高瓦斯矿井坚硬顶板控制及瓦期防治措施.doc

高瓦斯矿井坚硬顶板控制及瓦期防治措施双鸭山矿业集团有限公司东保卫矿是高瓦斯矿井，该矿一采区左部41层顶板坚硬，周期来压明显，采面初次放顶及周期来压期间顶板管理相当困难，伴有采空区大量的瓦斯涌出，增加了采面安全管理的难度。针对这种情况，我们进行了专项研究，摸索出一套行之有效的办法，保证了采面的安全生产。 1 采区概况 东保卫矿一采区位于井田东翼，以200m水平为界上下山布置，上至煤层露头，下至370m水平。东西走向长度1200m，共有36、41两个主采煤层，煤层厚度1.71.9m，煤层倾角7°31°，平均20°。煤层发育稳定，地质构造中度复杂，顶板均为灰色细砂岩，底板均为灰色中砂岩。 一采区左部瓦斯含量较高，绝对瓦斯涌出量为4.8m3/min，工作面瓦斯量的大小与采空区活动有关。41层直接顶为III类稳定顶板，老顶为III级顶板，老顶来压强烈，周期来压严重。老顶初次来压及周期来压期间采空区瓦斯大量涌出，初次放顶时最高瓦斯涌出浓度达10%，周期来压时最高瓦斯涌出浓度达9%。 2 初次来压及周期来压期间瓦斯涌出机理及规律 在老顶岩层尚未断裂时，整个已采区由四周的煤柱支撑，顶板下沉量不大，随着工作而向前推进，顶板悬露面积逐渐加大，顶板压力增加，四周煤体逐渐被压酥、压裂，煤体里释放出大量的瓦斯。由于风流是沿工作面弧形流动的，靠工作面一侧风流速度大，到工作面四、五排支柱时风流速度逐渐减小，到采空区时风流速度极小，采空区内无风或微风，冲淡不了瓦斯，采空区上部和里部就成为瓦斯聚集的仓库。 老顶的压力通过直接顶作用于支架上，支架的支撑力通过直接顶对老顶进行控制。当老顶将要断裂、垮落前，采空区上方老顶弯曲下沉，煤壁内的支承压力达到最大，此强大的支承压力使直接顶及煤壁被剪切破坏。老顶悬露面积达到极限时，老顶断裂、垮落。垮落的直接顶及老顶挤占了采空区内瓦斯的存在空间，大量的瓦斯被挤出采空区，进入上隅角，导致初次来压期间采空区瓦斯大量涌出。 随工作面继续推进，老顶初次断裂后裂隙带岩石应力按照“稳定失稳再稳定”的变化规律，形成了周期来压。周期来压时，垮落的岩块同样挤占瓦斯的存在空间，使采空区瓦斯周期性地大量涌出。 3 初次放顶及周期来压的对策 一采区41层270m左面第一次放顶，经历了1个月的时间，工作面上头推进71m，下头推进65m，放顶面积较大，初次放顶十分困难。该面周期来压步距1725m，周期来压时局部顶板沿煤壁切断，对工作面支护的破坏十分严重。针对这种情况，我们采取了如下措施。 （1）合理设计采场支护，使采场支护具有足够的初撑力、工作阻力和可缩量。工作面选用单体液压支柱45排管理控制顶板，并保证有5%的备用支柱。初次放顶及周期来压期间，在软帮第一排上打设一排戗柱加强支护，防止推掌子。上下端头使用4对八根长钢梁支护，交替迈步前移。 （2）根据采面现场实际，决定放顶形式。一采区41层270m左面伪斜布置，初次放顶时采取调采方式，上端头调采，使上半部顶板先冒下来，依次逐段放顶。调采方法为扇形调采，即工作面溜子头不动，调溜子尾。调采时采用3短1长或4短1长的进刀方式。工作面每次推进一个整循环都要把煤壁采直，防止工作面煤壁出现“大肚子”弯。调采的同时打设信号顶子，用来观察顶板压力情况。信号顶子用直径16cm的圆木制作，中部砍5cm深的缺口。工作面推进6m后开始打设信号顶子，柱距30m，每隔7个循环打设一次，信号顶子不回撤。调采时必须注意，工作面调正后立即停止调采恢复正常推进，工作面不能调成里伪，防止上部顶板垮落到下部支柱上造成推垮型冒顶事故。结果工作面上部推进74m后上部顶板沿走向先冒落40m，顶板压力得到有效释放，实现了预期的放顶效果。 （3）加强现场管理，确保工程质量。矿成立初次放顶及周期来压领导小组，由生产矿长担任组长，总工程师担任副组长，生产科长、采煤工程师、采煤区区长、生产副区长、采煤区技术员、采煤段长、副段长任主要成员。负责跟班检查采面工程质量，出现质量问题及时监督整改；发现漏液、卸液单体支柱及时组织升井维修并及时补充不足部分；观察信号顶子及硬帮煤壁出现的来压预兆，提出初次来压及周期来压预报，并根据现场实际情况补充制定针对性安全技术措施；遇到险情及时组织作业人员撤出，确保初次放顶及周期来压期间安全生产。 （4）加强回柱放顶管理，防止回柱伤人事故。初次放顶及周期来压期间回柱十分困难，回柱放顶时始终坚持两人一组作业，实现两人联保。一人回撤，一人观察顶板，严禁单人冒险作业。回柱时，作业人员必须站在被撤支柱的斜上方，在一、二排支住间进行回撤。回撤的泄液钩绳长度不少于3m，回柱人员必须站在支架完整处，避免崩绳、崩柱、甩钩、断绳等事故发生。分段回柱时，必须坚持由下向上的原则，防止冒落矸石下滚伤人。回撤分段交界处最后几根支柱及处理埋压支柱时，必须打好护身支住，坚持先打后撤的原则。 4 顶板来压期间采空区瓦斯的防治措施 （1）加强通风系统管理，防止风流短路。采区车场风门实现联锁，通车时一道风门打开，另一道风门关闭，保证通车时的采面正常通风。 （2）增加工作面新风量，防止瓦斯积聚。将工作面风量加大到410m3/min，并在上巷设风机吹上隅角，加大风量冲淡并及时带走瓦斯。 （3）加强采区瓦斯监测，防止瓦斯超限。工作面设专职瓦检员，班班看守，跟机检查槽口及上隅角瓦斯情况，发现一次瓦斯超限奖励30元。通风科、安监科设专人抽查瓦检员上岗情况，防止瓦检员漏检与假检。值班段长、瓦检员、入井干部都携带便携式瓦斯检测仪，上隅角悬挂一台便携式瓦检仪，回风道设瓦斯断电仪，作业人员配备报警矿灯，瓦斯超限及时组织作业人员撤出工作面。 （4）加强机电设备管理，防止电器失爆。机电科设专职防爆员，检查机电设备防爆情况，发现失爆设备及时维修、更换。采区供电实现“三专两闭锁”即双电源供电，专用变压器、专用供电线路、专用开关，风电、瓦斯电联锁。 （5）加强放炮管理，防止放炮事故。放炮必须使用水炮泥、炮泥和乳化炸药。严格执行“三人放炮制”和“一炮三检制”。 （6）加强入井检查，严禁携带烟火。入井人员必须带自救器，无自救器禁止入井。对入井人员一律检查，发现携带烟火者，罚款一万元。 经过长期的探索，东保卫矿摸清了一采区的坚硬顶板及采空区瓦斯活动规律，总结出一整套坚硬顶板管理及高瓦斯控制办法。目前该采区的200m标高以上部分已采完，下山部分36层采至270m标高，41层采到320m标高，没有发生顶板及瓦斯事故，保证了安全生产。 （郎峰岐 蔡雷 林显玉 张庆平）5