煤矿掘进巷道的顶板事故的原因及改进措施

煤矿掘进巷道的顶板事故的原因及改进措施

陈浩 赵书平

新汶矿业集团有限责任公司孙村煤矿

摘要：我国对于煤炭的需求较大, 这就促进了煤矿业的飞速发展。但是我国地域宽广, 地质结构复杂, 也为开采增加可很大难度, 其中最大的难度就是开采时经常发生的顶板事故。我国的地质结构问题提高了顶板事故发生的概率, 我们可以从顶板的应用技术问题和顶板的管理问题出发, 避免顶板事故的发生。文章先介绍造成顶板事故的原因, 根据事故原因找到巷道顶板的防范措施和管理方法, 从根本上避免巷道内顶板事故的发生。

关键词： 煤矿 巷道 顶板管理措施分析

在煤矿开采时, 安全事故发生不可避免, 发生安全事故也会给企业和个人带来严重的影响, 这些安全事故中在国内最为常见的就是巷道内顶板事故, 像顶板这样的安全事故是可以通过提高顶板的支护技术和管理人员的安全意识来避免的。

1 事故原因

煤矿开采时, 发生事故的原因有多种, 主要有:复杂的地质结构、人为操作失误、采矿方等原因。

1.1 复杂的地质结构

中国地处欧亚大陆东南端边缘、印度板块和太平洋板块交汇的位置, 地表起伏巨大, 地域宽广, 经历了漫长的地质演化过程, 是地球上地质结构最复杂的地区。我国人口众多, 对于煤的需求量比较大, 而且许多产矿地区的地质结构相对来说都比较复杂。复杂的地质结构和庞大的煤矿需求量, 就自然而然地增加了掘进巷道顶板事故发生的概率。

1.2 专业安全知识不足

煤矿开采行业机构庞大, 煤矿工人的工作任务繁重, 工作强度大, 其井下条件艰苦环境恶劣, 大部分煤矿工人文化程度都偏低, 他们为了养家糊口从事煤矿行业, 没有安全方面的意识, 不够专业。当采矿方在培养工人的安全意识和专业知识的方面做不到位, 采矿工人在井下没有相关的采矿技能和自我保护的安全意识, 促使事故发生。

1.3 管理不到位

没有及时发现施工现场出现的问题, 对开采时所用的操作工具和操作设备不及时更换检修, 导致事故的频繁发生。

2 防范措施

针对以上事故原因, 经过研究采取以下防范措施。

2.1 改变巷道结构

煤矿工程掘进工作面的空顶距没有具体的规定, 首先对巷道内的岩石进行取样通过专业的力学测定机器测定出单轴抗压强度和抗拉的硬度, 再进行迎头巷道的顶受力分析, 建立沿巷道走向的顶力学模型, 运用差分法并且配合相应的数学知识求解应力函数, 计算出顶力学模型中结点的应力分量, 然后对空顶范围内的直接顶完成稳定性判断, 最后根据煤矿工人的平均工作量, 选择合理的空顶距。在巷道内清理所有的危石, 清理不掉的用支撑物固定, 掘进的工作面严禁空顶作业。掘进工作面的巷道要使用拱形的顶板, 大量事实证明拱形顶板受力均匀承载能力强, 能够全面改善巷道内的受力情况。

2.2 改善支护形式

巷道内的支护工作是改变巷道安全的核心问题, 对于巷道的支护基本的目的在于减少周围岩石的引用, 使巷道断面不至于过度缩小, 同时还能防止巷道里的岩石冒落。在实施巷道支护的过程中, 要严格按照巷道支护的原则, 巷道的支护是基本工作, 完成巷道的支护才能安全有效地进行其他工作。根据煤矿开采的年限和周围岩石的性质, 选择合适的巷道支护, 其中比较传统的支护方法就是预留煤柱支护法, 就是根据沿空掘巷所处的力学环境分析, 确定预留煤柱合理的宽度, 但是在后期对预留煤柱进行优化时, 维护的难度较大, 成本较高;用可伸缩性支架改良巷道, 能极大提高巷道的耐压能力, 比较常见的可伸缩性支架是U型钢拱形可伸缩性支架, 主要特点有承受压力大, 支撑时间久, 安装简单且不容易变形, 适应松软围岩的载荷和变形, 断面利用率高, 支架伸缩方便, 环保效益十分明显;锚杆支护就是用金属杆等柱状材料制成杆柱, 打入预先钻好的孔中, 利用自身的结构或依赖于黏合作用与岩石结合在一起, 达到支护的目的, 锚杆支护具有操作简单、效果好、成本低等特点。

3 管理措施

针对以上事故原因, 结合防范措施, 提出了以下管理措施。

3.1 技术管理

在采矿工人下矿前, 做好准备工作, 包括对巷道地质的勘探工作和制作详细的地质说明书, 如果开采开始后遇到特殊的地质结构, 就好进行现场勘查, 适当增加改正原来的材料。开采公司还要了解开采区域的自然环境和气候, 做好掘进工作前的准备, 根据说明书制定详细的掘进计划, 提前熟悉支护的类型, 设计好巷道内的支护形式。在正常施工时要时常监测顶板的质量问题, 防止发生意外, 对负责顶板质量的工作人员制定奖惩措施。提前安排专业的支护工作人员, 在出现断层问题的时候, 能都及时补救, 确保施工的质量。开采公司必须对现场的施工人员严格管理, 加强施工人员的安全意识, 对施工工人定期培训、定期检查。

3.2 现场监督

在进行现场开采时, 所有的工作流程步骤严格按照施工流程来执行,煤矿公司应该加强施工现场的管理, 加强管理人员专业素养, 管理层人员按照要求严格控制施工的顺序, 使现场施工有序进行, 提高施工的质量。现场监督人员应该加入一些有维修基础的工作人员, 时刻监督顶板和巷道内的支架的动向, 保证在第一时间发现问题, 并且及时解决问题, 杜绝安全隐患, 防患于未然。

3.3 巷道的检测与维护

巷道的安全问题是施工过程中最重要的问题, 巷道内顶板在施工时, 应该指派专业的工人对顶板经常进行检测。在选择巷道的支护上, 要重点观察分析测量数据, 选择合适的支护方式, 是维持整个巷道安全的根本。巷道顶板会出现下沉现象, 这是正常现象, 但是当下沉速度超过固定值时就会影响施工安全, 施工单位需要委派测量人员, 定期测量下沉的数据, 运用真实的数据找到合适的防护措施。顶板附近的岩层一直在变化, 可能会破坏顶板原来的结构, 结合周围的地质情况和巷道顶板的受损情况研究出合适的维修手段, 施工单位要对维修人员实行严格的技能培训, 保证维修的专业性。维修人员更换损坏支架时, 旁边必须有专业人员陪同, 保证维修的质量和维修人员的安全。

3.4 提升全员安全意识

煤矿单位的管理部门定期开会, 把近期发现的安全问题梳理汇总, 尤其是针对巷道顶板管理出现的问题和巷道支护产生的问题重点分析讨论, 预防相同的问题出现, 在讨论中加强管理层安全意识, 并把这种安全意识带到施工工人中去。定期对煤矿公司的顶板管理人员和职工进行安全培训和学习, 煤矿的顶板管理人员的安全意识, 关系到施工工人的生命安危, 培训必须全面到位。加强对顶板管理人员的管理和培训, 能够让施工工人在相对安全的环境下工作, 提高了施工的质量和工作效率, 降低或者杜绝顶板事故的发生。

在煤炭开采过程中, 最为常见的安全事故就是顶板安全事故, 如果发生顶板安全事故, 后果极其严重, 为煤矿以后的施工带来一定影响。所以, 在进行煤炭施工前要对开采地段进行勘探, 提前设计好巷道内的支护类型, 对巷道检测维护是重点检查巷道顶板的下沉情况和支护问题, 加强巷道顶板的管理人员的安全意识, 保证巷道顶板的安全, 提高施工质量。

参考文献

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