2号煤层综采放顶煤工作面过空巷安全回采分析

耿 建 伟

(山西华宁焦煤有限责任公司，山西 乡宁 042100)

2号煤层综采放顶煤工作面过空巷安全回采分析

耿 建 伟

(山西华宁焦煤有限责任公司，山西 乡宁 042100)

以某煤矿工程为例，分析了2号煤层综采放顶煤工作面支护、技术装备、通风、空巷分布情况，主要对安全回采采取的综合措施进行了研究，在安全管理、通风管理、顶板管理、水害防治等方面提出了一系列对策，取得了安全和效益双赢的效果。

煤矿，工作面，过空巷，管理

0 引言

山西华宁焦煤有限责任公司位于山西省临汾市乡宁县西坡镇崖坪村，行政区划隶属于临汾市乡宁县西坡镇管辖。根据2009年11月 16日山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室《关于临汾市乡宁焦煤集团富康源煤业有限公司等四处煤矿企业兼并重组整合方案的批复》(晋煤重组办发[2009]95号文)批准，原山西省乡宁县毛则渠煤炭有限公司崖坪坑口为单独保留矿井，整合后企业更名为山西华宁焦煤有限责任公司，股东为山西中煤华晋能源有限责任公司(控股51%)和山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司(持股49%)，其建设规模为3.00 Mt/年。山西省国土资源厅于2014年11月4日颁发了采矿许可证(C1400002009121220048606)，井田面积为24.814 7 km2，开采标高1 100 m～560 m,地质储量3.33亿t，可采储量2.54亿t。目前主采2号煤层,地质储量为1.8亿t，可采储量1.520 2亿t，煤尘自燃倾向性等级为Ⅱ级，自燃倾向性为自燃，煤尘具有爆炸性，属瓦斯矿井，水文地质类型为中等，矿井涌水量22.1 m3/h～46 m3/h，不存在带压开采，属近水平煤层，煤种主要为瘦煤，属优质配焦煤。

1 11201综放工作面概况

1.1 工作面基本概况

11201综放工作面采用走向长壁后退式低位放顶煤一次采全高的综合机械化开采方法，全部垮落法管理顶板。工作面走向长度为938.75 m，倾斜长度179.45 m，煤层平均厚度为5.3 m，可采储量112万t，煤层倾角0°～6°,煤层硬度为1.7～2.4，煤层结构简单。煤层顶板为黑色泥岩，底板为粉砂岩，属稳定型煤层，煤种为瘦煤。水文地质类型为中等，采区范围内的主要含水层的奥陶系含水性不强，渗透性差，岩溶不发育，“V”字形沟谷给地表径流排泄创造了良好的条件，对地下水渗透补给差。直接充水含水层以裂隙水为主，弱富水性，对回采影响不大，地下水的补给水源主要是季节性大气降水。

1.2 工作面支护情况

工作面支护采用ZFS6100/21/33型液压支架支护顶板(112架)，过渡支架型号为ZFSG6800/22/33(6架)，端头支架型号为ZFSD5600(3 500+2 100)/22/35(1架)，运输、回风顺槽超前支护形式分别采用DW45-250/110X(H)单体柱进行超前支护。运输顺槽锚网支护段超前支护采用规格为长4 m的半圆木和φ100 mm×3.15 m的单体液压支柱配合使用，运输顺槽工字钢支护段超前围护采用φ100 mm×长2.5 m的单体液压支柱支设，回风顺槽采用从工作面切眼口以前支设超前支架和液压单体支柱配合支护，超前支架型号(ZCZ10000/20/37Q前超前支护支架一组3个、ZCZ10000/20/37H后超前支护支架一组3个、ZZM5000/20/37锚固支架一架)，超前支架采用迈步前移方式；由于过渡架与超前架之间还有一定距离，为加强对机尾三角区域的维护，如果该段距离大于600 mm，则需在过渡架和超前架中间打一排单体液压支柱(4根)围护顶板，单体液压支柱采用φ100 mm、长3.15 m的单体液压支柱支设；过渡架与煤壁侧空顶距大，需打两排单体液压支柱围护顶板。

1.3 工作面技术装备情况

工作面采用MGTY300/700-1.1D采煤机割煤，SGZ764/630刮板输送机(前、后部)、SZZ800/315转载机运输，顺槽铺设STJ-1000/2×90胶带输送机运输。割煤采用斜切进刀方式。

1.4 工作面通风情况

工作面采用一进两回全风压通风，由运输巷进风，回风巷、辅助回风巷回风。运输巷进风量为1 633 m3/min，测风断面为11.2 m2，风速为2.43 m/s；回风巷回风量为1 440 m3/min，平均断面为12.18 m2，风速为1.97 m/s；辅助回风巷回风量为212 m3/min，平均断面为8.23 m2，风速为0.43 m/s。

1.5 工作面空巷分布情况

工作面空巷共计10条，其中与工作面平行巷道6条累计950 m，与工作面垂直巷道4条930.5 m。巷道宽为2.5 m，高为2 m，全部为木架棚支护，空巷局部段有积水及冒顶现象，空巷的积水、积气、顶板给工作面安全回采带来一定影响。

2 安全回采采取的综合措施

2.1 过空巷安全管理

1)在工作面准备回采前，组织专业救护队对揭露的空巷顶板支护、巷道断面、通风以及水害情况进行了探查，根据探查的情况，召开了专题会议，并在图纸上进行了标注，制定了切实可行的技术方案及安全措施。

2)针对揭露空巷平行工作面的巷道，采用调整调斜进刀方式；针对揭露空巷垂直工作面的巷道，采用加强顶板支护和加快推进速度。

3)工作面与空巷接近割通时，由于煤壁受压后变酥，容易发生片帮现象，必须在空巷口设置栅栏，悬挂警示牌，防止有人误入空巷内。

4)工作面与空巷揭露时，合理安排组织好生产，在确保安全的前提下，以最快速度通过，工作面实行班交班，连续推进，以防揭露空巷巷道顶板悬露面积时间过长造成工作面压力增大，导致顶板来压移架困难。

5)在过空巷期间，采煤机必须放慢切割速度，防止空巷内遗留的铁器设备损坏采煤机滚筒截齿，影响采煤机正常回采。

6)加强工作面各部设备的检修力度。尤其是工作面三机设备及电气设备的日常检查维护管理，确保始终处于完好状态。

7)加强日常电气设备的防爆检查，机电部门加强监督检查，杜绝电气设备失爆现象的发生。

8)加强大块矸石或废旧木料回收的管控，确保设备正常运转。对冒落的大块矸石或木料回收控制在源头，以防拉出工作面，影响各部皮带设备的正常运转。

9)工作面两顺槽存放足够数量的备用支护材料(圆木、单体液压柱)，距工作面不超过50 m。

10)人员进入机道作业时，必须按规定闭锁采煤机、刮板输送机等设备，并安排有经验的老工人随时观察煤壁、顶板变化情况，如有异常情况，及时撤离。

11)在过空巷期间，跟班矿长及科室人员到场到位，队部每班责成一名副队长对工作面及空巷巷道、煤壁、顶板等变化情况进行观测，发现问题及时汇报处理。

12)工作面每个作业人员，必须熟知岗位安全风险以及防控措施，并在每班作业前，进行岗位安全隐患排查，确保安全风险管控到位。

2.2 过空巷通风管理

1)提前对揭露的空巷巷道内配备一定的风量，并在进风巷空巷巷道口处设置调节风窗调节风量，按规定设置栅栏，悬挂瓦斯检查牌及警戒牌，保证空巷巷道内无瓦斯积聚。

2)在回采过程中，每班设专职瓦斯员对工作面空巷口内的有毒有害气体进行检查。

3)每班在揭露的空巷巷道口悬挂四合一气体检测仪，班队长随身携带便携式甲烷检测报警仪，随时监测工作面有害气体变化情况，发现异常情况，立即停止工作，进行处理。

4)通风部门定期对工作面进行测配风，并合理调配工作面风量。

5)调度监控室加强24 h值班制度，发现工作面气体异常情况，立即汇报，进行处理。

2.3 过空巷顶板管理

1)在回采前，采用玻璃钢锚杆对两顺槽煤壁帮部进行了补强支护，提高了煤体承载能力。

2)工作面推进距揭露空巷剩余5 m时，工作面停止放煤。

3)在接近空巷时，每班必须对回风顺槽超前、端头、三角区域以及工作面进行检查维护加强支护，如果超前范围内压力大，单体支柱有钻底现象时必须穿鞋管理，严禁有超高、失效以及跑、冒、滴、漏液等等支柱；单体支柱初撑力必须符合规定要求，防倒措施有效可靠，初撑力不达标时需要及时补液，每班由质检员负责落实。

4)在接近空巷时，由于工作面和空巷相交处控顶面积大，顶板压力集中，必须调整工作面推进速度和工作面采高；当工作面推进距小窑空巷剩余5 m时，先调整机头，机头多进，机尾少进，保证机头超前机尾2 m以上；当工作面推进距空巷剩余2 m时，调整机尾，机尾多进，机头少进，采用调整调斜进刀方式，避开空巷集中应力。

5)在过空巷期间，针对顶板破碎的地段，支架初撑力不得低于规定值的80%；支架与运输机要垂直，偏差不宜过大；支架要垂直顶底板，支架不得有歪斜现象，与顶板接触严密，不许空顶，如有空顶必须及时处理，确保支架接顶严实；支架顶梁与顶板平行支设。

6)拉架后，安排专人对架间的活矸、活炭进行处理，确认无安全隐患后，清煤工方可清理架间浮煤，必须将支架前及架间的浮煤、杂物清理干净，确保支架能够顺利拉移。

7)过空巷时，支架工与采煤机司机必须严密配合，割煤后及时移架，移架时5 m范围内不得有人员站立。除采煤机司机、支架工外其他工作人员不得在此处逗留。

8)在工作面安装KJ216A顶板动态在线监测系统，工作面液压支架每6架监测三个测点：前立柱、后立柱和前探梁，每架分别安装一台压力监测分站，共计安装20台压力监测分站；两顺槽每隔50 m安装一组顶板在线监测系统进行监测，采煤队负责每班记录矿压变化数据情况上报技术部门，以便及时掌握分析顶板变化周期情况。如矿压观测发现顶板有压力变化时，立即汇报，以便及时采取加强支护措施。

9)在过空巷期间针对顶板破碎地段，班队长必须现场指挥，支架工采取超前移架，合理规范操作移架，尽量少降快移，带压移架。

10)根据顶板理论数据监测分析及现场顶板垮落规律，总结出工作面初次来压步距为18 m，周期来压步距为23 m，并根据掌握的数据，准确判断周期来压的时间以及位置，做好预测预报和来压前的支护工作，合理地缩小控顶距和控制工作面的推进速度。

2.4 过空巷水害防治管理

1)严格执行“物探先行、钻探验证”的方法进行探放水，在工作面回采前，委托西安煤科院对工作面进行了音频电穿透和无线电波透视探测。

2)根据揭露空巷巷道情况以及物探结果，编制了探放水设计，选用ZYJ1280-190架柱式全液压钻机对工作面两顺槽进行了钻探。

3)对工作面物探无异常区域，在运输顺槽布置3个钻孔，均布置在巷道底板高度1.5 m处，钻孔深度80 m，1号钻孔沿煤层倾角布置，2号钻孔距1号钻孔20 m处布置，大于煤层倾角1°布置钻进，3号钻孔距2号钻孔20 m处布置，大于煤层倾角2°布置钻进。在回风顺槽布置3个钻孔，均布置在巷道底板高度1.5 m处，钻孔深度60 m，1号钻孔沿煤层倾角布置，2号钻孔距1号钻孔20 m处布置，大于煤层倾角1.5°布置钻进，3号钻孔距2号钻孔20 m处布置，大于煤层倾角3°布置钻进。

4)对工作面物探异常区域，探放水钻孔间距调整为3 m，每组3个钻孔，在运输顺槽布置3个钻孔，1号钻孔距巷道底板高度1.4 m处，沿煤层倾角布置，钻孔深度80 m;2号钻孔距巷道底板高度1.5 m处,距1号钻孔上方0.1 m处布置，大于煤层倾角1°布置钻进，钻孔深度80 m;3号钻孔距巷道底板高度1.6 m处，距2号钻孔上方0.1 m处布置，大于煤层倾角2°布置钻进，钻孔深度80 m。在回风顺槽布置3个钻孔，1号钻孔距巷道底板高度1.4 m处，沿煤层倾角布置，钻孔深度60 m;2号钻孔距巷道底板高度1.5 m处,距1号钻孔上方0.1 m处布置，大于煤层倾角1.5°布置钻进，钻孔深度60 m;3号钻孔距巷道底板高度1.6 m处，距2号钻孔上方0.1 m处布置，大于煤层倾角3°布置钻进，钻孔深度60 m。

5)在工作面两顺槽提前设置临时水仓，并安装排水能力不小于30 m3/h的水泵(一用一备)，满足工作面的排水需求。

6)如遇地质构造特殊情况时，未能严格按照探放水设计进行钻孔时，必须通知总工程师、地测部门现场 查看，并现场重新确定钻孔位置布置情况。

7)探放水钻机处安设了直通调度室的通讯电话，并随钻机及时移动，保证了通讯畅通。

3 安全技术经济效益

1)在回采过空巷期间，安全管理方面采取严格执行“一工程、一措施”制度，各级领导干部思想高度重视，加强了现场风险预控管理，实现了安全回采。

2)在回采过空巷期间，通风管理方面采取合理调配工作面风量，提前给空巷分配风量，加强现场有害气体监测，有效解决了空巷内瓦斯积聚问题。

3)在回采过空巷期间，水害管理方面采取了“物探先行、钻探验证”的方法进行探放水，编制探放水设计，并探放老空水水量约265 m3，确保了工作面不受水害的威胁。

4)在回采过空巷期间，顶板管理方面采取了超前支护、带压移架、顶板监测等一系列措施，未发生冒顶影响生产事故，有效解决了过空巷期间顶板管理难点。

5)在回采过空巷期间，通过一系列技术措施的实施，采取的综合措施得力，使工作面安全、稳定、快速地通过空巷，在效益方面达到了稳产，未造成因冒顶、瓦斯、水害及安全管理停产性影响，至少比预估影响过空巷节省工期5 d左右，为矿井创造约千万元经济效益。

安全工作应无止境，11201综放工作面在空巷巷道较多且分布复杂的情况下，以“治瓦斯、摸清水”及顶板支护等管理方面积极进行了探索，实现了安全顺利回采，为以后工作面安全顺利回采提供了有力保障，并积累了宝贵经验。

Analysis on safety mining of passing through vacant-channel of 2# coal mining roof working face

Geng Jianwei

(ShanxiHuaningCokingCoalCo.,Ltd,Xiangning042100,China)

Taking the coal mine engineering as an example, the article analyzes support, technological equipment, ventilation and vacant-channel distribution conditions of 2# coal mining roof working face, mainly studies comprehensive safety mining measures, puts forwards a series of countermeasures in aspects of safety management, ventilation management, roof plate management, and water disaster treatment and so on, and finally achieves double effects of safety and benefit.

coal mine, working face, passing through vacant-channel, management

2015-06-04

耿建伟(1987- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)23-0094-03

TD263.56

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