透水、瓦斯爆炸、頂板冒落……在不斷發(fā)生的煤礦事故中，“頂板事故”這一字眼頻頻出現(xiàn)，由此造成的傷亡后果讓人觸目驚心。

     北京市科委可持續(xù)發(fā)展科技促進(jìn)中心工程師陳曉波表示:“頂板事故是指在井下采煤過程中，頂板意外冒落造成的人員傷亡、設(shè)備損壞、生產(chǎn)中止等事故，是煤礦生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一。”

     為減少煤礦生產(chǎn)中頂板事故造成的危害，實(shí)現(xiàn)“科技興安”，北京市科委設(shè)立科技項(xiàng)目“煤礦頂板管理系統(tǒng)研究”。近日，該課題順利通過驗(yàn)收，目前該成果已經(jīng)在北京昊華能源股份公司所屬的三家煤礦試運(yùn)行，效果良好。

     煤礦重大事故六成皆因巖層“頂板”

     頂板并非指煤礦巷道內(nèi)支護(hù)的橫梁，而是指煤層上部的巖層，在實(shí)際挖采工作中，隨著掘進(jìn)工作面的不斷向前推進(jìn)，頂板暴露面積也隨著加大，致使頂板經(jīng)常出現(xiàn)彎曲、下沉、裂隙、掉渣、冒落等，極易造成生產(chǎn)停頓甚至人員傷亡的嚴(yán)重事故。

     據(jù)北京昊華能源股份公司技術(shù)人員介紹，頂板事故發(fā)生有多方面原因。如地質(zhì)因素，巷道圍巖松軟或極易風(fēng)化；巷道通過斷層、褶曲等構(gòu)造變動(dòng)劇烈地帶，巖層破碎等。

     設(shè)計(jì)不合理也會引發(fā)頂板事故，如巷道位置選擇不當(dāng)，處于松軟巖層中；支護(hù)形式與結(jié)構(gòu)不合理，不足以承受地壓等。

     施工不當(dāng)也是引發(fā)頂板事故的重要原因，如對巷道穿過松軟巖層缺乏準(zhǔn)備；施工措施不當(dāng)或錯(cuò)誤；不是一次成巷，圍巖暴露時(shí)間過長，造成風(fēng)化、松動(dòng)，引起塌冒。

     大面積的頂板在極短時(shí)間內(nèi)冒落，不僅對回采工作面支護(hù)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，而且把已采空間的空氣瞬時(shí)壓迫排出，形成狂風(fēng)，對附近巷道甚至礦井破壞極大，極易造成人員傷亡。

     技術(shù)人員指出，在煤礦生產(chǎn)中，頂板事故常常防不勝防，該事故發(fā)生的比例和頻率均居各類煤礦事故前列，煤礦生產(chǎn)中重大事故60%以上皆由頂板事故引起。

     集成多種監(jiān)測手段可遠(yuǎn)程控制

     陳曉波介紹，國內(nèi)外對頂板的監(jiān)測和管理大都采用單一指標(biāo)的觀測及分析系統(tǒng)，觀測范圍有一定的局限性，因此建立一套綜合的煤礦頂板安全管理系統(tǒng)迫在眉睫。

     為此，2006年北京市科委設(shè)立了科技項(xiàng)目“煤礦頂板管理系統(tǒng)研究”。課題組研發(fā)出了高應(yīng)力沖擊災(zāi)害電磁輻射監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、區(qū)域性微震監(jiān)測系統(tǒng)、常規(guī)礦壓監(jiān)測系統(tǒng)；并完成了頂板管理各子系統(tǒng)軟件集成，包括頂板安全管理集成平臺、短信預(yù)警平臺、實(shí)時(shí)趨勢顯示平臺。

     其中區(qū)域性微震監(jiān)測系統(tǒng)，可以提供監(jiān)測到的礦震信號和其它干擾信號的波形圖。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的頂板隔層儀、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集儀及網(wǎng)絡(luò)通訊接口等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了井下現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警以及監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄存儲等功能。

     煤礦頂板電磁輻射監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，能采集數(shù)據(jù)并迅速處理，一旦有頂板異常情況，將及時(shí)報(bào)警，使正在作業(yè)的人員隨時(shí)掌握頂板的安全狀況。

     陳曉波說，任何一臺有權(quán)限的電腦都可看到上傳的圖片和數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)信息查詢及瀏覽，并能集中發(fā)送預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

     已成功應(yīng)用京西煤礦頂板安全監(jiān)測

     “煤礦頂板管理系統(tǒng)”已應(yīng)用到北京煤礦生產(chǎn)中。陳曉波解釋說，北京京西煤礦的煤層頂板具有分層厚度大、來壓步距大、來壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈等特點(diǎn)，一旦頂板冒落及老頂來壓對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成極大的威脅。因此，對頂板進(jìn)行監(jiān)測和安全管理極為重要。

     北京昊華能源股份公司所屬的三家煤礦率先試運(yùn)行，據(jù)其負(fù)責(zé)人介紹，頂板管理系統(tǒng)建立以來共對71個(gè)工作面進(jìn)行了監(jiān)測，其中常規(guī)礦壓監(jiān)測了37個(gè)工作面、電磁輻射監(jiān)測了24個(gè)工作面、還監(jiān)測了10個(gè)綜采工作面，監(jiān)測預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

     “項(xiàng)目應(yīng)用后，因頂板事故造成的傷亡人數(shù)大幅下降�！标悤圆ㄕf，2003年至2005年，北京京西煤礦僅單柱壁式回采面就發(fā)生了4次頂板事故，但自從實(shí)施煤礦頂板管理系統(tǒng)在線監(jiān)測以來，所有監(jiān)測的工作面沒有再發(fā)生頂板傷亡事故。

     在近日召開的項(xiàng)目驗(yàn)收會議上，專家組認(rèn)為，“煤礦頂板管理系統(tǒng)”課題組的研究成果在頂板災(zāi)害監(jiān)測集成研究方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，在我國眾多煤礦中具有廣闊的應(yīng)用前景。

來源《國際能源網(wǎng)》