煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因及防治措施.pdf

2023 年第 8 期2023 年 8 月中国煤炭资源丰富，并且分布广泛。煤炭资源的开采不仅推动了经济的发展，还提高了人们的生活水平。然而，随着煤炭需求量的不断增大，煤矿企业将开采目标锁定在较难开采矿区。这种类型区域的地质条件相对复杂，实际开采过程会受到各方面因素的影响，从而导致发生大面积坍塌等问题，如果煤矿企业没有采取相应措施，那么就很容易发生安全事故。这不仅会影响煤矿生产效率，还会危及作业人员的人身安全，给煤矿企业带来一定的经济损失。因此，为了进一步保证煤矿采煤工作顺利推进，防止出现冒顶事故，需要采取有效措施降低冒顶事故的发生率。本文主要分析了煤矿掘进工作面中几种常见的冒顶事故，详细分析其原因和防治措施，以最大程度减少冒顶事故的发生。1掘进工作面冒顶机理及类型煤矿冒顶，主要是指煤矿在实际开采过程中，由于受到开采影响，原来的矿山压力平衡发生了变化，导致煤矿顶板岩石自然塌落的现象。煤矿掘进工作面的稳定性受到煤层及顶板节理裂隙变化程度的影响。节理裂隙主要有三种，分别是原生裂隙、地压裂隙及构造裂隙，其中对采煤工作面顶板影响最大的是地压裂隙和构造裂隙。在实际掘进工作中，煤壁承受的压力会随着掘进的不断深入而加大，并且顶板承压也会有所增大，久而久之就会形成与工作面平行的地压裂隙，进而使液压支架的稳定性受到一定的影响。在掘进过程中，如果掘进速度比较慢，支撑压力超前，通过基本顶悬臂梁反复作用于直接顶和煤壁，这不仅会产生地压裂隙，还会导致原生裂隙扩大，从而就很容易出现顶板冒顶和煤壁片帮1。掘进工作面冒顶，从范围角度分析主要有两种，分别是大型冒顶和局部冒顶。和大型冒顶相比，局部冒顶范围和危害性都比较小，通常发生在煤壁、工作面两端和放顶线附近。大型冒顶的危害性和影响范围都比较大，其中比较常见的有压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶等。调查发现，大型冒顶的发生率比较低，局部冒顶发生率较高。随着科技的发展，支护技术越来越成熟，极大程度地降低了冒顶事故的发生率，使得煤矿开采的安全性得到有效保障。2煤矿掘进工作面冒顶事故发生的原因2.1相关制度不够完善煤矿企业在开展煤炭开采工作时，大多数作业人员收稿日期：2023-01-13作者简介：武权袁 1969 年生袁 男袁 山西怀仁人袁 工程师袁 主要从事煤矿技术管理尧 安全管理工作遥煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因及防治措施武权（山西宁武榆树坡煤业有限责任公司，山西 宁武 036700）摘要：煤矿实际采掘过程中袁 在各种因素的影响下袁 很容易发生安全事故袁 给煤矿企业带来经济损失遥 其中袁 冒顶事故是煤矿中比较常见的事故袁 不仅威胁着施工人员的人身安全袁 还降低了煤矿的生产质量和效率遥 主要介绍了掘进工作面冒顶机理尧 类型及事故发生的可能原因袁 并且研究了冒顶事故发生征兆及规律遥 根据实际情况提出了科学合理的防治措施袁 从而保证掘进工作面的安全遥关键词：煤矿曰 掘进工作面曰 冒顶事故中图分类号：TD327.2文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0210-03Causes and Prevention Measures of Common Roof Falling Accidents in Coal MineExcavation FacesWU Quan(Ningwu Yushupo Coal Industry Co.,Ltd.of Shanxi,Ningwu 036700,Shanxi,China)Abstract:In the actual mining process of coal mines,under the influence of various factors,it is easy to induce safety accidentsand bring economic losses to coal mining enterprises.Among them,roof falling accidents are relatively common accidents in coalmines,which not only threaten the personal safety of construction personnel,but also reduce the quality and efficiency of coalmine production.The mechanism,types,and possible causes of roof falling in the excavation face were mainly,and the signs andregularity of roof falling accidents were studied.Based on the actual situation,scientific and reasonable measures were proposed toensure the safety of the excavation face.Key words:coal mine;excavation face;roof falling accident（总第 215 期）实践运用2102023 年 8 月2023 年第 8 期综合素质不是很高，并且开采制度、管理制度等不够完善，相关监督工作也不到位，无法保证支护质量，从而导致存在很多安全隐患。在实际施工过程中，各种因素的影响很容易造成岩石发生移动2。比如，煤矿打眼时会产生一定的振动，影响煤矿顶板岩石的稳定性。如果顶板有裂缝出现，而煤矿企业没有制定和采取相关的处理措施，那么就很容易造成掘进工作面冒顶事故的发生。2.2支架存在质量安全隐患受到采掘影响之后，煤矿地质条件发生变化。为了进一步提升煤矿围岩的稳定性，煤矿企业需要采取一定的措施进行有效处理。通常情况下，需要利用足够多的支架进行巷道支护。但是在实际设置巷道支架的过程中，存在支架设置不合理或支架有质量问题的情况，从而造成矿井安全事故的发生。大多数的支架问题主要是由于支架的支撑力太小，无法起到很好的支撑作用，因此需要不断强化和改善支架结构。煤矿企业一般会采用棚架支撑形式保证矿井围岩的稳定性，并且对支架结构的稳定性和支撑力有着一定的要求。只有支架可以提供足够的支撑力，才能保证冒顶事故发生率有所下降。2.3地质结构稳定性不足煤矿开采具有一定的特殊性和危险性，实际开采过程很容易影响地质构造，严重的会造成地质结构稳定性不足，久而久之就会使围岩结构发生破坏，很容易发生冒顶事故。冒顶事故爆发的主要原因是井内顶板的压力超出顶板能承载的压力极限，从而出现压力爆发区，最后造成周围煤层的破碎和断裂3。为了防止此类事故的发生，要求煤矿企业提前做好地质勘探工作，并且做好矿压监测，在地质条件发生变化时能及时采取措施，将事故发生率降到最低。但是在实际开展工作的过程中，煤矿企业可能会为了节约成本，没有落实地质勘探工作，只是象征性地探测，并且在后续工作中也没有请专业人员进行深入分析，最终给煤矿生产带来一定的安全隐患。2.4爆破点管理不到位煤矿围岩结构会受到爆破产生的振动影响而发生变化，严重降低了支护结构的稳定性，一旦选择的爆破点或爆破方法不合适，就很容易发生冒顶事故。为了使该类问题得到有效解决，需要相关负责人做好对爆破工作的管理和监督工作，并且需要确保爆破的质量，合理、科学地选择炸药的数量和质量，确认爆破点符合要求，同时做好各种爆破防护。只有将这些工作做到位才能使巷道支架结构不发生变化。但是实际操作过程中，还是会因为爆破点定位距离的设置缺乏合理性，造成冒顶事故发生。3煤矿掘进工作面冒顶事故发生的规律性研究3.1煤矿掘进工作面冒顶事故的征兆根据调查，煤矿冒顶事故的发生会有预兆，例如：1)掘进巷道发生冒顶前，顶板会出现结构断裂、沉降等问题，支架防护体系的负荷有所提升，并且会听到支架构件之间摩擦的声音；2)掘进巷道顶板会有掉渣现象，巷道煤壁也会呈片状掉落，这些现象均表明支架部件和顶板承受的压力过大，有可能很快就达到承受的极限，这也就预示着冒顶事故即将发生；3)煤矿掘进过程中，顶板出水量、瓦斯量增大，这表明冒顶事故发生的概率比较大，作业人员需要暂停工作，并向安全位置转移4。3.2煤矿掘进工作面冒顶事故的规律煤矿掘进工作面冒顶事故发生的规律主要有以下两点：1)通常情况下，冒顶事故发生在掘进工作面接近断层、褶曲等不良地质构造的区域；2)单体液压支柱和金属摩擦支柱辅助设施相比较，后者引发冒顶事故的概率较大。4煤矿掘进工作面冒顶事故的防治措施煤矿发生冒顶事故并不是偶然事件，发生冒顶事故的原因有很多。煤矿企业需要结合实际情况采取有效措施，将冒顶事故的发生率降低，从而保证煤矿生产环境安全、可靠及稳定。4.1严格依据规章制度工作煤矿企业需要严格按照国家标准和行业标准制定相关的规章制度。只要严格依据规章制度工作，就可以降低冒顶事故的发生率。主要可以从以下几方面采取措施。4.1.1将敲帮问顶制度落实到位在实际开采前，应进一步落实敲帮问顶制度。工作人员需要有一定的经验，有效结合主客观因素进行分析，大幅度提高安全系数，防止出现工作疏忽等问题。同时做好检查工作，进行细致排查，尤其是一些小细节。员工站在安全位置手持手镐敲击顶板和两帮，结合具体情况调节敲击力度。如果敲击发出的声音是嗡嗡声，则需要借助工具将悬空的煤块和石块撬下来，如果发出的声音比较清脆，无明显的振动，则说明顶板稳固性高，冒顶概率低。4.1.2需要依照规定做好支护工作根据煤矿顶板具体情况选择合适的支护技术，避免出现空顶作业情况5，极大程度地提高顶板支护效果，为煤矿营造安全的生产环境。4.2严格按照要求完善支护结构煤矿掘进过程中，完善支护结构的工作是十分有必要的。只有较好的支护结构才能确保掘进工作安全武权：煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因及防治措施2112023 年第 8 期2023 年 8 月进行。通常情况下，对巷道进行支护时，需要采取措施保证支架的稳定性和安全性。一般会利用拉杆或撑木等设施进行棚子的连接，使支护体系形成一个整体，防止棚子出现垮塌等问题，也可采用架棚+锚网联合支护方式等。如果在掘进过程中发现有断层区域，那么就需要调节棚子的间距。如果采用的是拱形棚，则需要选择合适的卡缆，并且严格按照设计进行有效设置，同时确保扭紧力矩比设计标准更高，作业工具选择具备扭矩指示器的扳手，工作之前需进行检查6。图 1 为架棚支护装置示意图。图 1架棚支护装置示意图4.3根据不同地质条件采取安全措施煤矿地质条件具有复杂性和多样性，掘进工作面可能会面临不同类型的地质条件。在实际开采过程中，如果地质条件有变化，则需要采取相应的安全措施。对于支护工作，需要严格按照实际情况进行优化和改善，不断调整支护方案，确保支护方案具有很好的支护效果。对于断层区域，需要加密支护结构，根据实际情况调节支架间距，将棚子和支架通过拉条进行衔接6。对于断层破碎较为严重的区域，可采用撞楔法、注浆固结法、压注树脂法等。注浆管路连接如图 2 所示。图 2注浆管路连接示意图4.4保证爆破时迎头支架的稳定性煤矿需要结合相关规定进行爆破工作，需要按照设计要求对炮眼进行设置，明确槽眼的位置，确保角度合理。如果炮眼距离断层破碎位置比较近，则不能立刻爆破，相关施工人员需要保证爆破时迎头支架的稳定性7。如果发现支架受到爆破的影响，则需采取有效措施把支架扶正，及时做好修复工作。图 3 为炮眼间距优化示意图。图 3炮眼间距优化示意图4.5不断提高员工的专业素养员工的专业素养水平是煤矿掘进工作面冒顶事故的影响因素之一，只有员工具备较好的专业素养，才能确保开采工作的顺利开展。煤矿企业需要定期对员工进行教育和培训，并制定考核标准，促使员工充分掌握专业知识和技能，并且具备很好的安全意识。相关负责人需要监督员工的工作情况，不能让员工抱有侥幸心理。员工只有对工作高度负责，才能保证工作顺利进行8。5结束语煤炭资源的开发利用极大程度地促进了经济的发展。但是实际开采过程难免会受到一些影响而发生安全事故。其中，冒顶事故是煤矿最常见的事故之一。为了进一步提高煤矿生产环境的安全性、可靠性及稳定性，煤矿企业需要结合实际工作，采取相应措施，并且需要不断地加强和优化安全工作，将冒顶事故的发生率降到最低，从而确保作业人员的安全，提高煤矿企业的生产效率和经济效益，促使煤矿生产实现可持续发展。参考文献：1刘相南.煤矿综采工作面冒顶原因分析及预防 J.黑龙江科学，2022，13(8)：132-133.2张晓波.煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因及防治措施 J.能源与节能，2022(12)：193-195.3张树峰.煤矿掘进巷道不同支护情况下发生冒顶事故控制措施 J.内蒙古煤炭经济，2021(13)：132-133.4秦伟.煤矿掘进工作面几种冒顶事故原因分析及防治策略 J.冶金管理，2020(21)：15-16.5轩继光.煤矿掘进工作面常见冒顶事故的原因及防治措施 J.中国石油和化工标准与质量，2022，42(6)：121-122.6马浩浩.煤矿开采中巷道冒顶原因及其控制措施研究 J.矿业装备，2020(6)：126-127.7杨学.煤矿顶板冒顶事故分析与控制 J.黑龙江科学，2021，12(8)：142-143.8张慧慧.关于煤矿冒顶事故分析与防控措施研究 J.矿业装备，2020(6)：112-113.（编辑：高志凤）剪叉起升机构丝杠起升机构物料托架履带行走机构液压支腿辅助云梯液压泵站行走座椅操作阀高压胶管注射枪快接头待充填树脂罐专用注浆泵催化剂罐弹性震动区压碎区爆炸中心爆炸中心压碎区弹性震动区破裂区破裂区212