【关键词】煤矿；掘进；巷道；顶板；事故
1引言
煤矿巷道顶板事故是指在煤炭开采的经过中，因为顶板突然垮落或掉落，造成掘进作业停止、人员发生伤亡的事故。据统计，我国煤矿顶板安全事故占据煤矿安全事故大部分。能够看出，顶板事故是危害中国煤矿安全的主要事故。煤矿在掘进巷道顶板事故预防方法方面尽管有了大量的研究，但是从现实的煤矿事故中能够发现，掘进巷道顶板事故仍然时有产生。因此，在以后的煤矿开采中，要加强对掘进巷道顶板事故预防措施的研究，从而研究出更加有效预防掘进巷道顶板事故的方法与措施，显得尤为重要。
2 顶板事故成因
2.1 地质方面
地质方面的原因包括：（1）围岩松软和易风化或节理裂隙发育；（2）从构造变动较为剧烈的地带中通过；（3）岩层岩性急剧变化，可涌出有毒有害气体；（4）因地压产生岩崩；（5）有地下水侵入，对岩层稳定性造成影响[1]。
2.2 设计方面
设计方面的原因包括：（1）巷道设计位置不合理，如处在松软的岩层当中；（2）缺少详细且准确的地质资料与水文地质勘测报告，导致施工中缺乏正确指导，所选支护方法及形式无法发挥预期效果。
2.3 施工方面
施工方面的原因包括：（1）当巷道从松软的岩层中穿过时，没有做好前期准备工作；（2）所选施工方法不正确；（3）未能一次性成巷，导致围岩长时间直接暴露，产生松动与风化，且支护不及时或不满足设计要求，致使支架无法发挥应有作用，出现塌冒事故；（4）空顶距离相对较长，支护措施失效；（5）松动岩层中进行施工时，爆破炸药用量较多，导致围岩稳定性受到影响；（6）未能严格执行敲帮问顶基本制度，浮石清理未能得到相关人员的高度重视，导致浮石坠落伤人。
3发生顶板事故的基本规律
煤矿就总的顶板事故发生的机率来说。回采高于掘进，掘进又高于巷修，机械化程度愈高，顶板事故则愈少。依据巷道顶板事故和重大顶板灾害统计分析通常具备下面几条基本规律。
3.1对于煤巷掘进，多出现在不稳定顶板的煤层中，局部冒顶特别突出。
3.2多出现在掘进迎头的空顶区域（无支护区）。没有支护要包含空棚、空顶、空锚、空喷和空临时支护等。
3.3多出现在掘进支护与改棚操作工序中，依据统计巷道顶板事故掘进有70%以上是出现在支护与打眼放炮操作工序上，巷修有60%以上是产生在修护改棚工序上。
3.4多出现在地质构造变化区域和重点位置，其中断层处、复合顶板、裂隙处等地点特别突出。依据统计，有70%以上的顶板事故都出现在上述重点区域。
4煤矿掘进巷道的顶板事故防范的技术性措施
4.1 对巷道断面进行优化
煤矿掘进巷道应该使用拱形顶板，这样便于施工，还能对巷道围岩的受力情况进行改善，以提高其承载能力。运用图像处理技术对煤矿掘进巷道的弧形底角断面和巷道的直角断面进行比较，然后对它们的受力情况进行计算，以此对巷道断面进行优化。
4.2 对巷道结构进行优化
在煤矿掘进巷道中，经常利用支护形式是锚杆和锚索联合的组合拱。组合拱所起的作用是对拱进行加固。组合拱能够承受软弱岩层所施加的重力。还可以使岩体的硬度增加，避免巷道围岩出现变形。
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当煤层倾向和巷道走向之间所存在的夹角非常小时，可以把长是1.8米的锚杆打进岩层中。如果巷道的顶板没有出现破碎的现象，那么打入煤层中的锚杆所处的方向可以和巷道的拱形边缘进行垂直，在这种状态下，锚杆所起的悬吊作用是非常小的。如果巷道的顶板出现破碎，那么打入岩层的锚杆方向就应该按照岩层发生的倾向变化而进行变化。
当煤层倾向和巷道走向之间所存在的夹角非常大时，就不能把锚杆的另一面打到岩层里，此时，悬吊和加固拱的作用不能充分的体现出来。如果另一面的岩层状态不稳定，那么就会使岩层出现破裂或者分离的现象，锚杆的加固作用也会在此消失。
由此可见，对锚杆支护形式进行设计时，要从岩层的厚度和煤层与巷道之间所存在的夹角方面考虑。同时还要从巷道的实际情况出发，选择长度不同的锚杆，进而起到加固的作用。
4.3 对支护形式进行改善
目前在我国有八成以上的煤矿开采需要在地下进行，此种类型的开采需要井工在井下作业，同时需要其在地表下开掘出大量的巷道，这样才能便于采煤和运输作业的高效运行。然而巷道所处地层条件复杂多样，围岩性质千差万别，且多数巷道在服务年限内还要经受采动的强烈影响。煤矿掘进中，在高应力作用下，围岩的原始平衡状态遭到破坏，顶板两端出现应力集中区，顶板各岩层将失去支撑面，如果不及时进行支护，顶板在自重和高应力的作用下，很容易弯曲变形的现象；巷道顶板也因挤压，容易发生弯曲变形的现象；当底板岩石较软时，底板受压后，巷道的下底部分将鼓起，即底鼓。综上，掘进巷道时就做好支护工作，防止发生顶板事故。因此，在掘进巷道过程中巷道支护占据重要地位。
4.4 做好施工现场安全管理
施工前管理和技术人员应充分掌握：①掘进巷道的水文及地质资料；②施工巷道要穿过的地质构造图；③掘进巷道要穿过的煤岩裂隙带、层岩性、瓦斯以及水等做好分析及预测。
施工中要尽量一次成巷，最大限度的缩短围岩暴露时间；敲帮问顶制度不能轻视。交接班以及作业前、后都需要敲帮问顶，及时的排除不安全因素、隐患后再施工。
工作面的空顶距离要严格控制，严禁空顶作业，要使用前探梁等进行临时支护；支护必须按设计进行，支护质量要得到保证；围压变化在施工中要仔细观察，对顶板加强管理，防止事故发生。
4.5加强掘进巷道进行监测和维护
4.5.1对巷道实施监测
科学技术的发展使得对顶板进行实时监测已经成为了可能，例如尤洛卡等监测设备，通过对于各种传感器的应用能够对顶板的变化进行动态监测和分析，从而了解支护的强度是否满足要求，一旦顶板发生异常能够及时发出预警信息，从而帮助相关工作人员逃生，降低顶板事故发生时的损失。
4.5.2 加强巷道的顶板维修
由于巷道下的地质条件复杂，顶板的状态也不可能长期保持不变，因而煤矿企业必须加强对于巷道的顶板维修，维修时可采用多种支护形式的联合支护充分发挥各支护形式的优点，定期对巷道的支护进行检查，而要做到这一点首先应该培养高素质的维护队伍，保证维修人员能够在井下安全进行维修工作。
5 结束语
综上所述，煤矿掘进巷道可能会发生顶板事故，不仅影响正常掘进，而且还有可能造成人员伤亡，带来巨大的经济损失。对此，应根据煤矿巷道实际情况，结合顶板事故类型和产生原因，制定有效的预防与处理措施，保证顶板的安全性，避免事故发生。
参考文献：
[1]邵朱军.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化思路构建[J].资源信息与工程，2018，33（01）：106-107.
[2]霍雷雷.煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].煤炭科技，2017（02）： 192-194.
论文作者:伊永杰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月4 期
论文发表时间:2020/4/23
标签：巷道论文; 顶板论文; 事故论文; 岩层论文; 煤矿论文; 围岩论文; 发生论文; 《工程管理前沿》2020年2月4 期论文;