大采長大傾角高突煤層綜采技術的研究與實踐

魏克強 趙楷棣 劉 石 張 林 時帥帥 王秀峰

(平頂山天安煤業股份有限公司六礦 河南平頂山 467091)

一、問題提出

平煤股份十二礦為了建設雙高礦井，提出了“一礦一井一區一面，年產140萬t，建設國家級安全高效礦井”的目標，但該礦屬高突礦井，歷史上多次發生瓦斯突出，隨著礦井產量的提高，生產采區的進一步減少，接替緊張，單進單產較低，成為制約礦井發展的“攔路虎”，為此，該礦首次進行了突出大傾角煤層大采長綜采技術研究和實踐，并取得了成功。

二、試驗工作面基本情況

試驗首采的己15－17150工作面，煤層傾角為21～40°，平均為28°，平均埋深為520m，頂底板均為砂質泥巖，構造簡單，瓦斯壓力為1.49 MPa，瓦斯含量為12.5m3/t。該工作面設計可采走向長度為1100m，采長為252m，煤厚為3.2～4.0m，可采儲量為105萬t；機、風巷凈巷斷面為12.6 m2。計劃月產為10萬t，由于受己15煤層及鄰近層瓦斯涌出影響，經計算分析絕對瓦斯涌出量為30.783m3/min，月產每增加1萬t則絕對瓦斯涌出量增加2.5m3/min。

三、“七抽一注”工作面瓦斯綜合治理措施及效果

巷道在掘進過程中每隔20m在一側施工一個鉆場，鉆場內布置6個抽放鉆孔，施工后聯網抽放，分兩排布置，孔深45m，孔徑75mm，鉆孔控制巷道輪廓線外6m。

為確保工作面回采前的瓦斯預抽率，沿機、風巷煤壁預抽鉆孔布置為雙排三花眼，孔間距為3m，孔徑為89mm，孔深為80～120m（見附圖1、2）。

圖1 工作面預抽孔布置

圖2 交叉孔布置示意圖

在回采過程中加強邊采邊抽的管理，特別是距工作面5～15m卸壓范圍內抽放鉆孔的抽放管理，其抽放瓦斯量是其它本煤層鉆孔的10～15倍，可有效降低工作面回采過程中的瓦斯涌出。

在風巷每隔80m施工一個高位水平鉆場，每個鉆場內施工5-6個高位水平鉆孔，孔深100m，開孔孔徑94mm，終孔徑75mm，用于解決工作面回采過程中采空區的瓦斯涌出，高位水平鉆孔單孔抽放瓦斯濃度達25%～40%，單孔抽放瓦斯純量達到1～1.5m3/min，高位水平抽方鉆孔布置見圖3、圖4。

圖3 高抽巷鉆孔布置示意圖

圖4 高位鉆孔剖面圖

采用大管徑玻璃鋼管抽放上隅角瓦斯，同時對工作面上下隅角進行封堵并吊掛擋風障，防止采空區側瓦斯溢出，并將本煤層鉆孔和高位水平鉆孔的抽放管路分別接在井上、下抽放站系統上，實現回采工作面瓦斯分源抽放。

為減少采空區向其它工作面涌出瓦斯，在回采工作面回采結束后進行采空區瓦斯抽放，該抽放管路在工作面回采至停采線100～150m時，在工作面風巷鋪設一趟抽放管路，并隨工作面回采向外鋪設，工作面回采結束密閉后進行抽放，抽放濃度達30%～50%，抽放純量達2.5～4m3/min。

工作面每隔3m施工一個淺孔抽放孔，孔深7m，孔徑89mm，煤機通過后及時封孔聯網抽放，保持工作面24h不間斷抽放，保證抽放效果，減少割煤時煤體瓦斯含量。

對抽后煤壁淺孔實施注水，每孔注水量不低于300kg，用于置換和釋放瓦斯。

該工作面回采過程中絕對瓦斯涌出量達30.57m3/min，抽放瓦斯量20m3/min，該面在配風1500m3/min情況下，實現平均月產10.2萬t。

四、合理配置設備，充分發揮設備效能

只有設備選型合理才能充分發揮大采長、大采高工作面優勢。按月單產不低于10萬t的目標，按1：1.2的生產能力系數逐級選擇采煤機、運輸機、液壓支架、乳化液泵站等配套設備。選用高強度大功率的設備，減少了機電事故，提高了正規循環率。選用選型高工作阻力支架，并對側護板和閉幫板進行加厚，充分發揮系統的整體效能，實現工作面高產穩產。

五、堅持礦壓監測，有效指導生產

掌握工作面頂板來壓規律能有效指導工作面安全生產。在工作面均勻布置10條監測線，上下端頭各一條，工作面均勻布置8條，采用圓盤自記儀和先進的紅外式礦壓監測系統，每間隔3～4d到井下取一次數據，并及時對觀測資料進行統計分析，及時掌握大采長、大采高、大傾角工作面礦壓顯現特點，指導工作面回采高度和推進度。

六、強化技術管理，確保安全生產

（一）大傾角綜采管理關鍵是工作面支架的防傾倒

采取以下方法：

加強頂板管理，防止頂板出現臺階，并采取追機拉架，帶壓擦頂移架，及時控制頂板，嚴防支架頂梁上方出現掉頂空頂現象，采用從下往上拉架或分段從下往上拉架的拉架順序，并及時調架，發現支架有傾倒現象時及時調整，并嚴格按“三直一平”進行管理。

提高支架的初撐力，采用RB315/31.5高壓泵，支架采用直徑32mm總進回液管路，減少泵站壓力損失，從而提高支架的初撐力和穩定性。

安裝可靠的防倒防滑裝置，重點是控制機頭兩架的防倒防滑，采取機頭第一架與第三架、第二架與第四架的前梁與前梁，掩護梁與掩護梁之間安裝防倒防滑千斤頂，使其相互聯鎖，防止排頭支架下滑傾倒。

合理控制偽傾斜，一般控制傾角的1/2～1/3，再結合工作面進行調整，總體以支架不上竄下滑為原則。

加強支架檢修，防止支架自降。

加強頂板管理，保證頂板完整，防止支架錯茬。

（二）防止煤壁片幫及煤矸滾落傷人

主要采取措施有：

追機拉架，及時護幫；支架保持良好的支護狀態；人員進入煤墻側作業時，堅持執行敲幫問頂制度；每隔20m使用圓木鋼網在運輸機擋煤板與煤墻間搭設擋砰設施，防止煤矸滾落傷人。

（三）防止運輸機極易造成中部落后

要求工作面每推進10刀，順直一次運輸機，即采煤機運行到機頭和機尾時分別少過一次機頭和機尾，有效杜絕了工作面中部落后的狀況。

七、存在問題及應用前景

盡管大采長、大采高、大傾角綜采技術使十二礦的安全高效礦井建設邁上了新臺階，但還存在以下問題：工作面的大塊煤矸易向下滾落到人行道側容易造成人身事故，有待加強技術管理及技術改進；主運輸能力不足，使成套生產技術的生產能力不能得到充分發揮；若有可能要采取開解放層，施工高抽巷、瓦斯尾巷等措施進一步治理瓦斯，確?；夭蛇^程瓦斯不超限，達到建造本質安全工作面的目的。