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
通过在孤岛工作面安全高效回采综合技术研究与应用，经过从2012年1月到2012年10月回采实验，证明在坚硬顶板大采高及孤岛工作面的瓦斯异常涌出的影响的条件下，采用综采技术是完全可行的，共出煤98.7万t，平均月产在9.8万t以上，最高月产达到了12万t，回采率达到了95%以上，在同类矿中也是屈指可数。

该工作面顺利结束，标志着该项研究已获得成功，是十一矿在孤岛工作面安全高效回采综合技术研究的重大突破，对我矿建设安全高效矿井，提高资源回收率、降低成本、提高综合经济效益有着重要意义。

同时为其它矿区同类煤层的开采提供了可靠的技术依据，随着其推广应用必将会产生更加巨大的社会效益。

参考文献：
[1]姚凤春.回采工作面复合顶板管理的实践[j].价值工程，2010（01）.
[2]姚凤春.高瓦斯煤层群采区巷道布置方式的探讨[j].价值工程，2010（04）.
[3]刘跃军.回采率的计算及提高回采率的途径[j].价值工程，2011（03）.。