孤島工作面安全高效回采綜合技術研究與應用

摘要：針對平煤股份十一礦戊9-10-16120孤島工作面高礦壓、易自燃、頂板堅硬、采空區瓦斯異常涌出問題，開展了強化支護、強制放頂、鄰近采空區抽放等綜合技術的研究和實施，最終達到安全高效的目的。

關鍵詞：孤島工作面 瓦斯防治 堅硬頂板 安全高效

1 工作面概況

平煤股份十一礦開采的戊9-10-16120綜采工作面位于一水平六采區西翼，采面走向長1640m，傾斜長198m，煤層厚度平均2.93m（含夾矸3.52m），煤層埋藏深度為642.71～707.33m。該采面南部為十一礦戊9-10-16100采面采空區和香山礦的戊9-10-22110采面采空區，北部為十一礦的戊9-10-16140采面采空區，屬于孤島工作面。

2 主要配套設備

3 回采綜合技術應用

3.1 兩巷孤島地應力防治問題

該工作面為孤島工作面，機風兩巷均受臨近采空區影響，巷道收斂變形嚴重。因此，在兩巷動壓區以外150m采取了復合支護，在原有的錨網支護基礎上增加36U支支護。加強支護強度的同時，對其巷道進行拉底落道，以保證巷道的通風、行人、運輸斷面要求。兩巷超前支護段，上、下幫采用DZ25～DZ28型單體液壓支柱配合HDJA-1200鉸接頂梁沿走向各架設一排托棚，機巷靠轉載機0.2m處增加一排托棚，風巷距上幫單體支柱0.8m處增加一排托棚，保證機風兩巷三排超前支護不低于20m。風巷移動式泵站后，沿巷道沿走向中心采用DZ25～DZ28型單體液壓支柱配合HDJA-1200鉸接頂梁架設一排托棚。要求單體柱打成一條直線并聯鎖，頂梁全部鉸接，單體柱全部用防倒繩拴好，并使用道木代替原有的柱鞋，來增加單體柱受力面積，減少單體柱鉆底量，加強支護強度。風巷超前段下幫鋪設一部30m的40T運輸機，采用反拉的方式，將風巷超前段擴幫拉底的渣及時運至采面機尾，以減少工人維修拉底的勞動強度。

3.2 防止瓦斯異常涌出措施

由于該工作面為孤島工作面，機風兩巷均臨近采空區，因此，采用低負壓、大流量瓦斯抽放系統抽放上隅角瓦斯和機巷臨近采空區瓦斯。風巷敷設一趟Ф300mm的瓦斯抽放管道至工作面上隅角，在上隅角設置擋墻進行隔離，利用-440瓦斯抽放硐室中的型號為2BEC-42瓦斯抽放泵對該工作面上隅角進行埋管邁步抽放，其抽放量為80～105m3/min，瓦斯濃度在1.8～4.2%之間，最高抽放濃度達到5.2%。機巷敷設一趟4寸瓦斯抽放管道至工作面下出口，利用-440瓦斯抽放硐室中的型號為2BEC-

42瓦斯抽放泵對機巷臨近的戊9-10-16140工作面采空區進行埋管連續抽放，其抽放量達到6m3/min，瓦斯濃度為3%。

風巷外口、中部及上出口外10m處分別設置甲烷傳感器，以做到對風巷回風流中的瓦斯實時監控，實現瓦斯電閉鎖。當回風流瓦斯濃度≥0.6%時，會發出聲光警報。當回風流瓦斯濃度≥0.7%時，會自動斷掉采面及回風巷中所有非本質安全型電氣設備供電。當回風流瓦斯濃度≤0.5%時，才可以恢復采面及回風巷中所有非本質安全型電氣設備供電。上隅角要求每班必須懸掛一個便攜式甲烷監測儀，對上隅角瓦斯做到實時監測，動態管理。瓦檢員利用光學瓦斯檢查儀，重點檢查上隅角、采空區及支架架間瓦斯，及時與綜采隊現場人員溝通，將瓦斯積聚等事故消除在萌芽狀態，為安全高效生產提供有力必備的條件。

為有效提高上隅角瓦斯抽放含量，降低擋墻外上隅角瓦斯和回風流中的瓦斯濃度，為安全高效生產提供有利的條件，綜采隊專門成立督導小組，針對每班上隅角瓦斯管理進行專項檢查，以《戊9-10-16120工作面瓦斯治理專項安全技術措施》為基礎，確保每項技術要求落到實處，杜絕瓦斯超限事故，實現安全高效生產。

3.3 防治堅硬頂板采空區大面積懸頂問題

戊9煤層直接頂板以細砂巖為主，平均1.45m，老頂為中細粒砂巖，厚14.79m。屬于Ⅱ類中等穩定頂板，移架后頂板不易冒落，采空區頂板大面積懸頂，造成采空區瓦斯積聚，采空區一旦頂板大面積垮落后，會造成采空區的瓦斯大量涌出，加大回風流中的瓦斯濃度，使之超限。為避免此類事故的發生，采用YT28型氣腿鑿巖機，3.5m長鉆桿，“一”字形鉆頭打眼，每架一個眼，距前梁頭后300mm支架側護板間隙內打眼，眼深3.0m，間距1.5m，炮眼與頂板的夾角為85°。采用串聯正向爆破，裝藥量為每眼兩卷，采用分段裝藥，每次裝藥10個炮眼，一次裝藥一次起爆，嚴禁一次裝藥分次爆破。回采期間每推進3m，進行下一循環，直至直接頂垮落。

3.4 防治煤層自然發火問題

①上、下隅角每班堅持打擋風墻、吊掛擋風簾，減少工作面對采空區的漏風。

②回采過程中嚴格控制采高，盡量避免丟頂煤、底煤，如因煤層賦存狀態影響，部分地段需托頂煤回采時，必須在移架時用4分的水管向采空區灑水，以濕潤落入采空區的煤體。

③加強機巷注氮管路的保護，轉載機段的注氮管必須緊貼下幫落地，進行掩護，以防止拉移轉載機時管路被壓斷、擠壞，如發現斷管情況，要及時匯報處理。

④嚴格按照綜采工作面正規循環圖表作業，保證工作面的月推進速度不低于70m。

⑤加強機、風兩巷及上、下出口處的維修，兩巷與上、下出口高度不得低于1.8m，巷道斷面不得小于原設計斷面的70%，保證通風暢通，對巷道空幫、空頂處必須及時剎實封嚴。

⑥在風巷口以里10～15m處布置一個甲烷傳感器、一個溫度傳感器和一個CO傳感器，以監測回風流中的瓦斯濃度、溫度及CO濃度。

⑦瓦檢員負責對工作面上隅角及回風流中的CH4、CO濃度班班進行檢查，CO濃度較高期間每兩天取樣一次（CO濃度正常情況下每周一次），分析有關參數，并及時匯報。

3.5防治煤塵問題

綜采面產量大，相對產塵量也增加，因此必須采取綜合防塵措施，在風巷增加一臺增壓泵，實施煤壁淺孔注水，并能保證采煤機內外噴霧及架下水幕的正常使用，并按現場實際要求進行多次沖塵，消滅煤塵堆積現象，通過采取一系列綜合防塵措施，可使煤塵的危害得到有效控制。

4 回采工藝及勞動組織

4.1 回采工序流程

進刀方式為：端部斜切進刀割三角煤。

4.2 循環方式

多循環，循環進度為0.6m，日循環5個。

4.3 作業方式

“三·八”工作制作業。二班半采煤，半班準備，八小時工作制，全隊定員170人。

5 效果分析

①針對該面瓦斯涌出的特殊情況，研究瓦斯涌出規律，并通過抽放以及在回采工藝中找到瓦斯涌出的平衡點，最終解決瓦斯對生產的滯約。

②解決大采高孤島面應力集中對采面生產的影響，采用復合支護解決地應力問題。

③對該面堅硬頂板的特殊條件，總結出工作面周期來壓顯現規律，通過采取煤壁側強制放頂方案，以保證頂板在采空區側能隨采隨落，避免采空區的瓦斯異常涌出。

6 結論

通過在孤島工作面安全高效回采綜合技術研究與應用，經過從2012年1月到2012年10月回采實驗，證明在堅硬頂板大采高及孤島工作面的瓦斯異常涌出的影響的條件下，采用綜采技術是完全可行的，共出煤98.7萬t，平均月產在9.8萬t以上，最高月產達到了12萬t，回采率達到了95%以上，在同類礦中也是屈指可數。該工作面順利結束，標志著該項研究已獲得成功，是十一礦在孤島工作面安全高效回采綜合技術研究的重大突破，對我礦建設安全高效礦井，提高資源回收率、降低成本、提高綜合經濟效益有著重要意義。同時為其它礦區同類煤層的開采提供了可靠的技術依據，隨著其推廣應用必將會產生更加巨大的社會效益。

參考文獻：

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