綜采工作面上隅角懸頂分析及瓦斯綜合治理技術研究

郭王飛

（晉能控股煤業集團侯甲煤礦，山西晉城048105）

1 概述

在晉能控股煤業集團某礦的14-1201 綜采工作面中，其東、南、西、北相鄰的分別是實煤、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，砂巖與砂質泥巖構成了煤層頂板，和下面的4號煤層相距4m，且距離是均值。該號煤層的厚度是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的主要危害與原因

當對14-1201 綜采工作面進行掘進時，由于要使支護頂板的強度增加，就在切眼附近大概500m 區域中，首先采取柔性支護、后采取多圈層錨索試驗，來實施支護，且支護是全錨索的，這就造成開采初期的上隅角頂板垮落困難，進而就有空頂面積形成了，垮落隨時會發生在其空頂，這樣就會涌出瓦斯，且面積比較大，就會威脅礦井的安全。

按照上隅角的懸頂面積在其三角區域的結構所做的分析，發現，外載荷力小于支護強度導致懸頂的產生。所以，將支承的外力降低與將完成的頂板打破是對頂板進行控制的措施，且該措施是最有效的，以下就是詳細操作：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度加強

將超前架中最外側的一架的最前部當作基準，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作用打破；由于頂板逐漸下沉，就會有形變發生在錨索的鎖具中，不能將鎖具退下時，可以選擇水利切割器對鎖具進行切割，這樣就可以將錨索退下來了。

2.2.2 強化頂板的超前段預裂

在將錨索進行切割之后，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的一架的最前部，這樣頂板所具有的完整性就會被破壞，預裂頂板；若預裂無法由密集孔來實現，那么就要將深孔打設到超前段，充分使用新技術，來將頂板所具有的完整性打破，進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涌出量最大值預計是22.01m3/min，且該方案是由太原理工大學所編制。當掘進14-1201工作面時，一般瓦斯的涌出量是1.8m3/min，各部區域的瓦斯涌出量最大在2.64m3/min左右。在回采該工作面時，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，還有斷層對工作面有很大的影響，該工作面絕對瓦斯涌出量是7～9m3/min，插管抽放措施被上隅角所使用，主要用作對瓦斯進行治理，體積分數、抽放純量分別是1.5%、2.7m3/min，安全風險的超限隨時會發生，對生產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 合理配風措施

按照該工作面實際的瓦斯涌出量，將合理配風措施使用到該工作面，這樣就最大可能地將采空區存在的漏風量降低，就可以使采空區中的瓦斯移動到上隅角的量下降。若有需要，可以對主通風機的總風量與風葉所具有的度數進行調整，將風流所產生的對流加強，推動上隅角瓦斯會與風流一同排出來。

3.2.2 風障導風措施

在其上隅角對瓦斯進行治理的措施中，普遍使用的是風障導風措施，詳細工作步驟就是，將風障設置到上隅角，并風障的兩頭分別連接的是上隅角與風流中的煤壁且懸掛于支架上，支架的數量是1015個，這樣就會將風流引到上隅角，進而來將聚集到此處的瓦斯稀釋。

3.2.3 工作面調斜推進切眼

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

3.2.4 采煤機的割煤速度的控制

對采煤機所具有的割煤速度進行控制，在機頭的前30號支架進行割煤期間，一定要嚴格控制其割煤速度，一定要小于2m/min，在對底板的巖石進行切割時，一定要灑水且灑水的是工人，避免有火花產生；當機頭區域支架被支架工進行拉移時，拉移的速度一定要降低，避免有垮落出現在頂板、采空區的瓦斯被擠出而導致瓦斯瞬時超限。當瓦斯不正常時，所有治理瓦斯專項的措施需要每班跟班執行的，進而明確每個人的責任。

3.2.5 引射式瓦斯稀釋器的應用

將引射式瓦斯稀釋器吊掛到回風順槽的超前維護區域，風筒與其吸風口相連接，且風筒是伸縮式的，在比T1傳感器的下風一側大5m的位置設置排放口，在沒有將風筒設置到上隅角密集時，就要對上隅角的瓦斯進行抽放，進而使上隅角的瓦斯下降。

3.2.6 插管抽放上隅角的措施

順著回風順槽來對瓦斯抽放管路進行架設，上隅角的瓦斯會被瓦斯抽放泵所抽排，因而，降低了瓦斯濃度，并控制到低于0.6%。

3.2.7 抽放低位裂隙孔措施

按照瓦斯治理的真實狀況，在采取別的措施也無法治理時，當回采工作面之前，經過研究瓦斯的滲流與上覆于采空區巖石的移動，就明確了布置鉆孔的方式，將定向鉆孔布置到回風順槽低位裂隙帶中，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，使回風流與上隅角的瓦斯濃度降低，使瓦斯治理的效果增強。

3.2.8 將專職瓦檢員設置于上隅角

在回采該工作面時，將專職瓦檢員設置到上隅角，該檢查員主要檢查的就是瓦斯，且瓦斯是超前維護段、工作面機頭與上隅角，經過使用回風隅角風障、稀釋器與抽放管路，保證所有治理瓦斯的措施都進了落實。

3.2.9 加強管理安全監測監控設備

以安全監測監控設備的有關規范為基礎，來調校、吊掛回風隅角、回風巷、工作面的安全監測監控設備，保證對上隅角、回風流、工作面中的瓦斯濃度監測的更加準確。

4 結束語

在上述幾項瓦斯治理措施中，第一步需要了解的就是頂板的真實狀況與導致上隅角產生、超限聚集的原因，以此為基礎，來部署與安排，按照真實狀況來對措施進行制定，對上隅角瓦斯進行控制，使生產更加安全。

該工作面的上隅角需要對不易治理瓦斯這一難題進行面對，這一難題也得到了所有領導的重視，當治理上隅角頂板時，通過使用高壓水力壓裂頂板、密集孔預裂頂板及退錨器退錨等措施，防止了有懸頂出現在頂板且面積比較大；當對瓦斯進行治理時，通過使用監測監控的加強、專職瓦斯檢查員的設置、合理配風、抽放低位裂隙、插管抽放上隅角、引射器抽排、調斜切眼、風障導風、控制采機速度等措施，可以很好將積聚于上隅角的瓦斯超限的這一難題解決掉，使生產更加安全。