空气中煤尘含量在300-400,而回采工作面冒顶事故多发生在顶板来压期间

煤粉为可燃物质,乙类火灾危险品,粉尘具燃爆性,着火点在300℃~500℃之间,爆炸下限浓度34
g/m3~47g/m3(粉尘平均粒径:5μm~10μm)。高温表面堆积粉尘(5mm厚)的引燃温度:225℃~285℃,云状粉尘的引燃温度580℃~610℃。
煤粉在运输过程中,经外界的干扰如设备运转的震动、碰撞或风作用悬浮到空气形成粉尘,如场所内作业人员防护用品佩带不全,很容易引起尘肺病等职业病危害。当煤粉在空气中达到一定浓度,在外界高温、碰撞、摩擦、振动、明火、电火花的作用下会引起爆炸,爆炸后产生的气浪会使沉积的粉尘飞扬,造成二次爆炸事故。煤尘爆炸与其在空气中的含量及含氧浓度有关,烟煤在110-2000mg/m3。能形成爆炸性混合物,空气中煤尘含量在300-400
mg/m3爆炸威力最大,这是因为混合物中煤尘与空气的比例适中,煤粉能充分燃烧。煤粉爆炸后不仅产生冲击波伤人和破坏建筑物,同时产生大量的一氧化碳,使人中毒死亡。煤尘的燃烧爆炸特特性见表3-6。表3-6
煤尘的燃烧爆炸特性
煤粉尘种类引燃温度高温表面积尘引燃温度云状粉尘爆炸下限(g/m3)粉尘粒径褐煤粉260-49D682D3有烟煤粉23559541D575D11无烟煤粉>430>600-100D130贫煤粉28568034D455D7

煤炭企业作为一个高危行业,由于生产环境的特殊性、地质条件的多变性和动态运行的不可知性,发生事故灾害的机率较高,安全工作历来成为全社会关注的焦点,也是长期困扰煤炭企业和谐发展的主要难题。与以往煤炭企业用人多、设备陈旧、环节复杂和效率低的观念不同,现代煤炭企业更加注重遵循客观规律,坚持依靠科学技术,减人提效,减少和优化生产环节,在提高安全装备技术水平、改进落后的生产方式和工艺、提高员工队伍业务技术素质上下工夫,推动煤炭生产由”采掘头面多,占用设备多,使用人员多”的外延扩张生产方式向”采区布置合理、生产工艺先进、装备精良适用、队伍精干高效”的内涵发展生产方式转变。


要:冒顶事故为煤矿五大灾害之一,其中普采工作面尤为严重,主要发生在初次放顶和老顶来压期间。对普采工作面冒顶事故发生的特点、原因及其防治措施进行了阐述。

采掘机械化程度的不断提高、瓦斯监测监控系统以及其它先进的安全装备、设施的不断应用,为煤炭企业的安全生产奠定了一定的基础。但不容乐观的是,资料显示,近几年我国煤炭企业事故多发的现象仍未得到有效的控制和减少,究其原因,由“三违”引起的安全事故占到发生事故总数的80%以上。由此可见,影响和制约煤炭企业安全生产的本质首先是基础管理方面问题,管理理念、安全技术、管理方法和人员素质等管理问题影响和决定着一个企业的安全生产状况。当前,信息革命和科技迅猛发展引发的知识经济浪潮和全球一体化的激荡,迫切需要国有煤炭企业对传统的管理思想和管理方式进行整体的、深刻的更新改造,不断提升企业管理素质,升华管理层次。要促进煤炭企业由粗放型管理向集约型管理迈进。

关键词:普采工作面;冒顶事故;安全生产

解决煤炭企业安全“管理手段简单、管理形式粗放、管理层次多、有效性逐级衰退”的问题,就必须以人本思想为指导,实行安全精细化管理。

煤矿冒顶事故对矿井安全生产危害极大,据煤矿事故统计,我国煤矿顶板事故占30
%~40 %,大多数顶板事故又发生在回采工作面,约占75 %~85
%,而回采工作面冒顶事故多发生在顶板来压期间,约占顶板总事故的60
%~70 %。其中,直接顶初次放顶占30 %~40 %,老顶来压时占60
%~70
%。从上述数据分析可以看出,回采工作面初次放顶、老顶初次来压和周期来压时所占比例较大。而回采工作面又以普采工作面较为严重:一是普采工作面数量多;二是由于普采工作面机械化水平较综采工作面低,抗灾能力差,发生顶板事故概率是综采的10~20倍。因此,分析掌握普采工作面发生冒顶的原因、规律,研究有效防治措施,以降低煤矿顶板事故的发生,保证煤矿安全生产。

实施文化渗透坚定员工安全目标理念

1 直接顶初次放顶时的冒顶事故原因分析和预防

“人类因梦想而伟大,企业因文化而繁荣”。一个没有文化的企业是没有头脑和灵魂的企业,这样的企业也就从根本上失去了发展的目标性、方向性和战略性,也失去了立足于现代市场竞争的前瞻性、能动性和适应性。企业文化建塑的根本目的,就是用文化力激活生产力,增强凝聚力、执行力和创造力,进而提升企业核心竞争力。近一年来,王石凹煤矿在实践中不断探索、积累经验,逐步打造出了以“
以人为本、追求卓越”企业精神为核心、以“务实、创新、高效、富民”为内涵、以“高标准、精细化”为管理主体独具特色的企业文化,推动了企业实现跨越发展。我矿围绕唤起员工安全潜意识,坚持强化安全观念教育,精心提炼、整合、渗透安全理念。“安全就是幸福、安全就是效益”逐渐成为全矿干部职工共同的追求。

1.1 初次放顶特点

我矿通过不断培育全员安全价值观,发挥闭路电视、广播安全专题新闻,工业广场、井下安全文化长廊建设,区队班前会安全视频教育、班前安全承诺,安全文化园地等安全教育基地的潜移默化作用,通过无形文化的固化,提升了全员安全意识。坚持强化安全主题教育,定期开展安全文艺小分队进区队入班组,通过“话”与“画”直观形式的艺术表达,使安全法律法规、安全制度、管理措施入耳、入心、入脑,取得了干部职工自觉想安全、抓安全、保安全,见之有形的效果。通过强化
“防松懈、防麻痹、防制度执行不严”的三防安全形势教育,增强了“安全无终点、管理无漏洞”的安全管理意识,坚定了“生命至上、安全第一”的安全管理理念。我矿按照明确职能、落实责任、健全制度的要求,本着科学、规范、简洁、实用的原则,对本企业原有的安全生产管理制度进行了认真的筛选、整合、充实和完善,精心编写了《王石凹煤矿安全管理制度汇编》。该制度集在102页的篇幅里言简意赅的汇集了包括矿井七大专业近60个工种的岗位责任制,使每名职工都能“有章可循、有规可依”,为创建施工作业程序化、规范化提出了具体可行的理论依据。为促进矿井安全生产由传统单一的制度管理向更高层次的文化管理的转变,还针对安全工作实际情况,对现有的安全法规、制度、及部分安全警言警句、安全漫画进行了整理和再创作,编辑下发了以“导入理念、规范行为、创新载体”为创作思想,包含亲情嘱咐、安全理念、安全管理、安全引导、安全知识、安全标识六部分的《王石凹煤矿安全文化手册》,形成了系统化、规范化的安全文化内涵。独特的安全文化理念不仅成为我矿安全文化建设的精髓,也逐步成为我矿实施安全精细化管理的灵魂。

煤层在开采之前,它同岩层在各个方向受力是平衡的,掘出开切眼后,岩层受力平衡状态遭到破坏,围岩移动变形,寻求新的应力平衡,在顶板上方形成了暂时平衡的岩石松动圈,这时工作面支架主要支撑的是松动圈内岩石重量。工作面开始回采,向前推进,松动圈逐渐扩大,支架受力很快增加,这时如不采取措施,岩层就会压垮支架,以致发生冒顶事故。因此,一般在开切眼推进6
m~20
m后,就及时撤回采空区支架,直接顶随回柱而垮落,这就是初次放顶。如果顶板岩石不自行垮落,要向采空区顶板打眼放炮进行“强制放顶”。直接顶初次放顶的特点有:一是工作面控顶面积较大,支柱较多,承受的压力也较大;二是初次放顶时,一次回柱范围较大,顶板冒落范围也较大;三是回柱时人工操作量大,时间较长。

推进精细化管理,是企业实现安全生产的可靠保证

1.2 初次放顶时发生冒顶事故的原因

精细化管理的内涵是:精确定位、合理分工、细化责任、量化考核。精确定位就是指对每个部门、每个岗位的职责都要定位准确,对每个系统的各道工序和各个环节都要规范清晰、有机衔接;合理分工是指细分工作职责和办事程序,从而建立制衡有序、管理有责、高效运行的内部管理系统;细化目标是指通过对各业务部门的责任细化,建立完善的内部管理制度;量化考核是指将各部门的安全目标量值化,安全责任具体化,对生产运行行为与结果进行控制的过程,考核时做到定量准确,考核及时,奖惩兑现。煤炭企业安全管理作为一个复杂的系统工程,面临着人员素质偏低、作业环境复杂、安全威胁较多的情况下,只有通过合理定位、规范运作、量化管理,推动精细化管理,才能逐步解决当前面临的问题。

放顶距选择不合理,选择过大时,放顶前顶板压力大于支护阻力,易发生压垮工作面的顶板事故;

精细化管理是适应现代煤炭企业安全管理需要,转变传统的粗放管理模式,推进安全精细化管理,实现煤矿长治久安的有效途径。诸如我矿近一年来践行实施的精细化“五管法”、违章职工过“五关”、“四位一体”开收工安全检查制度、“五必访、五必谈、六必帮”制度、职工违章干部陪读制度、重大隐患举报奖励制度、管理干部安全抵押金制度、
全员安全保证金制度等新型管理制度方法,能够使管理细化到每个人、每件事、每一天、每一处,形成了人人有标准、事事有标准、时时有标准、处处有标准的标准化管理格局。可以看到,通过精细化管理,严格细化安全质量标准,建立“纵到底、横到边,事事有人管、人人有专责”的岗位标准和操作标准,能够使各项精细化的安全管理渗透到每一个生产环节的“缝隙”,使得不同岗位的员工按照各自标准操作,减少了工作盲目性和随意性,避免了盲目和随意造成的诸多安全隐患。另一方面,“隐患出于细微”,特别是煤炭企业,每一丝细微之处,都可能构成较大的安全威胁,而我矿今年来制定实施开展的生产环节“流程化管理”则是通过对每个细小环节的管理,及时查堵漏洞、及时解决问题,大到一整套生产施工措施方法,小到一道施工程序、一项作业标准
,都要根据安全质量标准化要求,进行严格细致的管理,从而把安全隐患消灭在萌芽状态,确保实现矿井的长治久安。

初次放顶面积过大,冲击力大,容易推倒支柱而造成冒顶;

加强安全精细化管理还应抓好的“三个环节”

初次放顶后,直接顶没有完全冒落,就继续采煤,使控顶面积越来越大,容易造成冒顶事故;

安全精细化管理是一项系统工程,必须持之以恒、循序渐进、逐步推进,我矿在践行安全精细化管理过程中,还应重点抓好“三个环节”:

回柱方法不合理,造成顶板压力向局部支柱集中,造成局部顶板破碎,而容易发生局部冒顶事故;

安全学习培训需“对症下药”,实行精细化学习培训模式。加强煤矿职工安全教育与培训的出发点是强化职工安全生产意识,提升职工整体安全素质,增强职工按章作业、自保互保的能力,促进企业安全生产。我矿在安全教育和培训上都下了很大功夫,建成硬件上乘设施完善的职工培训中心、制定职工培训计划,强化职工安全学习等,也收到了较好的效果。但是仍有一些不尽如人意的地方,这主要体现在部分员工对安全培训的意义认识不到位,他们错误的认为这是一种强制手段,是矿上及安监部门的事,没有从内心接受认同,只是把安全教育与培训当成一种需要应付的差事,而不是积极主动的接受和参与。笔者认为问题的原因主要有两点:一是安全教育与培训的方式过于单一、缺乏针对性与目的性;二是培训工作制度不健全、缺乏奖惩分明的激励约束机制。个别工种的安全培训模式,令许多员工只感到听“天书”一样,枯燥、乏味。尤其是文化水平低、年龄较大、工作时间长的员工对此颇为反感,为“学不进去”深感头痛。而且文件法规、制度措施学的多难免枯燥,实践练习、现场操作少印象自然淡漠。应针对不同单位、不同工种以及职工的不同程度设置相应的学习内容,应做到”干什么,学什么”、”缺什么,补什么”、找准供与需的结合点;应在易出安全问题的生产环节及其具体解决和处理措施的讲解上多下工夫,才会让员工觉得离自己的切身利益近些,才能增加兴趣,才能做到学有所用、学有所获。

支柱未按要求支设,初撑力不足,造成顶板下沉量过大或支护阻力较小,回柱后造成工作面支柱撑不住顶板而发生冒顶事故;

加强管理,切实执行安全精细化规章标准。煤炭企业安全管理制度是煤矿员工在生产经营活动中共同遵守的规定和准则,如果没有统一的规范性的管理制度,煤矿就不可能正常运行。因此,要保证煤矿安全管理规范化和精细化运作,必须具备规范的、精细的管理制度和工作标准,才能依据相应的规章制度和操作标准,判断员工的操作行为和工作结果是否符合制度和标准要求。但是,当前就煤炭企业推行精细化管理而言,一方面缺乏完善的、细化的规章制度和工作标准;另一方面,完善的、细化的规章制度和工作标准得不到很好的执行。因此,必须从完善、细化规章制度和工作标准入手,建立一整套包括组织机构设计、职能分工、岗位职责说明、工作流程以及各个专业的工作标准和管理制度,员工才能做到有章可循、有规可守。同时,要确保编制的制度和标准是切合实际的,实施过程是规范的,只有这样,才能保证整个管理制度体系的整体运作是合理规范的。因此,建立的各项制度和标准,必须要深入调研、仔细推敲、认真琢磨,尽量细化,符合煤矿科学原理,避免管理漏洞,具有可操作性;同时,要把规范员工行为作为精细化管理的一个重要内容,采取加强教育、潜移默化、循序渐进、持续推进等一系列有效手段,增强员工的规范意识,形成遵纪守规的良好习惯。从而形成覆盖全面、方便操作、易于判断、合法合规合理的制度体系,并形成制度和标准可以执行、能够执行、容易执行、自觉执行的环境和条件,确保制度和标准能够规范员工的每一个行为,具有真正的规范性和执行效力。

回柱一般均为工人直接操作,因此发生伤人事故的机率较大。

转变观念,坚定全面持久实施安全精细化管理的信心。
安全管理工作能否取得成效,干部是决定因素,因此,在推进安全精细化管理过程中,管理干部必须认识到位。一要转变观念。个别管理人员对安全精细化管理存在一些错误认识,有的已经习惯于粗放式的安全管理方法,对各项工作都是以包代管,大而化之,认为煤矿就是粗糙管理,不适合精细化管理;有的认为单位安全工作已经做的很好,没必要搞安全精细化管理;有的认为矿井地质条件差、人员素质低,为搞不好精细化找理由。这些认识都是推进安全精细化管理中的障碍,要克服这些消极思想,就要采取“走出去”的办法,到先进单位学习,亲身感受到安全精细化管理带来的成效,开阔视野,认识不足,找出差距,消除自满情绪和畏难情绪,树立推进安全精细化管理的决心和信心。二要转变作风。管理干部要做到靠前指挥、深入现场,深化、细化安全管理,养成“细心、耐心、细致”和“勤思考、亲自干、敢负责”的习惯,要经常深入现场、深入一线,严密控制各个生产环节,理顺工作程序,细分工作职责,明确目标任务,对每项工作、每个任务,都要安排到人,安排到位,不留任何死角和盲点,做到事事有安排。三要加强学习。安全管理人员必须不断加强安全学习,提高安全精细化管理知识和专业技能知识,成为管理高手和本专业的内行,才能在安排工作中做到科学合理,细致周到,有利于工作任务的圆满完成。

1.3 事故案例

安全精细化管理是体现人本管理思想的科学管理模式,是煤炭企业面对新的形式和任务,凝聚员工力量,提升管理素质,谋求长远发展的举措,更是煤炭企业实现安全状况根本好转和持续好转的重要途径。

案例1:南桐某矿,6号煤层厚度0.2 m~1.8
m,直接顶为含黄铁矿的钙质页岩,厚度1.9 m~4.86
m,老顶为坚硬的石灰岩,厚度2.4
m。煤层倾角30°~45°,使用金属摩擦支柱,该面直接顶平行工作面煤壁方向的裂隙发育,将顶板分割成大块。回采后裂缝扩展,回柱时发生大块顶板向煤壁或倾斜方向的推垮事故。事故原因为:回柱时一次垮落顶板范围较大,形成冲击力,推倒支柱,减小支护阻力引发大面积冒顶。

案例2:某矿2303普采工作面,直接顶为石灰岩,厚2 m~3
m,节理发育,老顶为石灰岩粉砂岩互层。事故经过为,出完一刀煤后,工作面正从机头向机尾回柱,回到工作面中段接近老巷处,发现几棵支柱钻人底板50
cm,改用铰车拉柱,支柱刚拉倒,整个顶板(长18 m,宽7.2 m,厚6
m),将支柱推倒(倒向煤壁),发生在冒顶,造成4人死亡。事故原因:一是顶板支护质量低劣,在煤壁侧发现顶板矿压显现有裂缝痕迹,未采取及时有效措施,仍盲目组织放顶,造成工作面大面积推垮型冒顶;二是组织措施不力,措施编制针对性不强,工作面单体液压支柱有个别漏液现象;三是初采初放责任制不落实,违章指挥、违章作业。

1.4 初次放顶时冒顶事故的预防措施

针对具体直接顶条件,确定合理的直接顶初次放顶步距;

初次放顶时,力争一次放顶成功,使直接顶完全冒落后,才能继续采煤;

支柱要按要求支设,保质保量,使支柱都能达到设计的初撑力和支护阻力;

加强切顶线的支护强度和支护密度,保证在切顶线处切顶,同时防止冒落矸石窜入工作面推倒支柱;

如果强制放顶,必须严格规定炮眼规格,装药量及放炮步骤,防止崩倒支柱,发生冒顶事故;

初次放顶时,选择有经验的工人操作,并且有技术人员现场指挥;

工作面工人,尤其是班组长必须掌握工作面顶板冒顶的预兆,一旦发现冒顶预兆,现场人员应迅速采取有效应急措施。

2 老顶初次来压和周期来压时的冒顶事故

2.1 初次来压和周期来压的特点

直接顶初次放顶后,如果直接顶垮落不能填满采空区,老顶就像“梁”一样架在两边煤层上,并支撑着上面的岩石重量,当工作面继续推进,老顶悬露面积越来越大,当超过它本身强度,梁的平衡受到破坏,老顶折断垮落,它给工作面一个很大的突然压力,即老顶的初次来压。老顶初次垮落后,随工作面继续推进,老顶呈悬梁状态存在,当悬臂长度达到一定长度时,折断垮落。随工作面推进,这种垮落有规律,周期性地发生,称老顶的周期来压。

老顶在初次来压和周期来压时,垮落步距较大、面积大、强度高,并且可能伴随发生动压冲击,矿压显现较强烈,一般具有以下特点:一是由于老顶的剧烈活动,使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加;二是支架受力猛增,出现顶板破碎、裂缝、片帮甚至工作面出现台阶下沉等现象;三是老顶折断垮落时,在采空区深处先产生沉闷雷声,继而采空区出现掉碴,垮落时伴有暴风。

2.2 老顶初次来压和周期来压发生冒顶事故的原因

来压前,工作面压力较小,当使用增阻支柱时,支柱不牢,来压时极易失稳,造成切顶事故。

来压前,由于支护强度不够,造成直接顶与老顶离层,来压时,老顶对直接顶形成冲击引起推垮工作面事故;

工作面支护强度不够或刚性支护(如木支柱),老顶来压时,压垮工作面,造成事故;

来压前,支承压力的集中,使老顶断裂线附近顶板破碎,当没有防止冒顶措施时,来压时易发生局部冒顶事故;

来压时造成煤壁大量片帮,当开采厚度较大时,片帮煤容易造成埋人、伤人事故。另外,片帮后造成空顶面积增大,易发生漏顶事故。

2.3 事故案例

案例1:某矿2233炮采工作面,10#煤层厚1.8
m,老顶为白色石英砂岩,厚8
m,底板为铝土页岩,木支柱支护。当工作面推进距开切眼48
m时,老顶初次来压,从煤壁处强迫直接顶下切,压断支柱,造成大冒顶,死亡4人,伤2人。事故原因:支护能力不足,造成直接顶和老顶的离层,来压时老顶对直接顶形成动压冲击作用,发生冲击砸垮型事故;没有根据实际情况制定针对性的安全技术措施。

案例2:某矿高档普采工作面,直接顶为灰黑色砂质页岩,厚0.8 m~1
m,老顶为灰白色中细粒砂岩,厚5 m~8
m,初次放顶后,老顶明显不下沉,造成工作面内直接顶与老顶离层,当老顶初次来压时,沿煤壁切断直接顶。由于工作面沿伪斜向上推进,离层断裂岩层带动支柱向下滑动,推倒支柱(均沿倾斜向下并偏向采空区倒伏),形成恶性冒顶事故。事故原因:一是支柱阻力小,造成直接顶和老顶离层,以及来压时切断直接顶,使直接顶成为独立的“六面体”;二是没有防止老顶向下滑动的措施。

2.4 老顶初次来压及周期来压时冒顶事故的预防措施

加强矿井顶板管理的基础工作。认真编制合理的作业规程,严格作业规程的实施。编制作业规程时,应充分利用地质预防和矿压观测得到的基础资料,做好工作面的支护设计和制定顶板管理措施,并切实贯彻执行有关技术政策和先进技术,保证其科学性和针对性,同时还要根据生产条件和地质变化及时制定相应补充措施。组队要认真学习作业规程,并按规定进行考核,按作业规程作业。

支护设计应做到:第一,支架的支护特性与顶底板条件相适应。急增阻摩擦支柱适用于顶板下沉量小于100
mm、高度1.3
m以下的缓斜煤层;微增阻摩擦金属支柱可用于顶板下沉量小于400
mm的缓斜或倾斜中厚煤层;单体液压支柱可用于顶板下沉量小于600
mm的缓斜或倾斜煤层.另外不同工作特性的支柱不能在同一工作面混用或分段使用。第二,确定合理的支护参数和布置方式。支护强度和支护密度是单体支柱工作面最重要的支护参数。支护强度较小,会引起大面积冒顶或顶板台阶下沉,易引发顶板事故。支护强度过大也带来支架成本高,支设和回柱工作量大等缺点。有些情况下,过大的支护强度使支柱对老顶处于“限定变形”的工作方案下,老顶来压时给直接顶较大的压力,从而使直接顶破碎而引起冒顶。因此必须针对每个工作面,根据顶板具体条件,通过计算确定合理的支护强度和支护密度。单体支柱工作面基本支护的布置方式应根据顶板条件确定:不稳定顶板采用齐梁齐柱加临时贴帮柱(或超前梁布置);中等稳定顶板采用齐梁齐柱或错梁齐柱等布置;稳定顶板可采用带帽点柱布置。特种支护起着增强工作面支撑力和稳定性,提高切顶和挡矸效果的作用。密集支柱一般在Ⅱ级以上老顶条件下使用;在老顶初次来压和周期来压时,要用戗棚、木垛或增加支护密度等措施。

进一步落实好顶板管理责任制,从上到下,认真落实,层层负责。教育广大职工干标准活、干放心活,按质量标准化标准作业。

一是加强支护材料的质量管理,按设计每个支柱合格方能使用和严格执行定期检修制度;

二是严格工程质量管理,按设计要求支设和回收支柱;

三是严格按规章制度执行,不得违章指挥和违章作业。

加强支护质量与顶板动态监测。支护质量与顶板动态监测是预防管理科学之一,通过对采煤面各部位顶板动态、支护质量和不安全因素及其变化规律进行监测和预报,及时制定可行的防范措施,可做到有效地控制顶板。

开展安全班评估工作。开展班评估工作可以变静态安全、质量检查为动态检查,变定期检查为日常检查,及时反映现场的不安全隐患,立即加以整改,达到变事故后追查处理为超前预测预防的目的。特别是加强老顶来压的预测预报,观察、观测顶板下沉速度的变化,当下沉速度突然增至某一范围时,及时发出预报,采取加强支护等必要措施,以消除沿煤壁切顶或工作面压垮型事故发生。

加强矿井地质工作。采掘工作面的顶板事故有相当一部分是因遇地质变化而未能及时采取针对性措施引起的,做好地质预报工作,对降低顶板事故具有重要意义。

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