大水頭煤礦高瓦斯易燃綜放工作面快速回撤技術實踐

金世虎 趙亮宏 師軍卿 武竣身

（甘肅靖遠煤電股份有限公司大水頭煤礦）

自燃厚煤層綜放工作面回撤期間存在采空區遺煤多、漏風大，與鄰近采空區連通風險，煤層自然發火風險高［1-4］，作業環節復雜、設備影響較多、勞動組織不能充分得到發揮［5-8］等問題，導致設備回撤周期長，工作面回撤過程存在較高發火風險［9-10］。根據大水頭礦臨近工作面回撤期間CO 變化曲線顯示、工作面回撤至20～25 d時，架后CO 氣體呈現逐步升高趨勢，超過自然發火指標臨界值，為有效避免最短發火期限（21 d）。通過超前謀劃，合理組織、優化回撤期間防滅火工作流程，實行分階段、多措并舉的綜合防滅火治理思路，提出“六提前”、“三優化”、“六創新”、“五強化”、“四同步”、“五實行”等管理手段，以期有效避免了以往回撤周期長，自然發火隱患等問題發生。

1 礦井概況

大水頭煤礦為甘肅靖遠煤電有限公司所屬的年產2.00 Mt 的大型礦井，自然發火期3～6 個月，有最短21 d 發火的歷史，為Ⅰ級自然發火危險程度礦井。煤塵具有爆炸性，爆炸指數33.42%。2021 年實際產量2.20 Mt，2021 年礦井瓦斯等級鑒定相對瓦斯涌出量10.28 m3/t，絕對瓦斯涌出量41.06 m3/min，為高瓦斯礦井。可采煤層（一層煤）瓦斯含量8～10 m3/t，呈現東高西低的特征，瓦斯壓力0.35～1.48 MPa，煤層透氣性系數1.11～4.66 m2/（MPa2·d）。

2 東104綜放工作面概況

2.1 煤層賦存條件

大水頭煤礦東104 綜放工作面位于1180 水平東一采區西翼，工作面標高1 175～1 211 m，運輸順槽設計走向長575 m，回風順槽設計走向長590 m（一段回風長210 m，二段回風長380 m），可采走向長507 m，一段切眼傾斜長80 m，二段切眼傾斜長40 m，面積51 331.35 m2。工業儲量88.6萬t，可采儲量82.3萬t。

2.2 通風系統及設備情況

東104 工作面采用一進一回的U 型通風方式，工作面配風量924 m3/min，工作面回采期間采用順層鉆孔，高位抽采定向鉆孔及上隅角埋管抽放等方式聯合抽采，絕對瓦斯涌出量8 m3/min 左右，工作面共安裝83副支架。

3 東104綜放工作面回撤技術

3.1 管理“六提前”

（1）提前召開動員會。工程施工前，精心組織班組長以上人員召開動員會，對回撤工作進行動員部署。會上對本次回撤工作提出了“安全、干凈、整潔、高效、快速”的總體要求，同時隊上根據礦領導總體安排，進一步對管理人員提出“心、行、新”的工作要求：“心”就是全隊上下心往一處想，勁往一處使，凝聚人心，提振士氣；“行”就是全員行動，隊長、書記帶頭帶班，身體力行，提高職工勞動積極性；“新”就是有新思路、新創舉、使用新工藝、新技術。

（2）提前對巷道進行加固。工作面末采前對超前150 m 動壓影響區采用錨網（索）加固，并對交叉點大跨度段采用沿巷道走向布置工字鋼梁配合錨索進行加固支護，避免了末采掛網回撤期間，巷道受采動影響而造成大面積收斂變形而影響設備運輸。

（3）提前調整工作面。工作面進入末采階段后，根據兩道底鼓變形情況，提前對運輸順槽、回風順槽標定腰線，全斷面下底；將工作面65#支架機尾段調整為同一坡度，為機尾段形成平車場創造了條件；將工作面65#支架機頭段調整成同一坡度，為回撤通道內滑道鋪設創造了有利條件。

（4）提前規劃運輸線路。優化設備回撤方案，前期進行模擬試驗，從104回風順槽回撤的設備使用電機車直接運輸，極大地減少了東運下卡軌車的運輸量，降低了安全風險，同時有效節省了運輸時間。

（5）提前安設各類安全設施。施工隊提前謀劃，標點定位，將運槽、回風各起吊點起吊裝置提前安裝到位，提前將回撤用的絞車信號系統等安全設施進行完善。由于各項工作準備充分，在設備回撤時直接使用，沒有造成窩工浪費，提高了工效。

（6）提前制定考核辦法。為保證工作面設備回撤安全高效完成，施工隊結合近年來綜放工作面設備回撤經驗，制定了工作面末采回撤計件考核辦法，對末采掛網及設備回撤每一道工序進行定性、定量考核，更好地將“按勞分配”和“按安全要素、技術要素分配”相結合，不僅大大提高了職工勞動積極性，并且提升了職工個人和班組整體的安全責任意識。

3.2 生產工藝“三優化”

（1）分類施策，優化掛繩工藝。工作面末采掛網時，改變以往鋼絲繩懸掛工藝，將鋼絲繩懸掛在網茬處，將網茬與鋼絲繩一起聯結，既減少一道聯繩工藝，又補強了網茬處的支護薄弱環節；最后一網設計2 根鋼絲繩，間距200 mm，作為點柱、木垛的支撐線，有效解決了點柱柱頭處容易破網扯網問題，增強回撤通道整體支護效果。本次掛網使用了直徑26 mm鋼絲繩，相比較以往使用直徑18 mm 鋼絲繩，支架回撤后通道整體支護強度得到明顯加強。

（2）優化掛網工藝。為確保進網順利，每2 個支架施工1 根壓網提繩錨桿；工作面掛第2 網改用8#鉛絲金屬網，有效解決了第2 網容易撕裂漏煤的問題；將第11 網由原來的8#鉛絲金屬網改為12#金屬網，既方便施工頂錨桿，又減輕了聯網時職工勞動強度。

（3）優化特殊區域支護。為解決后溜和端頭架回撤時上下端頭跨度大、支護強度不夠問題，從第8網開始上下端頭每網架設1 根6 m 長工字鋼梁，鋼梁一端搭在支架頂梁上，另一端使用?17.8 mm×7 200 mm 錨索錨吊固定，有效解決了上、下端頭大跨度支護困難、需用木垛多的問題。

3.3 設備管理“六創新”

（1）支架運輸方式創新。將回撤通道內軌道運輸方式改為滑道運輸方式，滑道采用斜口連接式，減少了錯差卡掛現象；支架抽架轉向后直接穿滑靴上滑道，用牽引絞車拉至回撤通道上口裝車點，相比軌道運輸，減少了裝車平臺，節省了時間和人力；支架在滑道上運輸時幾乎貼底板運輸，比較平穩，相比較軌道平板車運輸，避免了掉道翻車的風險，安全性有效提高。

（2）起吊裝置創新。設計加工臨時起吊裝置，起吊裝置由礦車專用連接三環配合?50mm 圓鋼制作，用4根錨桿固定，既可以固定在巷道頂部用于起吊作業（圖1），又可以固定在巷道幫部用于拴掛導向滑輪，拉移大件設備；將支架的起吊方式由以前的倒鏈起吊改為液壓起吊，液壓起吊裝置采用2個油缸加工制作，配置操作臺和液控單向鎖，操作簡便，裝車時只需要1人操作閥組，2人協助微調支架落車點進行，使裝車方便、快捷、安全、高效。

（3）軌道變軌方式創新。由于滑道和軌道的軌距不同，不能直接對接，為裝車運輸方便，設計加工了滑道和軌道組合特殊軌道，使支架從滑道拉移至裝車點起吊后，平板車可從軌道直接進入支架正下方裝車，減少了滑道和軌道變軌環節，降低了職工勞動強度，縮短了作業時間，提高了安全性。

（4）刮板鏈裝鏈方式創新。以往刮板鏈裝鏈在皮帶機頭裝車點需要人工大量拉移，采用刮板鏈裝車時，施工隊有效利用現場環境，在運輸順槽皮帶機頭設計加工裝鏈滑板，刮板鏈通過膠帶輸送機輸送至滑板上，然后順滑板直接進入車內，快捷高效，省力省時，該項設計創造了單班裝鏈13車的紀錄。

（5）設計道頭滑板創新。在道頭處設計加工溜槽裝車專用滑板，有效解決了道頭處溜槽拉移時卡掛問題，方便溜槽裝車，并避免了拉移溜槽時道頭推煤，大大降低了職工勞動強度。

（6）回撤絞車固定方式創新。絞車入井前在底座周圍焊接5 個固定鉤環，四角焊接戧壓柱固定座，對絞車采用地錨加壓柱固定方式（兩戧兩壓），并在絞車尾部打地錨加裝防跑保險繩；底板松軟或滲水無法打注地錨特殊情況時，采用兩戧兩壓，四角、尾部斜拉錨鏈的方式固定。按礦標準件加工專用安全防護網，可重復使用，減少了人工和材料的浪費。由于安裝回撤的設備質量大，容易導致鉤頭雞心環變形，在雞心環內側加工焊接了撐板，解決了雞心環受力容易變形的問題。

3.4 滅火管理“五強化”

（1）強化堵漏鎖風。工作面末采回撤期間在上、下隅角碼設雙層煤袋墻并對墻體噴漿封閉，在下隅角掛設30 m 導風障，引導風流避開下隅角，減少采空區漏風量。

（2）強化插管注氮及噴漿封閉。通過對采空區采取預埋管和工作面插管注氮的方式向采空區進行全面注氮，有效降低采空區氧氣含量，抑制采空區遺煤自然發火。同時在工作面后部刮板輸送機回收結束后，及時對支架尾梁后部煤體進行噴漿封閉，并在端頭架、過渡架回撤后進行二次噴漿封閉，進一步減小采空區漏風量。

（3）強化控制風量。工作面風量由回采期間的900 m3/min 逐步降為回撤時600 m3/min 左右，有效減小采空區漏風帶寬度，加強人工觀測和束管氣樣分析預測預報，在CO 濃度升高區域及時補充插管注氮，保證防滅火管控措施精準實施。

（4）強化控制抽放。根據工作面上隅角瓦斯和CO 濃度變化情況，合理控制上隅角預埋管及高位定向鉆孔抽采，確保工作面各項氣體平穩涌出，有效杜絕氣體超限。

（5）強化超前灑漿。在日常灌漿措施的基礎上，提前在東104 回風聯巷、東104 運槽施工高位注漿鉆孔，對工作面上下隅角、架后采空區易漏風氧化點超前進行間歇性灌漿，杜絕采空區遺煤氧化。

3.5 勞動組織“四同步”

工作面回撤期間作業人員按照小組分工，每組配備帶班人員，在運輸順槽和回風順槽實現了“四同步”作業，加快了工作面回撤進度。

施工回撤通道期間，回風順槽同步回撤后部刮板輸送機，縮短工期2 d；回風順槽回撤前部刮板輸送機期間，運輸順槽同步回撤設備列車、轉載機落地段及破碎機，縮短工期2 d；回撤通道滑道、穩固絞車期間運輸順槽同步回撤端頭前架及3副過渡架，縮短工期2 d；回風順槽回撤基本支架期間,運輸順槽同步回撤端頭后架、轉載機懸空段及膠帶輸送機，縮短工期3 d。

3.6 安全管理“五實行”

（1）實行項目管理制。成立回撤領導工作專班，抽調6名經驗豐富的部室長專職現場跟班，并適時召開工作協調推進會，綜合協調工作面設備回撤各環節工作，確保安全有序回撤。

（2）實行信息共享制。建立跟班人員微信群，進行每班視頻、語音、圖片“三匯報”，并在回撤通道上口安裝攝像頭，實時對工作面回撤進度和存在問題進行重點監控。

（3）實行現場確認制。回撤期間，大件運輸車輛均實行掛牌管理制度。裝車人、驗收人現場簽字確認，交接時相互簽字確認，同時規定交接時必須對車輛固定螺栓、鋼絲繩再次緊固，確保運輸安全。

（4）實行工作流程制。工作面抽架、支架轉向、起吊裝車、運輸等工序均制定了操作流程，并懸掛在作業現場，方便現場操作。

（5）實行專業隊伍管理制。專門抽調掘進隊施工回撤通道，讓專業的隊伍干專業的事，保障施工進度和質量。

4 結論

大水頭煤礦東104 綜放回撤工作面堅持源頭治理、關口前移、分類施策、設備創新等協同防治原則，治理災害過程向源頭控制轉變，實現了人、機、環、管深度融合，為工作面安全高效回撤奠定基礎。從前期巷道加固到工作面末采坡度的調整，從隊伍部署到施工人員的優化，從回撤方案制定到設備設施的創新加工，從工作任務量化考核到工程質量細節管理，從現場安全責任落實到流程化規范化操作，摒棄傳統工藝，吸納先進技術，實行分階段，實施“六提前”、“三優化”、“六創新”、“五強化”、“四同步”、“五實行”等管理方法，提高了生產功效，精準施策，加快了設備回撤速度，從根本上解決了因回撤速度緩慢而采空區自然氧化的風險，杜絕了防滅火管理的盲目投入，實現了工作面高效安全回撤封閉，通過回采工作面災害協同治理與設備回撤的有效銜接，為高瓦斯易燃綜放工作面快速回撤提供了實踐經驗。