孤岛工作面安全高效回采综合技术研究与应用

孤岛工作面安全高效回采综合技术研究与应用

摘要：针对平煤股份十一矿戊9-10-16120孤岛工作面高矿压、易自燃、顶板坚硬、采空区瓦斯异常涌出问题，开展了强化支护、强制放顶、邻近采空区抽放等综合技术的研究和实施，最终达到安全高效的目的。

关键词：孤岛工作面瓦斯防治坚硬顶板安全高效

1 工作面概况

平煤股份十一矿开采的戊9-10-16120综采工作面位于一水平六采区西翼，采面走向长1640m，倾斜长198m，煤层厚度平均2.93m （含夹矸3.52m），煤层埋藏深度为642.71～707.33m。该采面南部为十一矿戊9-10-16100采面采空区和香山矿的戊9-10-22110采面采空区，北部为十一矿的戊9-10-16140采面采空区，属于孤岛工作面。

2 主要配套设备

3 回采综合技术应用

3.1 两巷孤岛地应力防治问题

该工作面为孤岛工作面，机风两巷均受临近采空区影响，巷道收敛变形严重。因此，在两巷动压区以外150m采取了复合支护，在原有的锚网支护基础上增加36u支支护。加强支护强度的同时，对其巷道进行拉底落道，以保证巷道的通风、行人、运输断面要求。两巷超前支护段，上、下帮采用dz25～dz28型单体液压支柱配合hdja-1200铰接顶梁沿走向各架设一排托棚，机巷靠转载机0.2m处

增加一排托棚，风巷距上帮单体支柱0.8m处增加一排托棚，保证机风两巷三排超前支护不低于20m。风巷移动式泵站后，沿巷道沿走向中心采用dz25～dz28型单体液压支柱配合hdja-1200铰接顶梁架设一排托棚。要求单体柱打成一条直线并联锁，顶梁全部铰接，单体柱全部用防倒绳拴好，并使用道木代替原有的柱鞋，来增加单体柱受力面积，减少单体柱钻底量，加强支护强度。风巷超前段下帮铺设一部30m的40t运输机，采用反拉的方式，将风巷超前段扩帮拉底的渣及时运至采面机尾，以减少工人维修拉底的劳动强度。

3.2 防止瓦斯异常涌出措施

由于该工作面为孤岛工作面，机风两巷均临近采空区，因此，采用低负压、大流量瓦斯抽放系统抽放上隅角瓦斯和机巷临近采空区瓦斯。风巷敷设一趟ф300mm的瓦斯抽放管道至工作面上隅角，在上隅角设置挡墙进行隔离，利用-440瓦斯抽放硐室中的型号为

2bec-42瓦斯抽放泵对该工作面上隅角进行埋管迈步抽放，其抽放量为80～105m3/min，瓦斯浓度在1.8～4.2%之间，最高抽放浓度达到5.2%。机巷敷设一趟4寸瓦斯抽放管道至工作面下出口，利用-440瓦斯抽放硐室中的型号为2bec-

42瓦斯抽放泵对机巷临近的戊9-10-16140工作面采空区进行埋管连续抽放，其抽放量达到6m3/min，瓦斯浓度为3%。

风巷外口、中部及上出口外10m处分别设置甲烷传感器，以做到对风巷回风流中的瓦斯实时监控，实现瓦斯电闭锁。当回风流瓦斯浓度≥0.6%时，会发出声光警报。当回风流瓦斯浓度≥0.7%时，会

自动断掉采面及回风巷中所有非本质安全型电气设备供电。当回风流瓦斯浓度≤0.5%时，才可以恢复采面及回风巷中所有非本质安全型电气设备供电。上隅角要求每班必须悬挂一个便携式甲烷监测仪，对上隅角瓦斯做到实时监测，动态管理。瓦检员利用光学瓦斯检查仪，重点检查上隅角、采空区及支架架间瓦斯，及时与综采队现场人员沟通，将瓦斯积聚等事故消除在萌芽状态，为安全高效生产提供有力必备的条件。

为有效提高上隅角瓦斯抽放含量，降低挡墙外上隅角瓦斯和回风流中的瓦斯浓度，为安全高效生产提供有利的条件，综采队专门成立督导小组，针对每班上隅角瓦斯管理进行专项检查，以《戊

9-10-16120工作面瓦斯治理专项安全技术措施》为基础，确保每项技术要求落到实处，杜绝瓦斯超限事故，实现安全高效生产。

3.3 防治坚硬顶板采空区大面积悬顶问题

戊9煤层直接顶板以细砂岩为主，平均1.45m，老顶为中细粒砂岩，厚14.79m。属于ⅱ类中等稳定顶板，移架后顶板不易冒落，采空区顶板大面积悬顶，造成采空区瓦斯积聚，采空区一旦顶板大面积垮落后，会造成采空区的瓦斯大量涌出，加大回风流中的瓦斯浓度，使之超限。为避免此类事故的发生，采用yt28型气腿凿岩机，3.5m长钻杆，“一”字形钻头打眼，每架一个眼，距前梁头后300mm 支架侧护板间隙内打眼，眼深3.0m，间距1.5m，炮眼与顶板的夹角为85°。采用串联正向爆破，装药量为每眼两卷，采用分段装药，每次装药10个炮眼，一次装药一次起爆，严禁一次装药分次爆破。

回采期间每推进3m，进行下一循环，直至直接顶垮落。

3.4 防治煤层自然发火问题

①上、下隅角每班坚持打挡风墙、吊挂挡风帘，减少工作面对采空区的漏风。

②回采过程中严格控制采高，尽量避免丢顶煤、底煤，如因煤层赋存状态影响，部分地段需托顶煤回采时，必须在移架时用4分的水管向采空区洒水，以湿润落入采空区的煤体。

③加强机巷注氮管路的保护，转载机段的注氮管必须紧贴下帮落地，进行掩护，以防止拉移转载机时管路被压断、挤坏，如发现断管情况，要及时汇报处理。

④严格按照综采工作面正规循环图表作业，保证工作面的月推进速度不低于70m。

⑤加强机、风两巷及上、下出口处的维修，两巷与上、下出口高度不得低于1.8m，巷道断面不得小于原设计断面的70%，保证通风畅通，对巷道空帮、空顶处必须及时刹实封严。

⑥在风巷口以里10～15m处布置一个甲烷传感器、一个温度传感器和一个co传感器，以监测回风流中的瓦斯浓度、温度及co浓度。

⑦瓦检员负责对工作面上隅角及回风流中的ch4、co浓度班班进行检查，co浓度较高期间每两天取样一次（co浓度正常情况下每周一次），分析有关参数，并及时汇报。

3.5 防治煤尘问题

综采面产量大，相对产尘量也增加，因此必须采取综合防尘措施，

在风巷增加一台增压泵，实施煤壁浅孔注水，并能保证采煤机内外喷雾及架下水幕的正常使用，并按现场实际要求进行多次冲尘，消灭煤尘堆积现象，通过采取一系列综合防尘措施，可使煤尘的危害得到有效控制。

4 回采工艺及劳动组织

4.1 回采工序流程

进刀方式为：端部斜切进刀割三角煤。

4.2 循环方式

多循环，循环进度为0.6m，日循环5个。

4.3 作业方式

“三·八”工作制作业。二班半采煤，半班准备，八小时工作制，全队定员170人。

5 效果分析

①针对该面瓦斯涌出的特殊情况，研究瓦斯涌出规律，并通过抽放以及在回采工艺中找到瓦斯涌出的平衡点，最终解决瓦斯对生产的滞约。

②解决大采高孤岛面应力集中对采面生产的影响，采用复合支护解决地应力问题。

③对该面坚硬顶板的特殊条件，总结出工作面周期来压显现规律，通过采取煤壁侧强制放顶方案，以保证顶板在采空区侧能随采随落，避免采空区的瓦斯异常涌出。

6 结论