4.5m大采高突出危險綜采面瓦斯綜合治理的探索

4.5m大采高突出危險綜采面瓦斯綜合治理的探索
摘要:通過對平煤集團公司八礦戊9、10-12170綜采工作面的瓦斯地質(zhì)進行分析,提出了4.5m大采高突出危險工作面的瓦斯綜合治理措施及效果。
　　
　　關(guān)鍵詞:4.5m大采高;突出危險;綜采面;綜合治理
　　
　　戊9、10-12170綜采工作面位于戊二下延采區(qū)東側(cè),采用后退式開采,“U”形通風方式。采面走向長474m,傾斜長127m,傾角9°~12°,工作面設計采高4.5m。頂?shù)装寰鶠樯百|(zhì)泥巖。14.5m大采高綜采工作面的特點及難點該工作面在掘進期間,出現(xiàn)嚴重的夾鉆、頂鉆、噴孔、響煤炮等突出預兆,且效檢超標累計46次,其中qmax為40L/min,Smax為7.4kg/m,通過分析總結(jié),該工作面有以下4個特點:一是該工作面瓦斯含量22m3/t,瓦斯壓力1.8MPa,普遍存在0.5~2.0m軟煤分層,突出危險性大;二是采面初采切眼跨度大,達7.4m,應力集中;三是風、機兩巷設計斷面大,達13m2,上、下隅角封堵困難;四是采高大,打鉆困難,管理難度大。
　　
　　針對該工作面4個特點,如何管好、用好4.5m大采高支架,實現(xiàn)安全生產(chǎn),必須解決4個難題,即:①摸索大采高礦山壓力規(guī)律及有效控制;②研究大采高抽放空白帶防突措施鉆孔布置及施工工藝;③研究大采高上、下隅角封堵抽放方式及實施;④研究大采高如何防止煤壁片幫。如該采面雖然選用掩護式6400kN高阻力支架和淺截深割煤機等高性能的設備,但由于措施不力,采面自2004年2月14日以來,煤壁多次片幫,造成回風瓦斯?jié)舛仍?%以上,且防突效檢連續(xù)3次超標,其qmax為7.3L/min,嚴重威脅著該面的安全生產(chǎn),因此,防止突出和瓦斯超限是該面瓦斯綜合治理工作的重點。
　　
　　2瓦斯綜合治理措施
　　
　　2.1強化采場支護
　　
　　(1)在工作面安裝礦山壓力監(jiān)測裝置,責成專人分析,掌握大采高情況下礦山壓力規(guī)律。
　　
　　(2)提高規(guī)范支架操作工現(xiàn)場操作質(zhì)量,使其操作規(guī)范化、程序化,做到移架及時到位,護幫板及時打開緊貼煤壁,確保初撐力不低于30MPa,做到有效支護頂板,防止工作面前方應力集中。
　　
　　(3)優(yōu)化割煤工藝,規(guī)范采煤司機割煤工序,始終先割頂部煤,后割底部煤,嚴禁留傘檐,割煤機行
　　
　　走速度保持2m/min左右,達到均勻割煤,同時采煤司機和支架工要密切配合,做到先收護幫板、再割煤、移架、伸開護幫板,周而復始,以防止煤壁片幫,誘發(fā)瓦斯事故。
　　
　　2.2優(yōu)化防突措施孔布孔參數(shù)
　　
　　(1)鉆孔布置及封孔工藝。戊9、10煤層透氣性系數(shù)為0.076m2/(MPa2•d),屬較難抽放煤層。該采面在掘進期間風、機兩巷沿煤層傾向雖然已布置Φ89mm,深50m左右的本煤層預抽孔,但其抽放率僅為10%左右,同時采面中間存在著抽放空白區(qū),為防治突出,使工作面前方應力有效向深部前移,利用工作面前方煤體受采動卸壓后透氣性顯著提高這一特性,采用卸壓區(qū)淺孔抽放。為此重新測定該采面措施孔的排放半徑,優(yōu)化大采高工作面鉆孔布置,即一是在采面布置2排Φ89mm、孔深10m、孔間距2m的措施孔,措施孔呈三花眼布置,其中上排孔終孔位置要控制到軟分層中,每循環(huán)共打126個孔,并采用快速CF-2型封孔器封孔,做到打一個抽一個,待效檢后進行高壓注水,改變煤體結(jié)構(gòu),防止突出;二是采用長鉆孔效檢,效檢孔深6m,孔間距10m,共打10個效檢孔,采用q值、s值、Cq等3種指標效檢,若效檢參數(shù)均不超,允許進尺3m,保留措施孔超前距7m,效檢孔超前距3m。
　　
　　(2)鉆孔的施工工藝及勞動組織。一是采面配備10臺QFZ-22型防突輕便鉆機,8臺同時使用,
　　
　　2臺備用,為使采面上排措施孔控制到距底板2.5m以上的軟分層中,采取吊掛式的打鉆新工藝;二是采面配備2套測試儀器、儀表,4個專職防突測試工,實行專業(yè)化、程序化防突測試;三是采面措施孔打鉆隊伍專業(yè)化,配備50人專一執(zhí)行防突措施,做到隨打、隨封、隨抽、隨注;打鉆時間固定化,打鉆時間定為每天8:00檢修班。
　　
　　2.3強化高位水平鉆孔瓦斯抽放防止采空區(qū)冒落帶與裂隙帶之間的高濃度瓦斯涌入到上隅角是最有效措施之一是高位頂板水平鉆孔。戊9、10-12170采面風巷每間距100m做一個頂板高位鉆場,每個鉆場布置7個Φ89mm、深140m的高位水平鉆孔,鉆孔水平方向控制風巷以下2~15m的范圍內(nèi),垂直高度控制到戊9、10煤層頂板以上10~16m的位置,強力抽放采空區(qū)上部高濃度瓦斯。其單孔濃度最高可達60%~80%,單孔純瓦斯流量在1.2m3/min左右,其抽放采用2BEF-353型80m3/min抽放泵和Φ200mm抽放管單獨系統(tǒng)高負壓、高濃度的抽放采空區(qū)瓦斯。
　　
　　2.4加強上下隅角管理
　　
　　下隅角試用聚胺脂砌塊封堵工藝,其外再吊掛一道30m長接頂接底的擋風障,防止下隅角向采空區(qū)漏風。上隅角采用10根Φ75mm的高分子吸排管緊貼頂板插到切頂線處,利用2BEC-42型160m3/min抽放泵和Φ500mm抽放管單獨抽放系統(tǒng),低負壓、大流量強力抽放上隅角瓦斯,使上隅角高濃度瓦斯提前分流抽走,不涌向上隅角。同時靠切頂線并在10根Φ75mm抽放支管末端以外再掛一道接頂接底的擋風障,其外再掛一道30m的導風障,起均壓和擋瓦斯的作用。
　　
　　2.5優(yōu)化采場設計加強通風
　　
　　該采面采用ZY6400/23.5/45高支架,最大控頂距5m,高4.5m,機、風兩巷采用4.2m×3m的
　　
　　大斷面支護,其風流暢通,達到降低機、風兩巷的風壓差,減少采空區(qū)漏風,防止采空區(qū)瓦斯大量涌出的目的,為此該采面配風為1800m3/min,機風兩巷的壓差僅為60Pa。
　　
　　3結(jié)論
　　
　　(1)八礦在戊9、10-12170綜采工作面4.5m大采高實踐,摸索出了礦山壓力規(guī)律:即直接頂初次跨落步距17~20m;老頂初次跨落步距25~35m;老頂周期跨落步距17~20m,能有效控制礦山壓力。
　　
　　(2)卸壓區(qū)淺孔抽放,由單排孔布置改為兩排三花眼布置,杜絕了采面抽放空白帶突出,降低了煤壁瓦斯涌出,使回瓦斯保持在0.5%以下。
　　
　　(3)規(guī)范、優(yōu)化了支架操作工和割煤司機的移架和割煤工藝,控制了礦山壓力,有效防止了煤壁片幫。
　　
　　(4)改進了上、下隅角封堵材料和工藝,提高了上隅角抽放效果,減少了投入,減輕了工人勞動強度。
　　
　　(5)該采面瓦斯綜合治理技術(shù)可行,效果明顯,有效解決了瓦斯對采面正常生產(chǎn)的制約和影響,目前該采面瓦斯涌出量在21.27m3/min前提下,平均日產(chǎn)達到達3000t以上,實現(xiàn)了采面高產(chǎn)高效。