綜采工作面上隅角頂板及瓦斯治理研究

張志勤

（山西焦煤集團嵐縣正利煤業有限公司，山西 呂梁 033500）

1 14-1201 綜采工作面概況

正利煤業14-1201 綜采工作面東鄰實煤，西鄰14-1101 工作面采空區，北鄰二采區集中軌道巷，南鄰礦界。工作面采長280 m，開采4-1 號煤層，煤層結構為0.71（0.13）2.32，煤層頂板為砂質泥巖和砂巖，底板為泥巖，下與4 號煤層平均距離為4 m。4-1 號煤層厚度為1.90～3.50 m，平均為2.34 m。

2 綜采工作面上隅角懸頂原因、危害及治理

2.1 綜采工作面上隅角懸頂原因及危害

該工作面掘進期間，為保證頂板支護強度，在靠近切眼近500 m 范圍內，先后采用柔性支護、多圈層錨索試驗，并進行全錨索支護，導致初采時上隅角頂板不易垮落，形成了一定的空頂面積，采空區空頂隨時有可能大面積垮落，引起瓦斯大面積涌出，對礦井生產安全構成威脅。

根據懸頂面積在上隅角三角區域的結構分析，得出造成懸頂的根本原因是支護強度超過所受的外載荷力。因此，減少外力的支撐和破壞頂板的完整性是控制頂板的有效措施，具體操作有：切除錨索，取消錨索對頂板的支護作用；采用外力來破壞頂板的完整性。

2.2 綜采工作面上隅角頂板治理

2.2.1 加強上隅角退錨管理

以最外一架超前支架前端為基準，利用退錨器，將最近一排錨索全部退去，然后依次退錨，破壞錨索對頂板的支護作業；因頂板下沉，導致錨索鎖具變形，無法退下鎖具時，利用水利切割器切割鎖具，退掉錨索，確保頂板及時垮落。

2.2.2 加強超前段預裂頂板

經過切割錨索，頂板仍不能下沉時，在最外一組超前架前端施工密集孔，破壞頂板完整性，預裂頂板；當密集孔不能預裂時，在超前段打深孔，利用深孔爆破、巖石產氣壓裂劑、高壓水力壓裂等新技術，破壞頂板完整性，確保頂板及時垮落。

3 綜采工作面上隅角瓦斯來源、危害及治理

3.1 綜采工作面上隅角瓦斯來源及分析

依據太原理工大學編制的《14-1201 工作面瓦斯治理方案》，14-1201 工作面預計最大絕對瓦斯涌出量為22.01 m3/min。該工作面在掘進時瓦斯涌出量為1.8 m3/min，局部區段最大瓦斯涌出量達到2.64 m3/min。14-1201 綜采工作面回采過程中，回采工作面瓦斯涌出以開采層為主、鄰近層為輔，其中開采層瓦斯涌出量占回采工作面瓦斯涌出量的52.4%，鄰近層瓦斯涌出量占回采工作面瓦斯涌出的47.6%。加之該工作面采長較大，且工作面內受斷層影響，工作面瓦斯絕對涌出量為7～9 m3/min，上隅角采用插管抽放方式治理瓦斯，抽放濃度（體積分數）為1.5%左右，抽放純量為2.7 m3/min，隨時有著超限的安全風險，嚴重制約著安全生產。

3.2 綜采工作面上隅角瓦斯治理措施

3.2.1 合理配風法

根據14-1201 工作面瓦斯涌出量，對工作面進行合理配風，盡量減少采空區漏風，進而減少采空區瓦斯向上隅角運移。必要時，調整主通風機風葉角度，適當增大總風量，使工作面上隅角瓦斯積聚風流與工作面主進風流的對流作用加強，促使上隅角瓦斯隨風流排出。

3.2.2 風障導風法

該方法屬于工作面上隅角治理瓦斯最常見的方法，具體來說是在工作面上隅角設置風障，將風障一頭緊貼進風流的煤壁、沿著工作面10～15 個支架懸掛，另一頭懸掛在上隅角，引導風流進入上隅角來稀釋該區域聚集的瓦斯。

3.2.3 調斜工作面切眼推進

及時調斜工作面切眼推進，保證工作面機頭超前機尾4～7 m，避免工作面上隅角風流形成渦流，利用工作面風流自然沖刷上隅角，稀釋該區域聚集的瓦斯。

3.2.4 控制采煤機割煤速度

嚴格控制采煤機割煤速度，當機頭1～30 號支架割煤時，機組司機必須將采煤機割煤速度控制在2 m/min 以內，割底板巖石時必須采取人工灑水，防止產生火花；支架工拉移機頭段支架時，必須減慢拉移速度，防止頂板突然垮落、擠出采空區瓦斯而造成瞬時瓦斯超限。瓦斯異常時，科隊干部要每班跟班，嚴格執行各項瓦斯專項治理措施，確保責任到人、落實到位、管控有效。

3.2.5 使用引射式瓦斯稀釋器

在回風順槽超前維護段吊掛引射式瓦斯稀釋器，引射器吸風口接伸縮式風筒，排放口設在T1 傳感器下風側5 m 以外，風筒末設在上隅角密集前，抽放上隅角瓦斯，以達到降低上隅角瓦斯的效果。

3.2.6 上隅角插管抽放法

沿回風順槽架設瓦斯抽放管路，利用瓦斯抽放泵對上隅角瓦斯進行抽排，使瓦斯濃度（體積分數）控制在0.6%以下。

3.2.7 低位裂隙孔抽放法

根據瓦斯治理情況，采用其他措施難以治理時，在工作面回采前，通過對采空區上覆巖石移動與瓦斯滲流研究確定鉆孔布置方式，在工作面回風順槽鉆場內沿著工作面走向的低位裂隙帶布置定向鉆孔，實現對裂隙帶瓦斯的充分抽放，降低回風工作面上隅角和回風流中瓦斯濃度，起到治理瓦斯的作用。

3.2.8 上隅角設專職瓦斯檢查員

14-1201 工作面回采期間，在上隅角設專職瓦檢員，專職負責上隅角及工作面機頭、超前維護段的瓦斯檢查，抽放管路、稀釋器、回風隅角風障使用管理工作，確保各項瓦斯治理措施落實到位，保證瓦斯治理到位，為工作面安全生產奠定基礎。

3.2.9 加強安全監測監控設備管理

工作面、回風巷及回風隅角安全監測監控設備必須嚴格按照規范進行吊掛、調校，確保能夠實時準確監測工作面、回風流及上隅角瓦斯濃度。

4 結語

在治理上隅角瓦斯的措施上，應首要掌握頂板情況及上隅角瓦斯主要來源和瓦斯積聚超限的原因，并在此基礎上，統籌安排部署，根據實際情況制定措施，合理控制上隅角的瓦斯，確保安全生產。

正利煤業14-1201 綜采工作面上隅角，面對空前的瓦斯治理難度，各級領導高度重視，在上隅角頂板治理上，通過采用常規退錨器退錨、水利切割退錨、密集孔預裂頂板、深孔爆破預裂頂板、巖石產氣壓裂頂板、高壓水力壓裂頂板等措施，避免了頂板大面積懸頂；在瓦斯治理上采用控制采機速度法、風障導風法、調斜切眼法、引射器抽排法、上隅角插管抽放法、低位裂隙抽放法、合理配風法、設專職瓦斯檢查員、加強監測監控等措施，有效地解決了上隅角瓦斯積聚超限問題，為安全生產奠定了基礎。