礦山的安全問題隨著礦山生產(chǎn)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，隨著開采深度的發(fā)展而發(fā)展。在礦山的開采過程中，由于受到人的不安全行為，物的不安全狀態(tài)和環(huán)境的不安全因素的影響和限制，導(dǎo)致傷、亡事故的頻頻發(fā)生，已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。
礦山安全生產(chǎn)管理的重點和難點是井下的采掘頂幫的安全管理工作。深入現(xiàn)場作業(yè)及服務(wù)的人員越來越想有一個良好的安全環(huán)境，消除頂板的不安全狀態(tài)。
一、 頂板安全管理的制約
1、地質(zhì)狀況
礦體走向為NE30°~40°w 左右，傾向NW，傾角25°~45°左右，主斷層有5~20cm的斷層泥，遇水極易軟化坍塌，斷層上盤為蝕變極為強(qiáng)烈的絹英巖化花崗巖，其巖石極為破碎，且含有泥質(zhì)和裂隙水，對下盤礦石開采極為不利；位于主斷層下盤的礦體節(jié)理裂隙極為發(fā)育、構(gòu)造節(jié)理面縱橫交錯，且節(jié)理面內(nèi)多有泥質(zhì)充填，穩(wěn)固性較差；礦體下盤的圍巖破碎、穩(wěn)定性差，賦存于黃鐵娟英質(zhì)碎裂巖及硅化花崗巖蝕變帶碎裂巖中，構(gòu)造裂隙極其發(fā)育。黃鐵娟英質(zhì)碎裂巖f=6~8，上盤巖石f=4~6；其抗拉強(qiáng)度僅為單軸抗壓強(qiáng)度的1/9~1/19，垂直于結(jié)構(gòu)面的抗拉強(qiáng)度趨近于0。這種礦巖條件直接制約著采掘頂板的安全管理。
2、破碎巖體給頂幫管理帶來的限制
其一，極易受爆破震動的影響發(fā)生微觀結(jié)構(gòu)上的破壞，使巖體發(fā)生變化，當(dāng)結(jié)構(gòu)面上的滑移超過其位移的極限值時，巖體結(jié)構(gòu)解體崩潰，往往無明顯變形而突然冒落。
其二，對于采掘工程在施工過程中，由于巖體的抗拉強(qiáng)度較小，頂板自撐拱形之內(nèi)的巖體重量就變成了巖體的抗拉強(qiáng)度，在一定的暴露面積和一定的時間內(nèi)，當(dāng)頂板承受的拉應(yīng)力（巖體的自身重量）超過巖體本身的抗拉強(qiáng)度時，便使頂板在拱頂范圍內(nèi)的巖石發(fā)生冒落。因此這種礦巖條件給頂幫的安全管理工作帶來了極大的難度。
二、頂板安全管理的措施
1、不斷改善采礦方法，逐步改變頂板的暴露面積和暴露形式
安全上可靠，技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理是應(yīng)用采礦方法的三個必要的條件，但首要的因素就是安全上可靠，如果安全上不可靠，其他條件再好也經(jīng)不住歷史的考驗，不能成為采礦生產(chǎn)的好方法。
1）頂板暴露面積的改善
采用上向水平分層充填采礦法，其采場空頂跨度在8米左右，長度為礦體的水平厚度，并且分一、二步回采，二步采難度更大，采取了錨桿支護(hù)頂板，經(jīng)常出現(xiàn)塌方冒頂現(xiàn)象，并且非常嚴(yán)重，直接威脅著作業(yè)人員的安全。
采場采用了巷道掘進(jìn)式進(jìn)路采礦，進(jìn)路空頂?shù)目缍缺３衷?m左右，使頂板暴露跨度比原來縮小了60%以上，暴露面積的縮小，拱頂內(nèi)巖石重量隨之減少，增加了巖體的穩(wěn)定，頂板的冒落現(xiàn)象有了明顯的減少，使頂板的安全管理有了進(jìn)一步的改善。
頂板暴露的跨度進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，對于三類巖石為中等破碎巖石，跨度在3~5m，頂板暴露時間在一個周之內(nèi)，四類巖石為特別破碎巖石，頂板跨度在2.5m暴露時間只有10小時，便會出現(xiàn)塌方；隨著開采深度的加深，巖石的應(yīng)力將會進(jìn)一步的加大。
2）暴露形式的改變
采用上向進(jìn)路開采，雖然頂板的跨度只有3m，但是頂板仍然為不斷變化的巖石，對于極其破碎、泥質(zhì)構(gòu)造較多且淋水的地點，即使采取較密的錨桿支護(hù)及其他支護(hù)也不能保證其安全，也經(jīng)常出現(xiàn)塌方，仍然威脅著作業(yè)人員的安全；采場進(jìn)行生產(chǎn)頂板暴露跨度只有3.0m左右，頂板是鋼筋混凝土假底像樓板一樣，只要假底嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行施工，頂板一般不會變化。從而改善了破碎地點的頂板狀況。
2、采用合理的施工工藝，減少對頂板的破壞
采掘工程頂板的跨度暴露在巷道規(guī)格的范圍內(nèi)，如果不采用合理的施工工藝和爆破參數(shù)，也會加劇對頂板的破壞或增大暴露面積，不利于頂板的安全管理。合理的施工工藝和爆破參數(shù)，能夠減少對頂板的爆破震動和破壞，從而達(dá)到頂板安全管理的目的。
1）合理布置采掘工程和施工循序
斷層構(gòu)造帶與礦體走向基本一直，施工工程沿著構(gòu)造方向布置，那么頂板受構(gòu)造控制就難以形成設(shè)計的輪廓，并且將構(gòu)造直接暴露出來，在頂板形成大的構(gòu)造及斷裂面，不利于頂板的安全管理；與構(gòu)造方向垂直布置工程，暴露構(gòu)造較小，便于頂板的安全管理。因此布置工程特別是采礦工程時，應(yīng)盡量與構(gòu)造面垂直布置。
后退式順序回采，特別是相臨進(jìn)路一幫為充填體，一幫為巖石實幫，一旦充填體一側(cè)不接頂，采取適當(dāng)?shù)拇胧⿲⒉唤禹敵涮铙w進(jìn)行木垛接頂，頂板暴露面積也能保證在設(shè)計的范圍內(nèi)，有利于頂板的安全管理。鑿眼爆破的順序也決定頂板的暴露面積，進(jìn)路采礦掏槽布置在進(jìn)路的中間能避免充填體一側(cè)的爆破破壞，減少尾砂的塌落，關(guān)鍵是爆破順序和裝藥量。
2）頂板控制爆破是解決采掘工程頂板最有效、主動的頂板管理方式
對于掘進(jìn)工程和進(jìn)路采礦工程要求的頂板形狀是不一樣的，掘進(jìn)工程頂板形狀要求為三心拱形，這種頂板形狀符合巖石的受力情況。而采礦工程是進(jìn)路采礦，頂板要求平整，以減少礦石的損失與貧化，但這種頂板的平整不利于頂板的安全管理，因此要求形成一個微拱形，既能保證頂板的安全又能確保少損失礦。
頂板的控制爆破參數(shù)必須達(dá)到如下要求：頂板眼距保持在70~80cm左右，超過100cm就不能達(dá)到控制的目的，頂板眼與上輔助之間的距離應(yīng)80cm左右；一般3m寬的規(guī)格：三心拱應(yīng)為6個頂眼，進(jìn)路要求平整，但也要求有個微拱形，頂眼應(yīng)為5個；頂板眼必須要求平直，并且必須保證中間的頂眼要比兩幫的頂眼要低。對于裝藥必須嚴(yán)格按照空氣間隔或空氣柱間隔進(jìn)行裝藥，裝藥量不能過大，一般對于2.0m深的頂眼較硬的南翼巖石裝藥量不得超過3支普通藥卷，里面2支中間一支，破碎一點的巖石裝藥量應(yīng)控制在一支到2支藥卷之內(nèi)，達(dá)到里面一支中間不放或一支；只有藥量減少，才能減少對頂板的爆破震動破壞，只要嚴(yán)格按照控制爆破的要求去施工，無論頂板巖石如何，肯定能夠減少對頂板的破壞，否則裝藥量過大，造成頂板的加劇破壞。從近幾年的爆破實踐情況來看，主要就是存在兩個問題，一個是頂眼間距過大，職工為了少打一個眼，再一個是頂眼藥量過大，有的一個頂眼藥裝達(dá)5~6卷，對頂板加劇了震動。
為了更加深入的推廣頂板控制爆破技術(shù)，確保頂板的安全管理，準(zhǔn)備試驗采用劈裂管光面爆破技術(shù)，頂板使用的炸藥為小直徑或藥卷上部為非爆破材料、藥卷下部為爆破材料。目的是在爆破時炸藥只對下部巖石產(chǎn)生破壞，對上部頂板巖石起到保護(hù)和緩沖作用。
3、預(yù)防為主，強(qiáng)化對頂幫的支護(hù)
對于頂板雖然采用了小的規(guī)格進(jìn)行施工，也采用了控制爆破技術(shù)，那些都是主動的保護(hù)頂板；但是頂板巖石比較破碎，必須采用嚴(yán)格的支護(hù)，對頂板的支護(hù)形式多種多樣，最根本的目的是保證頂板巖石不塌落。
管縫錨桿是我礦最主要的一種支護(hù)形式，錨桿長度為1.8m，現(xiàn)采用的網(wǎng)度為1.0×1.0m2一根，這種支護(hù)的網(wǎng)度符合錨桿間距為錨桿長度一半的要求，已在我礦的進(jìn)路采礦與掘進(jìn)工程中起到了一定的作用。
錨桿均應(yīng)垂直構(gòu)造，對于30°傾角的構(gòu)造，錨桿的角度60°左右最為合適，進(jìn)路采礦均是向主斷層方向所施工，錨桿隨著進(jìn)路施工的方向施工在50°~70°能夠滿足錨固要求，并且應(yīng)向兩幫方向傾斜；沿走向的工程，錨桿必須有個合適的角度，杜絕沿滑面或節(jié)理構(gòu)造而施工的現(xiàn)象，否則不但起不到支護(hù)作用，反而會對頂板造成破壞。對于頂板比較光滑的也必須采用合理的錨桿支護(hù)，因為頂板存在倒三角節(jié)理，即使控制的再好，頂板也有構(gòu)造節(jié)理，節(jié)理面中有泥質(zhì)，也極易隨震動或淋水而造成冒落。在施工錨桿時，不僅僅是垂直于節(jié)理面，必須將錨桿穿透三角節(jié)理，使危巖被錨固在好的巖體中或相臨進(jìn)路的頂板上方。
破碎的掘進(jìn)巷道，應(yīng)當(dāng)采用噴錨支護(hù)，甚至需要噴錨網(wǎng)支護(hù)。-110m中段四分段巷采用了噴錨支護(hù)，由于巖石的破碎，受爆破震動的影響，出現(xiàn)噴漿層脫落，頂幫又出現(xiàn)了新的隱患，對部分頂幫進(jìn)行金屬網(wǎng)支護(hù)再噴漿后，頂幫很牢固，勝于混凝土整體發(fā)碹支護(hù)。在主斜坡道-30m水平以下、-255m水平以下部分地段采用這種支護(hù)效果較好，金屬網(wǎng)必須被噴漿體全部覆蓋才能起到真正的作用。
木支護(hù)是采掘頂板管理的一種有效方法，在破碎的采掘巖石中，作為一種臨時的支護(hù)形式，采用木立柱或木棚支護(hù)，起到了有效的支護(hù)作用，但必須合格有效。
4、嚴(yán)格管理減少頂幫隱患
w頂幫控制的再好、采取的措施再得當(dāng)，雖然不能出現(xiàn)大的塌方，但如果人存在著各種僥幸心理和不安全行為，仍然會被浮石所傷害。特別是采掘迎頭范圍內(nèi)的沒有進(jìn)行噴錨支護(hù)的工程，頂幫的巖石是一個不穩(wěn)定狀態(tài)，每時每刻都在發(fā)生變化，有時一些倒三角巖石沒有發(fā)現(xiàn)，或撬幫問頂不細(xì)，當(dāng)自身的粘結(jié)力不足，便冒落，如果及時發(fā)現(xiàn)處理下來，會避免傷害。因此必須認(rèn)識到頂板的不安全狀態(tài)，嚴(yán)格管理，才能杜絕帶浮石作業(yè)現(xiàn)象，將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)。