采掘顶板的安全管理措施

　　矿山的安全问题随着矿山生产的产生而产生，随着开采深度的发展而发展。在矿山的开采过程中，由于受到人的不安全行为，物的不安全状态和环境的不安全因素的影响和限制，导致伤、亡事故的频频发生，已经引起人们的广泛关注。

　　矿山安全生产管理的重点和难点是井下的采掘顶帮的安全管理工作。深入现场作业及服务的人员越来越想有一个良好的安全环境，消除顶板的不安全状态。

　　一、 顶板安全管理的制约

　　1、地质状况

　　矿体走向为NE30°~40°w 左右，倾向NW，倾角25°~45°左右，主断层有5~20cm的断层泥，遇水极易软化坍塌，断层上盘为蚀变极为强烈的绢英岩化花岗岩，其岩石极为破碎，且含有泥质和裂隙水，对下盘矿石开采极为不利；位于主断层下盘的矿体节理裂隙极为发育、构造节理面纵横交错，且节理面内多有泥质充填，稳固性较差；矿体下盘的围岩破碎、稳定性差，赋存于黄铁娟英质碎裂岩及硅化花岗岩蚀变带碎裂岩中，构造裂隙极其发育。黄铁娟英质碎裂岩f=6~8，上盘岩石f=4~6；其抗拉强度仅为单轴抗压强度的1/9~1/19，垂直于结构面的抗拉强度趋近于0。这种矿岩条件直接制约着采掘顶板的安全管理。

　　2、破碎岩体给顶帮管理带来的限制

　　其一，极易受爆破震动的影响发生微观结构上的破坏，使岩体发生变化，当结构面上的滑移超过其位移的极限值时，岩体结构解体崩溃，往往无明显变形而突然冒落。

　　其二，对于采掘工程在施工过程中，由于岩体的抗拉强度较小，顶板自撑拱形之内的岩体重量就变成了岩体的抗拉强度，在一定的暴露面积和一定的时间内，当顶板承受的拉应力（岩体的自身重量）超过岩体本身的抗拉强度时，便使顶板在拱顶范围内的岩石发生冒落。因此这种矿岩条件给顶帮的安全管理工作带来了极大的难度。

　　二、顶板安全管理的措施

　　1、不断改善采矿方法，逐步改变顶板的暴露面积和暴露形式

　　安全上可靠，技术上先进，经济上合理是应用采矿方法的三个必要的条件，但首要的因素就是安全上可靠，如果安全上不可靠，其他条件再好也经不住历史的考验，不能成为采矿生产的好方法。

　　1）顶板暴露面积的改善

　　采用上向水平分层充填采矿法，其采场空顶跨度在8米左右，长度为矿体的水平厚度，并且分一、二步回采，二步采难度更大，采取了锚杆支护顶板，经常出现塌方冒顶现象，并且非常严重，直接威胁着作业人员的安全。

　　采场采用了巷道掘进式进路采矿，进路空顶的跨度保持在3m左右，使顶板暴露跨度比原来缩小了60%以上，暴露面积的缩小，拱顶内岩石重量随之减少，增加了岩体的稳定，顶板的冒落现象有了明显的减少，使顶板的安全管理有了进一步的改善。

　　顶板暴露的跨度进行了进一步的研究，对于三类岩石为中等破碎岩石，跨度在3~5m，顶板暴露时间在一个周之内，四类岩石为特别破碎岩石，顶板跨度在2.5m暴露时间只有10小时，便会出现塌方；随着开采深度的加深，岩石的应力将会进一步的加大。

　　2）暴露形式的改变

　　采用上向进路开采，虽然顶板的跨度只有3m，但是顶板仍然为不断变化的岩石，对于极其破碎、泥质构造较多且淋水的地点，即使采取较密的锚杆支护及其他支护也不能保证其安全，也经常出现塌方，仍然威胁着作业人员的安全；采场进行生产顶板暴露跨度只有3.0m左右，顶板是钢筋混凝土假底像楼板一样，只要假底严格按照设计要求进行施工，顶板一般不会变化。从而改善了破碎地点的顶板状况。

　　2、采用合理的施工工艺，减少对顶板的破坏

　　采掘工程顶板的跨度暴露在巷道规格的范围内，如果不采用合理的施工工艺和爆破参数，也会加剧对顶板的破坏或增大暴露面积，不利于顶板的安全管理。合理的施工工艺和爆破参数，能够减少对顶板的爆破震动和破坏，从而达到顶板安全管理的目的。

　　1）合理布置采掘工程和施工循序

　　断层构造带与矿体走向基本一直，施工工程沿着构造方向布置，那么顶板受构造控制就难以形成设计的轮廓，并且将构造直接暴露出来，在顶板形成大的构造及断裂面，不利于顶板的安全管理；与构造方向垂直布置工程，暴露构造较小，便于顶板的安全管理。因此布置工程特别是采矿工程时，应尽量与构造面垂直布置。

　　后退式顺序回采，特别是相临进路一帮为充填体，一帮为岩石实帮，一旦充填体一侧不接顶，采取适当的措施将不接顶充填体进行木垛接顶，顶板暴露面积也能保证在设计的范围内，有利于顶板的安全管理。凿眼爆破的顺序也决定顶板的暴露面积，进路采矿掏槽布置在进路的中间能避免充填体一侧的爆破破坏，减少尾砂的塌落，关键是爆破顺序和装药量。

　　2）顶板控制爆破是解决采掘工程顶板最有效、主动的顶板管理方式

　　对于掘进工程和进路采矿工程要求的顶板形状是不一样的，掘进工程顶板形状要求为三心拱形，这种顶板形状符合岩石的受力情况。而采矿工程是进路采矿，顶板要求平整，以减少矿石的损失与贫化，但这种顶板的平整不利于顶板的安全管理，因此要求形成一个微拱形，既能保证顶板的安全又能确保少损失矿。

　　顶板的控制爆破参数必须达到如下要求：顶板眼距保持在70~80cm左右，超过100cm就不能达到控制的目的，顶板眼与上辅助之间的距离应80cm左右；一般3m宽的规格：三心拱应为6个顶眼，进路要求平整，但也要求有个微拱形，顶眼应为5个；顶板眼必须要求平直，并且必须保证中间的顶眼要比两帮的顶眼要低。对于装药必须严格按照空气间隔或空气柱间隔进行装药，装药量不能过大，一般对于2.0m深的顶眼较硬的南翼岩石装药量不得超过3支普通药卷，里面2支中间一支，破碎一点的岩石装药量应控制在一支到2支药卷之内，达到里面一支中间不放或一支；只有药量减少，才能减少对顶板的爆破震动破坏，只要严格按照控制爆破的要求去施工，无论顶板岩石如何，肯定能够减少对顶板的破坏，否则装药量过大，造成顶板的加剧破坏。从近几年的爆破实践情况来看，主要就是存在两个问题，一个是顶眼间距过大，职工为了少打一个眼，再一个是顶眼药量过大，有的一个顶眼药装达5~6卷，对顶板加剧了震动。

　　为了更加深入的推广顶板控制爆破技术，确保顶板的安全管理，准备试验采用劈裂管光面爆破技术，顶板使用的炸药为小直径或药卷上部为非爆破材料、药卷下部为爆破材料。目的是在爆破时炸药只对下部岩石产生破坏，对上部顶板岩石起到保护和缓冲作用。

　　3、预防为主，强化对顶帮的支护

　　对于顶板虽然采用了小的规格进行施工，也采用了控制爆破技术，那些都是主动的保护顶板；但是顶板岩石比较破碎，必须采用严格的支护，对顶板的支护形式多种多样，最根本的目的是保证顶板岩石不塌落。

　　管缝锚杆是我矿最主要的一种支护形式，锚杆长度为1.8m，现采用的网度为1.0×1.0m2一根，这种支护的网度符合锚杆间距为锚杆长度一半的要求，已在我矿的进路采矿与掘进工程中起到了一定的作用。

　　锚杆均应垂直构造，对于30°倾角的构造，锚杆的角度60°左右最为合适，进路采矿均是向主断层方向所施工，锚杆随着进路施工的方向施工在50°~70°能够满足锚固要求，并且应向两帮方向倾斜；沿走向的工程，锚杆必须有个合适的角度，杜绝沿滑面或节理构造而施工的现象，否则不但起不到支护作用，反而会对顶板造成破坏。对于顶板比较光滑的也必须采用合理的锚杆支护，因为顶板存在倒三角节理，即使控制的再好，顶板也有构造节理，节理面中有泥质，也极易随震动或淋水而造成冒落。在施工锚杆时，不仅仅是垂直于节理面，必须将锚杆穿透三角节理，使危岩被锚固在好的岩体中或相临进路的顶板上方。

　　破碎的掘进巷道，应当采用喷锚支护，甚至需要喷锚网支护。-110m中段四分段巷采用了喷锚支护，由于岩石的破碎，受爆破震动的影响，出现喷浆层脱落，顶帮又出现了新的隐患，对部分顶帮进行金属网支护再喷浆后，顶帮很牢固，胜于混凝土整体发碹支护。在主斜坡道-30m水平以下、-255m水平以下部分地段采用这种支护效果较好，金属网必须被喷浆体全部覆盖才能起到真正的作用。

　　木支护是采掘顶板管理的一种有效方法，在破碎的采掘岩石中，作为一种临时的支护形式，采用木立柱或木棚支护，起到了有效的支护作用，但必须合格有效。

　　4、严格管理减少顶帮隐患

　　w顶帮控制的再好、采取的措施再得当，虽然不能出现大的塌方，但如果人存在着各种侥幸心理和不安全行为，仍然会被浮石所伤害。特别是采掘迎头范围内的没有进行喷锚支护的工程，顶帮的岩石是一个不稳定状态，每时每刻都在发生变化，有时一些倒三角岩石没有发现，或撬帮问顶不细，当自身的粘结力不足，便冒落，如果及时发现处理下来，会避免伤害。因此必须认识到顶板的不安全状态，严格管理，才能杜绝带浮石作业现象，将事故隐患消灭在萌芽状态。