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摘 要：我国煤炭行业发展至今不管是其开采规模还是开采技术都处于世界领先水平。煤炭资源作为社会经济发展中的重要资源，在我国产业发展中发挥了关键性作用，但是在开采煤炭过程中，井下工作面顶板容易发生安全事故，给煤炭开采工作带来严重威胁。因此，煤矿开采中工作面顶板的安全管理显得尤为重要。
关键词：采煤工作面顶板;安全管理;预防措施
引言
由于煤炭是不可再生资源，其作用得到了国家的高度重视和利用。煤矿生产过程中极易发生安全事故，而且在事故中工作面顶板事故是相对较常见的。其对煤矿安全生产带来了极为不利的影响。为了能够有效减少煤矿工作面顶板安全事故的概率，就要在实际生产过程中强化对工作面顶板的安全管理工作，确保煤矿开采的安全。
1 采煤工作面的顶板种类
顶板是指在采矿人员进行煤矿开采时，出现的工作面。而随着采矿时间的增加，受到采矿地质条件或不规则采煤方法影响，顶板工作面会塌落，威胁采矿人员人身安全。这些顶板主要分布在煤层上，可以分为3种：伪顶、直接顶和老顶。伪顶的稳定性不强，进行煤矿开采的过程中会受到影响而掉落。而老顶会因为时间长发生掉落现象，但是直接顶比较稳定，可以对工作面起到一定的支撑作用。
2 矿山压力危害
因为煤矿自重的原因，岩石体与地下煤开采之前会产生一种内部的原岩应力，基层工作人员在开采与挖掘巷道时会损坏岩石体、煤矿本身的应力状态，重新分布原有的应力状态。一旦应力状态分布不均会超过岩石体以及煤炭的承受极限，还会损坏周围的岩石体与煤炭，这种破坏会持续到新的应力平衡状态达成。同时会产生二次应力场，这与之前的煤巷与回采的应力场有所不同，主要是会给开采工作带来较大的挑战。一般而言，开采工作会使岩石体、煤与支护物产生较大的压力，而且这种矿山压力会使煤矿发生力学现象，例如岩石挤入巷道、变形、冒落、坍塌以及支架变形等。所以在回采工作面时会引发垮塌问题，这对煤矿运输以及巷道通风造成了不好的影响，严重的还威胁到工作人员的生命安全。
3 采煤工作面顶板安全事故原因分析
（一）客观原因（1）地质构造引起的安全事故。由于采煤工作面进行回采作业时所遇到的地质构造多种多样，比如，冲刷构造、断层构造以及褶皱构造等等。在这些地质构造中，断层构造是經常存在于采煤工作面中，断层会显著地影响采煤工作面压力情况，在采煤过程中如不能全面、及时地掌握这些地质构造情况，没有采取相应的措施，便会导致冒顶事故。（2）矿山压力引起的安全事故。因为受到了煤矿开采作业的影响，导致开采区域内的覆岩层结构出现改变，导致矿山压力的出现。矿山压力由煤层的直接顶作用于采煤工作面的支架上。由于矿山压力作用，中部顶板出现明显的下沉，并且呈现出周期来压的特征。受到上述各种因素影响，工作面出现非常剧烈的压力波动，如果未能做好防护工作，极易导致冒顶安全事故。（二）主观原因（1）检查过程中使用的方法不当。就冒顶安全事故产生时间而言，通常冒顶安全事故出现于爆破作业之后1～2h。由于顶板遭到爆破作业影响，使得之前的平衡状态受到破坏，而此阶段和母体发生分离的一些岩石结构便会由于应力释放而出现冒落。（2）作业技术不熟练。由于作业人员未能经过全面的教育与培训，在作业过程中操作技术不够熟练，不能全面掌握顶板松石发展以及运动规律，未能及时发现顶板变化情况，因而也不能准确判别顶板稳固情况。（3）采煤设计过程欠科学。由于在采煤作业所选用的参数不够恰当，在回采作业时设置的顺序不够科学，如果设计的采煤工作面相对长，也必然导致顶板会相对长时间地暴露，从而易引发冒顶事故。
4 加强煤炭开采时井下工作面顶板安全管理的对策
4.1 强化监管力度，规范施工过程
在开采煤炭过程中，煤矿企业中相关安全管理部门要充分发挥监督职能，严格监督开采过程，确保在完善工作基础上才能继续对井下工作面顶板进行开采工作。在监控过程中要采集与分析相关开采数据，提前预防与发现顶板安全问题，促进开采工作顺利进行。
4.2 提高管理人员安全管理意识
加强安全管理，避免顶板事故的发生，首先要提高管理人员对顶板安全的管理意识。认识到安全管理的重要性，认真负责做好安全管理工作，降低顶板事故的发生，保障采矿人员的安全，避免资源浪费，促进经济和环境的可持续发展。
4.3 对井下工作面顶板加强安全管理的措施
（1）类拱式结构顶板，对类拱式结构顶板加强安全管理与控制应当以“支与护”为原则，也就是通过支护力度平衡工作面上方存在的类拱式结构顶板状态，因此要使直接顶上存在的岩石重量与支架支撑力实现平衡状态。必须要对类拱式结构顶板加强控制，需要提高管理工作面顶板水平，这样可以防止出现较大的矿压而对开采煤矿造成影响。（2）拱梁式结构顶板，需要将“支”作为拱梁式结构顶板的安全管理与控制原则，积极保证煤矿开采过程中所需要的支护强度来承受直接顶存在的岩石重量，还要尽量节约直接顶与老顶间的空间。同时要确保支架顶梁能够支撑住顶板，避免成为“死架”。（3）整体垮塌式顶板，结构此时要将“支”作为整体垮塌式顶板结构的安全管理原则，顶板周期压力不大，当工作面与其裂隙发展平行时，就会形成垮塌式结构。在原则控制之前，应当要提前弱化顶板，以此来降低放顶的强度。一定要保证工作面中存在的裂隙与工作面方向的角度大于12度，这样就可以凭借这种支护强度来支撑平衡工作面，以此防止形成整体垮塌式，进一步提高对顶板安全管理与控制的水平与质量，推进采矿工作顺利进行。（4）梁氏结构顶板，将“支与让”作为梁氏结构顶板的安全管理原则，为了防止断裂直接顶，要利用放顶法对顶板进行处理，借助可缩量支柱所具有的调节性，使直接顶能够与梁氏结构顶板相适应。在推进工作面中，需要赶在周期压力时间内完成。
4.4 提高管理人员的管理能力
安全管理人员必须具有专业采煤安全管理知识，能够很好处理人际关系、鉴定采矿技术，发现并指出采矿人员的不当操作，给出科学规范的建议。
4.5 加强改进相关技术与设备
在开采煤炭时需要引进先进的机械与施工技术，尽可能降低安全事故的发生频率，要及时更换与改进老旧支护设备，引进先进设备，利用全金属支柱加强支护作用，取消传统的巷道木支护等，利用岩巷锚喷支护技术与煤巷道锚杆支护技术。在回采壁式工作面时，要采取单体液压支护支架，不断强化支护材料的强度。
4.6 改善采煤区域的地质条件
安全管理人员要使用先进的技术进行地质检测，深入了解地质条件，选取恰当的开采技术，提高顶板的稳定性，减少顶板事故的发生。
结语
在煤矿开采过程中，工作面顶板发生安全事故会对煤矿企业的安全生产造成严重威胁，不仅会带来重大经济损失，还会威胁到工作人员的生命安全。因此要从根据安全事故发生的原因采取针对性的安全管理措施，提高开采作业的安全性。
参考文献
[1]刘韩伟，纪洪涛，李席.煤炭开采井下工作面顶板安全管理问题探析[J].工程技术（全文版），2016，38（11）：269.
[2]裴全虎.工作面顶板管理在煤矿安全生产管理中的重要性分析[J].山西煤炭管理干部学院学报，2016，29（1）：96-98.
[3]李伯元，张华清，潘峰，等.彭庄煤矿首采工作面顶板初次来压的安全防范措施[J].煤矿开采，2007，12（2）：87-88.
[4]郭志勇，高春生，纪永刚.煤矿井下采煤工作面顶板事故预防措施探析[J].中国科技纵横，2012，26（6）：147.
[5]闫建宙.采煤工作面顶板安全管理及预防措施的探讨[J].化工管理，2017（18）：181.
关键词：采煤工作面顶板;安全管理;预防措施
引言
由于煤炭是不可再生资源，其作用得到了国家的高度重视和利用。煤矿生产过程中极易发生安全事故，而且在事故中工作面顶板事故是相对较常见的。其对煤矿安全生产带来了极为不利的影响。为了能够有效减少煤矿工作面顶板安全事故的概率，就要在实际生产过程中强化对工作面顶板的安全管理工作，确保煤矿开采的安全。
1 采煤工作面的顶板种类
顶板是指在采矿人员进行煤矿开采时，出现的工作面。而随着采矿时间的增加，受到采矿地质条件或不规则采煤方法影响，顶板工作面会塌落，威胁采矿人员人身安全。这些顶板主要分布在煤层上，可以分为3种：伪顶、直接顶和老顶。伪顶的稳定性不强，进行煤矿开采的过程中会受到影响而掉落。而老顶会因为时间长发生掉落现象，但是直接顶比较稳定，可以对工作面起到一定的支撑作用。
2 矿山压力危害
因为煤矿自重的原因，岩石体与地下煤开采之前会产生一种内部的原岩应力，基层工作人员在开采与挖掘巷道时会损坏岩石体、煤矿本身的应力状态，重新分布原有的应力状态。一旦应力状态分布不均会超过岩石体以及煤炭的承受极限，还会损坏周围的岩石体与煤炭，这种破坏会持续到新的应力平衡状态达成。同时会产生二次应力场，这与之前的煤巷与回采的应力场有所不同，主要是会给开采工作带来较大的挑战。一般而言，开采工作会使岩石体、煤与支护物产生较大的压力，而且这种矿山压力会使煤矿发生力学现象，例如岩石挤入巷道、变形、冒落、坍塌以及支架变形等。所以在回采工作面时会引发垮塌问题，这对煤矿运输以及巷道通风造成了不好的影响，严重的还威胁到工作人员的生命安全。
3 采煤工作面顶板安全事故原因分析
（一）客观原因（1）地质构造引起的安全事故。由于采煤工作面进行回采作业时所遇到的地质构造多种多样，比如，冲刷构造、断层构造以及褶皱构造等等。在这些地质构造中，断层构造是經常存在于采煤工作面中，断层会显著地影响采煤工作面压力情况，在采煤过程中如不能全面、及时地掌握这些地质构造情况，没有采取相应的措施，便会导致冒顶事故。（2）矿山压力引起的安全事故。因为受到了煤矿开采作业的影响，导致开采区域内的覆岩层结构出现改变，导致矿山压力的出现。矿山压力由煤层的直接顶作用于采煤工作面的支架上。由于矿山压力作用，中部顶板出现明显的下沉，并且呈现出周期来压的特征。受到上述各种因素影响，工作面出现非常剧烈的压力波动，如果未能做好防护工作，极易导致冒顶安全事故。（二）主观原因（1）检查过程中使用的方法不当。就冒顶安全事故产生时间而言，通常冒顶安全事故出现于爆破作业之后1～2h。由于顶板遭到爆破作业影响，使得之前的平衡状态受到破坏，而此阶段和母体发生分离的一些岩石结构便会由于应力释放而出现冒落。（2）作业技术不熟练。由于作业人员未能经过全面的教育与培训，在作业过程中操作技术不够熟练，不能全面掌握顶板松石发展以及运动规律，未能及时发现顶板变化情况，因而也不能准确判别顶板稳固情况。（3）采煤设计过程欠科学。由于在采煤作业所选用的参数不够恰当，在回采作业时设置的顺序不够科学，如果设计的采煤工作面相对长，也必然导致顶板会相对长时间地暴露，从而易引发冒顶事故。
4 加强煤炭开采时井下工作面顶板安全管理的对策
4.1 强化监管力度，规范施工过程
在开采煤炭过程中，煤矿企业中相关安全管理部门要充分发挥监督职能，严格监督开采过程，确保在完善工作基础上才能继续对井下工作面顶板进行开采工作。在监控过程中要采集与分析相关开采数据，提前预防与发现顶板安全问题，促进开采工作顺利进行。
4.2 提高管理人员安全管理意识
加强安全管理，避免顶板事故的发生，首先要提高管理人员对顶板安全的管理意识。认识到安全管理的重要性，认真负责做好安全管理工作，降低顶板事故的发生，保障采矿人员的安全，避免资源浪费，促进经济和环境的可持续发展。
4.3 对井下工作面顶板加强安全管理的措施
（1）类拱式结构顶板，对类拱式结构顶板加强安全管理与控制应当以“支与护”为原则，也就是通过支护力度平衡工作面上方存在的类拱式结构顶板状态，因此要使直接顶上存在的岩石重量与支架支撑力实现平衡状态。必须要对类拱式结构顶板加强控制，需要提高管理工作面顶板水平，这样可以防止出现较大的矿压而对开采煤矿造成影响。（2）拱梁式结构顶板，需要将“支”作为拱梁式结构顶板的安全管理与控制原则，积极保证煤矿开采过程中所需要的支护强度来承受直接顶存在的岩石重量，还要尽量节约直接顶与老顶间的空间。同时要确保支架顶梁能够支撑住顶板，避免成为“死架”。（3）整体垮塌式顶板，结构此时要将“支”作为整体垮塌式顶板结构的安全管理原则，顶板周期压力不大，当工作面与其裂隙发展平行时，就会形成垮塌式结构。在原则控制之前，应当要提前弱化顶板，以此来降低放顶的强度。一定要保证工作面中存在的裂隙与工作面方向的角度大于12度，这样就可以凭借这种支护强度来支撑平衡工作面，以此防止形成整体垮塌式，进一步提高对顶板安全管理与控制的水平与质量，推进采矿工作顺利进行。（4）梁氏结构顶板，将“支与让”作为梁氏结构顶板的安全管理原则，为了防止断裂直接顶，要利用放顶法对顶板进行处理，借助可缩量支柱所具有的调节性，使直接顶能够与梁氏结构顶板相适应。在推进工作面中，需要赶在周期压力时间内完成。
4.4 提高管理人员的管理能力
安全管理人员必须具有专业采煤安全管理知识，能够很好处理人际关系、鉴定采矿技术，发现并指出采矿人员的不当操作，给出科学规范的建议。
4.5 加强改进相关技术与设备
在开采煤炭时需要引进先进的机械与施工技术，尽可能降低安全事故的发生频率，要及时更换与改进老旧支护设备，引进先进设备，利用全金属支柱加强支护作用，取消传统的巷道木支护等，利用岩巷锚喷支护技术与煤巷道锚杆支护技术。在回采壁式工作面时，要采取单体液压支护支架，不断强化支护材料的强度。
4.6 改善采煤区域的地质条件
安全管理人员要使用先进的技术进行地质检测，深入了解地质条件，选取恰当的开采技术，提高顶板的稳定性，减少顶板事故的发生。
结语
在煤矿开采过程中，工作面顶板发生安全事故会对煤矿企业的安全生产造成严重威胁，不仅会带来重大经济损失，还会威胁到工作人员的生命安全。因此要从根据安全事故发生的原因采取针对性的安全管理措施，提高开采作业的安全性。
参考文献
[1]刘韩伟，纪洪涛，李席.煤炭开采井下工作面顶板安全管理问题探析[J].工程技术（全文版），2016，38（11）：269.
[2]裴全虎.工作面顶板管理在煤矿安全生产管理中的重要性分析[J].山西煤炭管理干部学院学报，2016，29（1）：96-98.
[3]李伯元，张华清，潘峰，等.彭庄煤矿首采工作面顶板初次来压的安全防范措施[J].煤矿开采，2007，12（2）：87-88.
[4]郭志勇，高春生，纪永刚.煤矿井下采煤工作面顶板事故预防措施探析[J].中国科技纵横，2012，26（6）：147.
[5]闫建宙.采煤工作面顶板安全管理及预防措施的探讨[J].化工管理，2017（18）：181.