碎頂板；或頂板有淋水時。③回采速度放慢，不能按正常循環回采時。

4．3過軟煤區回采期工作面頂板管理

4．3．1常用措施

①加強設備檢修，提高開機率，保證工作面推進度，確保工作面快速推進。②生產中采用追機作業方式，移架時帶壓移架，移架后及時用護幫板護幫，局部若有片幫掉頂現象，要及時拉超前支架支護頂板。③要求工作面支架初撐力達到額定工作阻力的80％，泵站壓力不得小于30MPa，以保證支架有較高的初撐力，減少頂板對軟煤區壓力，以便較好地控制住片幫、掉頂事故的發生。

4．3．2支架管理

采高（M）：采高與直接頂的冒落高度（直接頂的厚度）成正比，即H冒＝MKp－1式中：KP—巖石的碎脹系數，取決于直接頂的巖性和強度，一般KP＝1．25～1．5。不難看出，采高增加，直接頂的冒落高度增大，支架在“給定載荷”工作狀態下，主要承擔直接頂的巖層重量，故采高增加，支架所受采場壓力也隨之增大。液壓支架在移動過程中的穩定性較差，特別是在過軟煤區時，由于頂底板條件的不斷變化，支架很容易發生倒架，歪架。因此，生產過程中要嚴格控制工作面采向，對歪架及時采用支架本身的調架千斤頂和單體柱進行調整，使支架頂粱與工作面頂板接觸嚴密；支架間做到不擠不咬，相鄰支架間的錯茬合理，架間空隙均勻，前探梁升起，護幫板與煤壁接實，同時，要嚴格控制端面距；端頭支架在生產過程中易發生歪架現象，對端頭支架要增設防倒千斤頂，確保支架處于良好狀態。同時，在割煤后，要在距機組后滾筒4～6架及時進行拉架，操作方式為本架操作，順序追機拉架，拉架步距為0．6m，在拉排尾架時，必須由工作面側依次向機尾側拉架。

4．3．3軟煤區工作面標準化質量管理

要嚴格按回采作業規程組織施工，采高控制在規定的范圍內，以保持頂、底板平整。同時回采過程中工作面支架要帶線作業，做到煤壁、支架、前后溜子成直線；支架垂直前后溜子不歪斜。

4．4過軟煤區工作面端頭頂板管理

大采高工作面端頭煤壁三角處因受兩巷及工作面采動影響壓力大，在軟煤區更易發生片幫掉頂。為此，要在端頭煤壁三角處架設斜跨棚和順山棚，加強端頭頂板管理。跨工作面機頭、機尾用工字鋼設雙排挑棚，一梁四柱，隨機頭、機尾交替邁步前移；上下隅角受錨、梁、網支護影響，收角后上下隅角不能及時充分冒落，超前工作面煤壁5m提前將錨索退錨，在上下隅角切頂線處用單體加補密集切頂點柱，用材料將上下隅角充填實。（1）進風順槽端頭超前支架操作流程采煤機割透機頭煤幫后，往機尾方向返回30m→推前溜機頭→拉排頭架→拉后溜機頭→前移轉載機→拉靠近采面側的端頭支架→拉靠近煤柱側的端頭支架→采煤機反向吃刀→往機尾方向割煤→推前溜→拉排頭架→拉后溜機頭→前移轉載機→拉靠近采面側的端頭支架→拉靠近煤柱側的端頭支架。（2）回風順槽端頭超前支架操作流程采煤機割到機尾距離超前支架插板約1．5m時，收2＃超前支護支架尾部插板→采煤機割透機尾煤幫后，往機頭方向返回約30m→推前溜機尾→拉排尾架→拉后溜機尾→前移2＃超前支架→采煤機吃刀→往機頭方向割煤→推前溜機尾→拉排尾架→拉后溜機尾→前移錨固架→拉1＃超前支架→拉2＃超前支架→前移錨固架→拉1＃超前支架。

4．5軟煤區過斷層時的頂板管理

日常生產中，過斷層一般采用硬過法。過斷層期間，工作面煤巖結合部的頂板管理非常重要，同時存在較大難度。除了要進行正常的頂板管理方式外，還要采取一些有針對性的措施。①控制采高，減少破頂范圍及破頂量。當工作面距斷層面10m時，提前俯采或仰采逐步降低工作面采高，進入斷層帶時，采高控制在規定范圍以內。剎底或飄車時每刀剎底或飄車量不超過100mm。②快速擦頂移架，減少空頂時間。推進速度與控頂時間成反比、加快推進速度，必然會縮短控頂時間。拉架時，先降后立柱，再同時降前立柱和移架，待支架移動后，立即將降柱手把扳回零位，使之擦頂移架。工作面頂板破碎段，拉架的錯茬距離不小于15m，以此保證頂板的整體性。③斷層影響范圍內嚴格進行追機作業，只準一茬拉架，其它茬不得拉架，以此保證移架時液壓系統的壓力，從而達到快速移架的要求。④對發生的頂板事故及時處理。當工作面出現掉矸、掉頂現象，應立即處理，防止事故擴大，同時，對片幫掉頂處可適當多進刀，以便及時拉架支護。工作面若發生較為嚴重的冒頂事故，確實無法推進時，可采取架棚的方法管理煤壁和頂板。

4．6軟煤區工作面更換大件時的頂板管理

工作面更換部分大件，檢修人員有時需要在支架下煤壁附近作業，一方面要求作業人員具備較好的安全自保意識，在作業前認真細致觀察軟煤區頂板及煤壁情況，不站在架間作業；另一方面需要采取一些相應的措施加強軟煤區頂板、煤壁支護。①更換采煤機大件，應將提前采煤機停放在頂板較為完好處，支架留出步距，使用半圓木對煤幫進行背幫處理，半圓木放在護幫板中間位置，使用支架護幫板將半圓木抵在煤幫，背嚴、背實。②更換支架頂粱、前探梁，需要降下支架，頂板出現較長時間的空頂現象，安全威脅大。采取的做法是在檢修支架的兩端支架上架圓木，提前一至兩個班開始上圓木，工作面每推進兩刀上一根，圓木合理搭接在兩側支架上，以保證對檢修支架上方頂板實現有效支護。

5結語

大采高綜采工作面由于煤層厚度增加，支架穩定性降低，在軟煤區更容易發生倒架、歪斜，從而發生頂板事故，因此，加強支護顯得十分重要。回采過程中，技術措施完善可行是頂板管理的基礎，生產現場管理是搞好頂板管理的保證，職工安全意識是頂板管理的關鍵，這三個環節環環相扣，缺一不可。冒頂事故的發生是有條件的，也是有規律的，只要采用正確的手段對頂板實行監測，掌握其規律，并提前采取針對性預防措施，合理、有效地強化頂板管理，將頂板管理建立在科學基礎上，絕大多數頂板事故是可以避免的。