煤矿回采工作面矿压及顶板管理

摘要：随着采掘装备水平和支护技术的提高，以及煤矿安全管理力度的加强，全国煤矿顶板安全事故和死亡率大幅下降。但是，受回采工作面顶板岩层性质、矿压显现和支承压力等因素的影响，还是不可避免地会发生顶板事故。强化对回采工作面顶板的安全管理，依然是煤矿安全管理的重要工作。

关键词：煤矿回采工作面；矿压；顶板管理

前言：对于煤矿开采工作来说，矿压和顶板管理在其中有着非常重要的作用。然而伴随深度持续增加，使得矿压作用变得越发明显。一方面会使得进度变得越来越慢，另一方面还很容易导致工作面出现塌陷的情况。

1、矿山面临的压力和危害

矿山的压力来自多方面，其中原岩应力是众多矿山压力中的一个最重要的压力之一。关于原岩应力的概念，顾名思义就是在自身自重的情况之下，而才生的内部压力。从地质学的角度和物理学的角度来分析的话，在矿区的地下岩体还没有被开采的阶段，原岩应力是处在稳定状态的。但是当矿区一旦被开采，开采施工中的建立回采工作面、顶板、挖掘煤矿和运输煤矿等环节都会在不同程度上破坏矿区内原有的岩层中内部原岩应力的平衡状态。此时在矿区的岩体内部，原岩应力会再次排布，一直到再度出现平衡。在原岩应力的内部排布的过程中或者排不结束之后的这段时间之内，原岩应力会危及附近的煤层与岩体，给正常的煤炭开采工作带来不同程度的威胁。同时由于开采之后，原岩应力的内部出现了重新排布的新应力场，这种新的应力场和最原始的矿区应力场有着本质上的区别，因此这种由煤炭开采活动而引起的内部应力的变化对煤炭开采所才生的影响力被称之为矿山压力。矿山压力实际上一直被视为煤炭开采和回采工作的难点，一旦矿山压力出现问题，就极易引起重大的安全责任事故，严重时会造成人员伤亡，为我国的煤炭开采工作造成人力财力和物力的损失。因此在实际的煤炭开采的整个过程中，我们一定要重视矿山压力的存在，并采取多种措施来有效地避免

2、回采工作面顶板控制存在的问题 （1）采煤工艺

枞木情况来说，除了国有煤矿企业来说，许多小型煤矿企业在进行回采工作时，并未针对支护部分提前进行试验和计算。因此造成支护强度未能达标，同时支撑力也非常差。并且相关管理也不到位，进而导致时常会有顶板事故问题出现。

（2）支护结构

如果煤层顶板的位置通常都以复合板为主，则若是有顶板裂缝或者支架强度方面的问题时，很容易会有上位岩层和顶板岩层分离的问题出现。而对于支架和支柱来说，如果有局部冒顶的情况存在，很容易出现被推倒的情况，进而造成严重的事故产生。

（3）煤壁片帮

如果支护的强度十分有限，亦或者在采取临时支护方式的时候，造成整个煤层出现了破损情况，又或者由于开采深度过大，使得岩石的实际应力有所增加，都很容易造成煤壁片帮。如此一来，空顶面积自然会持续扩大。

（4）悬顶面积

但凡悬顶的面积扩大范围超出预期之后，很容易造成顶板事故产生。而导致这一问题的因素有很多，例如支柱或者支架的的初撑力无法支撑直接顶，使得老顶和支撑顶不离层。如此一来，工作人员自然很难对演示本身的重量予以合理平衡，自然也无法适应目前的下沉情况。

（5）冲击地压

对于采场围岩来说，基于外部的高应力情况。但凡顶板出现了断裂的情况，则会短时间之内立刻产生非常大的冲击力。如此强大的能量会造成冲击地压出现。如果内部仍然有着其他附加应力存在，同时也会使得其扩大的概率有所提高，促使危害的影响范围进一步扩大。

3、工作面矿压和顶板管理的具体方法 3.1增加顶板来压预测

工作面顶板的组成包括基本顶与直接顶两部分，其中直接顶是位于工作面上方较近的位置，其岩石力学性质较不稳定，强度较低，会随着工作面的掘进而出现不同程度的垮落;基本顶处于直接顶上方，岩石的结构较为稳定，强度较大，垮落的可能性较小。由于工作面的基本顶和直接顶的岩石性质存在较大的差异，因此基本顶的断裂是造成工作面出现矿山压力的主要原因之一，基本顶在压力产生过程中液压支架所承受的载荷会显著增大，而其承受的力量来自于基本顶和直接顶的总重量，垮落之后的重量会超过支架自身的承受力，最终造成液压支架破坏而引发事故。基于此，在工作面的顶板管理中应当进一步加强对于顶板来压的预测，有效的调节巷道掘进速率，同时对于移架操作应当慎重进行，防止液压支架出现压力超限的情况。

3.2加强对巷道与掘进工作面的顶板管理

井下作业过程中，井巷、掘进工作面的顶板管理也有着十分重要的作用，是确保井下作业安全、顺利开展的前提与基础。从顶板管理要求方面来说，可以采取的支护管理方式主要包括：不管是软岩巷道，还是硬岩巷道，均可以采取三小支护技术与光爆锚喷方式。煤矿井下掘进作业过程中，引入了锚梯形钢筋梁以及锚网等新型的支护材料，同时，小药卷技术、小锚杆以及小钻头的协同作用，使得巷道顶板管理质量得到了很大程度上的提高。在泥岩巷道之中开展顶板管理工作的时候，应充分考虑锚杆长度、巷道稳定性等因素，于超出掘进头30米的位置，留出一定的松动范围，通常为0.5米至1.2米。对于泥炭质页岩，则需要在巷道设置1.2米至2.0米的松动范围；对于砂岩巷道，应在掘进头10米的位置，留出1.0至1.2米的松动范围；对于石灰岩巷道，应在70米的位置，留出0.4的松动范围。上述锚喷巷道，应使其锚杆锚固力维持在20千牛至40千牛左右。对于非硬质岩石的煤矿，巷道掘进迎头的时候，需要应用前探梁。根据种类进行分类，可以将前探梁分为一梁二环式、吊挂式、一梁三环式等不同的形式。井下作业过程中，一梁二环式、一梁三环式的前探梁应用的较为广泛。巷道与掘进工

作面的顶板管理，多选择卡环式工字钢支架或者是可调式工字钢支架，多选择卡栓式的拱形金属支架，且一般采取螺母与锚杆连接的吊环式锚喷支护。

3.3强化回采工作顶板的控制

强化对回采工作面矿压顶板管理和控制中，可以采取以下方法：

第一，垮落法。所谓的垮落法就是对采空区选露顶板跨落后充填采空区，这种方法可以将要废弃的空间撤出支柱，使直接顶岩层自行脱落，进而减少工作面顶板压力，保证煤矿工作的安全。

第二，緩慢下沉法。所谓的缓慢下沉法就是在采空区后方利用顶板下沉和底板隆起的特性任其自然合拢，这种方式对于顶板岩层韧性较大的薄煤层的工作面。

第三，煤柱支撑法。煤柱支撑法在使用时大多应用于顶板岩层坚硬以及人工强制放顶难垮落的情况，这种方法操作简单，但是会损失大量煤炭，使得工作面采出率变低。

3.4顶板安全风险辨识与管控

首先每班开工前，当班班组长要组织开展顶板隐患排查、危险源辨识。对发现的问题能够现场整改的立即整改；不能立即整改的要采取措施确保安全；保证不了作业安全时，必须立即停工撤出人员。对每班排查出的隐患和危险源，要分别建立台账管理。其次，队组要按照安全风险辨识与管控要求，每月开展三次全面自查，从现场管理、装备技术状态、安全技术措施、人员行为、制度落实等各个方面进行全面排查辨识，以提高工作面的顶板管理水平。

3.5科学调整行采煤工作面设计

采煤工作面设计必须根据工作面探明的地质构造情况进行，并制定出相应的作业措施。在回采作业前，要组织技术人员对遇到的地质构造带等进行技术、经济论证，根据论证结果决定工作面过地质构造带的方式，以确保通过构造带时不发生顶板事故。一般来说，对结构简单、范围不大的构造带，可采取强推的方式通过；对于已探明范围较大的地质构造，采取强推的方式通过技术和经济不合理

时，在回采前应对材料巷道与运输巷道进行设计调整，绕过地质构造带调整到工作面的后部，而后再按照原来的设计继续推进。

结束语：煤矿企业理应做好矿压以及顶板管理的工作。针对其中存在的各方面问题，及时采取一些针对性措施予以处理。如此便能使得采场支护变得更为稳定，确保开采工作更具安全性。

参考文献：

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