煤矿采掘工作面顶板管理问题及处理方法

煤矿采掘工作面顶板管理问题及处理方法

亓京浩 ,陈文晨  ,许士奎

内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗上海庙经济开发区长城五号矿业有限公司  内蒙古鄂尔多斯市   016299

摘要：近些年，我国经济发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。目前国内在煤矿需求量方面逐渐提高，为维持供需平衡，煤炭企业需通过多样化的技术手段进一步增加产量，但在实际作业过程中，部分矿井顶板管理存在疏漏，因而导致各类煤矿事故。据此，文章简要论述煤矿顶板事故的主要诱因，明确现阶段管理暴露的疏漏，并提出对应的解决方案。

关键词：煤矿；采掘工作面；顶板管理；问题；处理方法

引言

煤矿掘进巷道的顶板事故主要是巷道掘进过程中出现的顶板瞬间崩塌问题。从当前煤矿开采情况来看，随着煤矿开采深度的增加，深部巷道的地质情况更为复杂。特别是在遇到断层问题后，掘进巷道的顶板容易出现破碎或者松动的问题，增加了事故发生的概率。为了更好降低事故发生概率，需要对巷道断面形状进行全面系统研究和优化，并结合实际制定出针对性的支护措施，更好确保掘进巷道安全性，降低事故发生概率。因此，对煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化进行研究有着较为重要的意义。

1煤矿采掘工作面顶板概述

煤矿井下采掘工作的顺利进行离不开对工作面顶板的管理，一套良好的工作面顶板管理体系对煤矿井下采掘的工作效率和质量至关重要。如果煤矿企业对采掘中工作面顶板管理的重视程度不够，顶板管理体系混乱，就会导致煤矿采掘过程中出现顶板冒顶或者塌陷等安全问题。这些安全问题会延缓煤矿采掘的正常进行，严重时还会导致人员伤亡，不仅给煤矿企业造成了很大的经济损失，也给中国整个煤矿行业带来非常不好的影响。要想防止煤矿井下采掘过程中工作面顶板出现安全问题，就要加强对工作面顶板的管理，而加强工作面顶板管理的首要问题就是要掌握工作面的种类，清楚地知晓井下采掘过程中工作面顶板所属的种类。

在煤矿井下采掘过程中，由于采掘次数多，工作面回采频率高，工作面地质构造有所变化。具体而言，煤矿顶层主要是由特别疏松的土层构成，其地质构造非常不坚固，这就是属于易冒落的工作面顶板。对于这种类型的工作面顶板，在井下采掘时就会立即掉落下来，严重时会将整个煤矿井下都填满，引发十分严重的顶板安全事故。在煤矿井下采掘过程中，有些工作面顶板很容易坍塌。这是因为煤层上部顶板高度偏小，若煤层上部与顶板连接比较松散，在掘进过程中就容易坍塌；反之就不容易坍塌，但时间越长其顶板坍塌的风险也就越大。对于顶板很难脱落的工作面，在煤矿采掘过程中，旧的顶板还附着在上面，导致在井下开采过程中工作面不易沉下去，不利于煤矿采掘工作的顺利进行。综上所述，在煤矿采掘过程中，工作面顶板分类较多，对采掘进程影响很大。因此，要尽可能避免采掘工作面顶板管理中存在的问题，以加强煤矿工作面顶板管理，进而促进煤矿井下采掘工作的顺利进行，提升煤矿企业的综合经济效益。

2煤矿采掘工作面顶板管理问题

2.1复杂作业区域顶板支护与管理问题

针对煤矿采掘作业中的复杂性地质环境区域，其围岩结构、应力强度均处于变化之中，这对于支护强度要求显著提升。在诸如过褶曲、断层、陷落柱、风氧化带等结构复杂的地质环境下应结合勘测结果进行细致分析，并确定合理的支护方案。但受到多样化因素影响，部分企业在特殊区域的勘测工作中存在疏漏，同时调取的部分地质数据报告与实际地质环境存在一定出入，因而导致实际的支护方案与管控措施并不合理，进而在后续作业过程中难以维持作业开采的顺利进行，使得煤矿开采工作效率逐渐下降。

2.2矿压因素影响

由于斜沟煤矿已进行多个工作面开采，大采高综采面处于应力集中区，顶板破坏严重，压力集中，冒顶概率较大。随着开采高度与强度的不断加大，顶板的压力会进一步增强，破坏围岩整体性，裂隙发育概率增大，稳定性降低。

2.3采掘区域围岩地质检测报告精度较低

要进一步强化对顶板灾害的控制治理，关键步骤在于对采掘区域围岩地质环境进行深度调查研究，并对围岩变形破坏数据进行勘测分析，确保整体地质环境数据满足对应标准。目前一些矿区对于采掘区域的地质环境勘测工作以及周边区域地质力学特性报告均存在精度较低问题，进而埋下了大量安全隐患。

3针对煤矿顶板管理的现状的对应处理思路

3.1选择使用预留煤柱支护方式

为了更好提升掘进巷道顶板的稳定性，选择使用预留煤柱的方式，对于提升巷道支护效果较为关键。在具体留设煤柱时，需要充分考虑到煤体自身稳定性及实际可提供的承载能力。一般情况下，可以将掘进巷道上区段的运输平衡作为使用巷道，下区段作为回风平巷使用，通过将一定宽度的煤柱留设在两个区段之间，更有助于将回风巷道支撑压力峰值有效避开。选择使用预留煤柱的方式，来提升巷道顶板的稳定性，不仅操作较为简单，同时还有助于提升巷道排水、通风效果。但是该方式，也存在一定的弊端，例如，煤柱的留设导致了煤炭的损失，特别是随着煤柱压力的增加，会影响到临近巷道的稳定性，也需要做好冲击地压的防治。

3.2创新技术应用

在采煤行业不断发展的过程当中，未来采煤技术也将逐渐向着机械、智能与自动化的方向发展。作为煤矿企业，则需要充分结合支护实际、顶板工艺发展情况，将能够应用在煤矿矿区当中的工艺、技术进行吸纳，进一步扩大以综合掘进系统为代表的技术。如对于大断面层巷道进行顶板支护时，可以对连续掘进技术进行使用，在对施工难度有效降低的同时，也能够降低顶板支护铺设难度。小断面方面，可以使用凿岩台车进行自动化定位，以此起到顶板支护的作用

3.3进一步提高区域围岩地质力学勘查精度

进一步提高采掘区域围岩地质力学的测试精度，进而完善具体煤矿开采方案、巷道规划以及进行支护方案设计等关键内容，同时为后期控制顶板隐患提供关键的地质数据调查报告。在进行巷道规划、维修以及工作面选定的过程中，勘查人员对煤矿周边地质复杂区域做好勘探评估，同时制定动态评估工作模式，确保整合了巷道及工作面的全部作业位置。在开展采掘区域围岩地质力学的评估检测与分析过程中，首先需要到国土资源单位调取对应地质数据进行初步了解，并针对目标区域顶底板岩性、地质结构以及地应力开展初步分析，详细考虑到目标区域的采动问题，通过综合顶层及底层位置的含水层、瓦斯以及等因素。需要注意的是，在开展围岩地质力学信息分析与勘查的过程中，应深入到井下进行工作，确保勘查获取的信息与开采作业面位置的地质环境保持一致，从而进一步提高整体勘查精度。

3.4选择使用可缩性支架

可缩性支架在当前掘进巷道中整体应用的效果较好，其中较多的就是U型钢可缩性支架。这类支架不仅有着较强的承载性能，同时结构也相对简单，在提升掘进巷道顶板稳定性上使用也较为便捷。同时，从可缩性支架具体使用来看，一般情况下，若将掘进巷道实际承载能力达到其极限承载能力，则属于可缩性支架的最佳工作状态。

结语

煤矿具有顶板多变，不确定性强，顶板失稳局部化的特征。通过对煤矿综采进行综合研究，分析顶板稳定性影响因素，确定优化措施。在设计实施的一年未出现顶板失稳现象，为其他矿区的大采高综采稳定性研究提供了经验。

参考文献

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