綜采工作面上隅角懸頂分析及瓦斯綜合治理技術(shù)研究

郭王飛

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)侯甲煤礦，山西晉城048105）

1 概述

在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦的14-1201 綜采工作面中，其東、南、西、北相鄰的分別是實(shí)煤、礦界、14-1101工作面及集中軌道巷。且集中的軌道巷是二采區(qū)的。在該工作面中，總采長是280m，4-1 是需要開采的煤層，砂巖與砂質(zhì)泥巖構(gòu)成了煤層頂板，和下面的4號(hào)煤層相距4m，且距離是均值。該號(hào)煤層的厚度是1.90～3.50m，均值是2.34m。

2 分析綜采工作面上隅角懸頂

2.1 分析綜采工作面上隅角懸頂?shù)闹饕：εc原因

當(dāng)對(duì)14-1201 綜采工作面進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，由于要使支護(hù)頂板的強(qiáng)度增加，就在切眼附近大概500m 區(qū)域中，首先采取柔性支護(hù)、后采取多圈層錨索試驗(yàn)，來實(shí)施支護(hù)，且支護(hù)是全錨索的，這就造成開采初期的上隅角頂板垮落困難，進(jìn)而就有空頂面積形成了，垮落隨時(shí)會(huì)發(fā)生在其空頂，這樣就會(huì)涌出瓦斯，且面積比較大，就會(huì)威脅礦井的安全。

按照上隅角的懸頂面積在其三角區(qū)域的結(jié)構(gòu)所做的分析，發(fā)現(xiàn)，外載荷力小于支護(hù)強(qiáng)度導(dǎo)致懸頂?shù)漠a(chǎn)生。所以，將支承的外力降低與將完成的頂板打破是對(duì)頂板進(jìn)行控制的措施，且該措施是最有效的，以下就是詳細(xì)操作：把錨索切除，將錨索作用到頂板的力消除；選取外力把完整的頂板破壞。

2.2 綜合治理上隅角的頂板

2.2.1 將管理上隅角的退錨強(qiáng)度加強(qiáng)

將超前架中最外側(cè)的一架的最前部當(dāng)作基準(zhǔn)，退錨器的使用，可以退去距離其最近的所有錨索，繼而在按順序退錨，將頂板所受錨索的支護(hù)作用打破；由于頂板逐漸下沉，就會(huì)有形變發(fā)生在錨索的鎖具中，不能將鎖具退下時(shí)，可以選擇水利切割器對(duì)鎖具進(jìn)行切割，這樣就可以將錨索退下來了。

2.2.2 強(qiáng)化頂板的超前段預(yù)裂

在將錨索進(jìn)行切割之后，依然不能使頂板下沉，那么就要將密集孔施工到其超前架中最外側(cè)的一架的最前部，這樣頂板所具有的完整性就會(huì)被破壞，預(yù)裂頂板；若預(yù)裂無法由密集孔來實(shí)現(xiàn)，那么就要將深孔打設(shè)到超前段，充分使用新技術(shù)，來將頂板所具有的完整性打破，進(jìn)而保證頂板可以馬上垮落。

3 分析綜采工作面上隅角的瓦斯

3.1 分析綜采工作面上隅角瓦斯的主要來源

按照《14-1201 工作面瓦斯治理方案》中得知，該工作面的瓦斯的絕對(duì)涌出量最大值預(yù)計(jì)是22.01m3/min，且該方案是由太原理工大學(xué)所編制。當(dāng)掘進(jìn)14-1201工作面時(shí)，一般瓦斯的涌出量是1.8m3/min，各部區(qū)域的瓦斯涌出量最大在2.64m3/min左右。在回采該工作面時(shí)，其瓦斯涌出最主要的是開采層，其次就是臨近層，就瓦斯涌出量而言，開采層、臨近層與回采工作面的比大概是0.5∶1、0.48∶1。而且，14-1201 工作面有比較長的采長，還有斷層對(duì)工作面有很大的影響，該工作面絕對(duì)瓦斯涌出量是7～9m3/min，插管抽放措施被上隅角所使用，主要用作對(duì)瓦斯進(jìn)行治理，體積分?jǐn)?shù)、抽放純量分別是1.5%、2.7m3/min，安全風(fēng)險(xiǎn)的超限隨時(shí)會(huì)發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)的安全性有很大制約。

3.2 治理綜采工作面上隅角瓦斯的主要措施

3.2.1 合理配風(fēng)措施

按照該工作面實(shí)際的瓦斯涌出量，將合理配風(fēng)措施使用到該工作面，這樣就最大可能地將采空區(qū)存在的漏風(fēng)量降低，就可以使采空區(qū)中的瓦斯移動(dòng)到上隅角的量下降。若有需要，可以對(duì)主通風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量與風(fēng)葉所具有的度數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將風(fēng)流所產(chǎn)生的對(duì)流加強(qiáng)，推動(dòng)上隅角瓦斯會(huì)與風(fēng)流一同排出來。

3.2.2 風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)措施

在其上隅角對(duì)瓦斯進(jìn)行治理的措施中，普遍使用的是風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)措施，詳細(xì)工作步驟就是，將風(fēng)障設(shè)置到上隅角，并風(fēng)障的兩頭分別連接的是上隅角與風(fēng)流中的煤壁且懸掛于支架上，支架的數(shù)量是1015個(gè)，這樣就會(huì)將風(fēng)流引到上隅角，進(jìn)而來將聚集到此處的瓦斯稀釋。

3.2.3 工作面調(diào)斜推進(jìn)切眼

該措施的使用，可以確保其機(jī)頭要比機(jī)尾超前4～7m，防止有渦流形成于其上隅角，上隅角會(huì)被工作面中的風(fēng)流所沖刷，進(jìn)而來將聚集到此處的瓦斯稀釋。

3.2.4 采煤機(jī)的割煤速度的控制

對(duì)采煤機(jī)所具有的割煤速度進(jìn)行控制，在機(jī)頭的前30號(hào)支架進(jìn)行割煤期間，一定要嚴(yán)格控制其割煤速度，一定要小于2m/min，在對(duì)底板的巖石進(jìn)行切割時(shí)，一定要灑水且灑水的是工人，避免有火花產(chǎn)生；當(dāng)機(jī)頭區(qū)域支架被支架工進(jìn)行拉移時(shí)，拉移的速度一定要降低，避免有垮落出現(xiàn)在頂板、采空區(qū)的瓦斯被擠出而導(dǎo)致瓦斯瞬時(shí)超限。當(dāng)瓦斯不正常時(shí)，所有治理瓦斯專項(xiàng)的措施需要每班跟班執(zhí)行的，進(jìn)而明確每個(gè)人的責(zé)任。

3.2.5 引射式瓦斯稀釋器的應(yīng)用

將引射式瓦斯稀釋器吊掛到回風(fēng)順槽的超前維護(hù)區(qū)域，風(fēng)筒與其吸風(fēng)口相連接，且風(fēng)筒是伸縮式的，在比T1傳感器的下風(fēng)一側(cè)大5m的位置設(shè)置排放口，在沒有將風(fēng)筒設(shè)置到上隅角密集時(shí)，就要對(duì)上隅角的瓦斯進(jìn)行抽放，進(jìn)而使上隅角的瓦斯下降。

3.2.6 插管抽放上隅角的措施

順著回風(fēng)順槽來對(duì)瓦斯抽放管路進(jìn)行架設(shè)，上隅角的瓦斯會(huì)被瓦斯抽放泵所抽排，因而，降低了瓦斯?jié)舛龋⒖刂频降陀?.6%。

3.2.7 抽放低位裂隙孔措施

按照瓦斯治理的真實(shí)狀況，在采取別的措施也無法治理時(shí)，當(dāng)回采工作面之前，經(jīng)過研究瓦斯的滲流與上覆于采空區(qū)巖石的移動(dòng)，就明確了布置鉆孔的方式，將定向鉆孔布置到回風(fēng)順槽低位裂隙帶中，且低位裂隙帶的走向與工作面的走向相同，使裂隙帶瓦斯抽放的更充分，使回風(fēng)流與上隅角的瓦斯?jié)舛冉档停雇咚怪卫淼男Ч鰪?qiáng)。

3.2.8 將專職瓦檢員設(shè)置于上隅角

在回采該工作面時(shí)，將專職瓦檢員設(shè)置到上隅角，該檢查員主要檢查的就是瓦斯，且瓦斯是超前維護(hù)段、工作面機(jī)頭與上隅角，經(jīng)過使用回風(fēng)隅角風(fēng)障、稀釋器與抽放管路，保證所有治理瓦斯的措施都進(jìn)了落實(shí)。

3.2.9 加強(qiáng)管理安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備

以安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備的有關(guān)規(guī)范為基礎(chǔ)，來調(diào)校、吊掛回風(fēng)隅角、回風(fēng)巷、工作面的安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，保證對(duì)上隅角、回風(fēng)流、工作面中的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測的更加準(zhǔn)確。

4 結(jié)束語

在上述幾項(xiàng)瓦斯治理措施中，第一步需要了解的就是頂板的真實(shí)狀況與導(dǎo)致上隅角產(chǎn)生、超限聚集的原因，以此為基礎(chǔ)，來部署與安排，按照真實(shí)狀況來對(duì)措施進(jìn)行制定，對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行控制，使生產(chǎn)更加安全。

該工作面的上隅角需要對(duì)不易治理瓦斯這一難題進(jìn)行面對(duì)，這一難題也得到了所有領(lǐng)導(dǎo)的重視，當(dāng)治理上隅角頂板時(shí)，通過使用高壓水力壓裂頂板、密集孔預(yù)裂頂板及退錨器退錨等措施，防止了有懸頂出現(xiàn)在頂板且面積比較大；當(dāng)對(duì)瓦斯進(jìn)行治理時(shí)，通過使用監(jiān)測監(jiān)控的加強(qiáng)、專職瓦斯檢查員的設(shè)置、合理配風(fēng)、抽放低位裂隙、插管抽放上隅角、引射器抽排、調(diào)斜切眼、風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)、控制采機(jī)速度等措施，可以很好將積聚于上隅角的瓦斯超限的這一難題解決掉，使生產(chǎn)更加安全。