透水、瓦斯爆炸、顶板冒落……在不断发生的煤矿事故中，“顶板事故”这一字眼频频出现，由此造成的伤亡后果让人触目惊心。

    北京市科委可持续发展科技促进中心工程师陈晓波表示:“顶板事故是指在井下采煤过程中，顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故，是煤矿生产中的主要灾害之一。”

    为减少煤矿生产中顶板事故造成的危害，实现“科技兴安”，北京市科委设立科技项目“煤矿顶板管理系统研究”。近日，该课题顺利通过验收，目前该成果已经在北京昊华能源股份公司所属的三家煤矿试运行，效果良好。

    煤矿重大事故六成皆因岩层“顶板”

    顶板并非指煤矿巷道内支护的横梁，而是指煤层上部的岩层，在实际挖采工作中，随着掘进工作面的不断向前推进，顶板暴露面积也随着加大，致使顶板经常出现弯曲、下沉、裂隙、掉渣、冒落等，极易造成生产停顿甚至人员伤亡的严重事故。

    据北京昊华能源股份公司技术人员介绍，顶板事故发生有多方面原因。如地质因素，巷道围岩松软或极易风化；巷道通过断层、褶曲等构造变动剧烈地带，岩层破碎等。

    设计不合理也会引发顶板事故，如巷道位置选择不当，处于松软岩层中；支护形式与结构不合理，不足以承受地压等。

    施工不当也是引发顶板事故的重要原因，如对巷道穿过松软岩层缺乏准备；施工措施不当或错误；不是一次成巷，围岩暴露时间过长，造成风化、松动，引起塌冒。

    大面积的顶板在极短时间内冒落，不仅对回采工作面支护产生严重的破坏，而且把已采空间的空气瞬时压迫排出，形成狂风，对附近巷道甚至矿井破坏极大，极易造成人员伤亡。

    技术人员指出，在煤矿生产中，顶板事故常常防不胜防，该事故发生的比例和频率均居各类煤矿事故前列，煤矿生产中重大事故60%以上皆由顶板事故引起。

    集成多种监测手段可远程控制

    陈晓波介绍，国内外对顶板的监测和管理大都采用单一指标的观测及分析系统，观测范围有一定的局限性，因此建立一套综合的煤矿顶板安全管理系统迫在眉睫。

    为此，2006年北京市科委设立了科技项目“煤矿顶板管理系统研究”。课题组研发出了高应力冲击灾害电磁辐射监测预警系统、区域性微震监测系统、常规矿压监测系统；并完成了顶板管理各子系统软件集成，包括顶板安全管理集成平台、短信预警平台、实时趋势显示平台。

    其中区域性微震监测系统，可以提供监测到的矿震信号和其它干扰信号的波形图。具有自主知识产权的顶板隔层仪、压力传感器、数据采集仪及网络通讯接口等设备，实现了井下现场数据显示、报警以及监测数据自动记录存储等功能。

    煤矿顶板电磁辐射监测预警系统，能采集数据并迅速处理，一旦有顶板异常情况，将及时报警，使正在作业的人员随时掌握顶板的安全状况。

    陈晓波说，任何一台有权限的电脑都可看到上传的图片和数据，从而实现信息查询及浏览，并能集中发送预警信息，实现远程控制。

    已成功应用京西煤矿顶板安全监测

    “煤矿顶板管理系统”已应用到北京煤矿生产中。陈晓波解释说，北京京西煤矿的煤层顶板具有分层厚度大、来压步距大、来压显现强烈等特点，一旦顶板冒落及老顶来压对矿井的安全生产构成极大的威胁。因此，对顶板进行监测和安全管理极为重要。

    北京昊华能源股份公司所属的三家煤矿率先试运行，据其负责人介绍，顶板管理系统建立以来共对71个工作面进行了监测，其中常规矿压监测了37个工作面、电磁辐射监测了24个工作面、还监测了10个综采工作面，监测预报准确率达到100%。

    “项目应用后，因顶板事故造成的伤亡人数大幅下降。”陈晓波说，2003年至2005年，北京京西煤矿仅单柱壁式回采面就发生了4次顶板事故，但自从实施煤矿顶板管理系统在线监测以来，所有监测的工作面没有再发生顶板伤亡事故。

    在近日召开的项目验收会议上，专家组认为，“煤矿顶板管理系统”课题组的研究成果在顶板灾害监测集成研究方面达到了国际领先水平，在我国众多煤矿中具有广阔的应用前景。