复合煤层自然灾害综合防治技术研究与应用

吴春涛 铁法煤业（集团）有限责任公司晓南矿

铁煤集团晓南矿自1982年开始综合机械化开采以来，已有20多年的历史，综合机械化采煤工艺得到了迅速发展，矿井核定生产能力为210万吨，但随着矿井机械化开采程度的加大，矿井服务年限在逐年缩短，为提高资源回收率，矿井、采区边界煤柱或复合煤层的开采被排上日程，给综采工作面及两顺维护带来难度，研究和探索复合煤层回采工艺和技术管理对于提高矿井资源回收率，延长矿井服务年限具有重要意义。

一、采煤工艺与生产安全管理

（一）采煤工艺

1.采煤方法

本工作面采用走向长壁布置方式，采用后退式全部垮落综合机械化一次采全高开采方法，采煤机割煤，采煤机滚筒叶片装煤,液压支架支撑顶板，运输机将煤运出工作面，再经由转载机（破碎机）和胶带运输机将煤由运顺运出采区。

2.采煤机进刀方式

本工作面采用单向割煤。本工作面煤层倾角大，工作面内最大坡度21°，最大落差44m，采煤机上坡牵引割煤有困难，设备磨损量较大，所以采用单向割煤，即下坡方向牵引割煤，上坡方向牵引扫货，保证采煤机正常工作，采用机头留三角煤端部斜切进刀法，双滚筒采煤机下行割煤，前滚筒割顶煤后滚筒割底煤，一次采全高。

3.支护方式

工作面切眼共安设液压支架110组，前端头安设2组ZTZ22500-19/35型端头支架，5组ZYG6800-15/35型过渡液压支架，其余为ZY6800-15/35型液压支架；采用全部垮落法控制顶板，采空区顶板随液压支架前移自行垮落。工作面液压支架最小控顶距为4300mm（可伸缩式顶梁，行程600mm），最大控顶距为5100mm；采用追机移架及时支护，即采煤机割煤过后及时移架，移架要滞后采煤机底刀滚筒3～5组支架，移架步距0.8m。

（二）回采设备管理

1.支架状态管理

调整支架状态，使支架和工作面运输机垂直正交并非斜交，这不仅能够保证工作面设备合理使用，避免工作面推拉框架别劲、损坏，同时对防止运输机下滑也有抑制作用。为保证支架调整方便我们将顶梁侧护板与掩护梁侧护板分开来使用，中间用一个φ10球阀和三通操控既方便简单又起到了很好的效果。

2.运输机检修管理

在此大倾角工作面生产过程中运输机最担心的就是断链，一旦生产过程中断双链，链子会沿坡度下滑，后果将不堪设想。所以为防止断链、跑链，生产过程中加强了运输机的检修管理。首先，严禁任何铁器进入运输机，前后金属网锚杆及时回收，损坏的刮板要及时更换，锯齿环天天检查、定期更换，生产过程中每两个月更换一回。

二、瓦斯与防灭火管理

（一）回采期间瓦斯涌出情况

2010年9月，委托中国矿大进行了煤与瓦斯突出危险性鉴定，鉴定结果为非突出矿井。瓦斯以吸附和游离方式赋存在煤层中，7-2煤层瓦斯压力0.23MPa、瓦斯含量5.75m/t、瓦斯放散初速度16.9mmHg、煤体坚固性系数1.37f，W2-721工作面回采期间绝对瓦斯涌出量22.58m3/min。

（二）瓦斯抽采系统

晓南矿地面泵站安装6台水环式真空泵,型号分别是2BEC-42、2BEC52、CBF-730，额定抽采量分别是120、250、550m3/min。工作面回顺接设一趟∮273mm瓦斯管路、一趟∮400mm瓦斯管路，同时在运顺接设一趟∮273mm瓦斯管路抽采前隅角瓦斯。在回顺设置13个钻场、1个高位钻场，西二九旧巷布置1个钻场，运顺布置2个钻场。

（三）瓦斯来源分析

1.本煤层落煤期间解吸瓦斯及周边煤岩在回采期间落煤涌出瓦斯。约占采面瓦斯涌出量的70～80%；

2.邻近层：

（1）上临近层4层煤，距本层16.99米（平均）。

（2）下临近层8层煤，距本层10.65米（平均）。

3.临近采空区：W2-720采空区涌出瓦斯量约占本采煤工作面瓦斯涌出量的3～8%；

4.顶板裂隙带赋存的瓦斯约占工作面瓦斯涌出量的6～10%；

（四）回采各阶段防灭火方法

1.回采前防灭火方法

（1）喷浆：本工作面在安装前对运顺隅角和回顺隅角巷道外侧煤壁进行喷浆，运顺侧喷浆56m长，回顺侧喷浆32m长，共计喷浆面积达263m2。

（2）施工注泥孔：在运、回顺隅角喷浆段利用手持式风动钻机每间距3m施工1个注泥孔，钻孔在巷道腰线以上，孔深2m，孔内安设1.5m长1吋管，利用聚氨酯对钻孔进行封孔。

（3）注阻化剂：利用阻泥泵通过1吋管对煤壁进行注阻化剂（白泥；氯化镁）。共对喷浆区域注白泥4吨，注卤水2吨。

2.回采期间防灭火方法

（1）运顺注砂（浆）：运顺隅角每间隔30m引埋Ф108mm钢管一趟，用弯头及短管接到顶板最高处，作为注砂管，回采50m进行首次充填，首次充填河砂100m³，以后砂管路每埋入15～20m后通过该管路对采空区进行注砂,注砂后该管路废除。工作面每推进30m，上下隅角注砂1次。

（2）架间充填：

在回采过程中，在工作面架间留设充填管路，由于工作面受条件限制，晓南矿加工800mm长一根的短管进行埋管，留设5-10后对架间进行砂砂充填，在回采期间共计向架间充填4次，共计充填河砂120m³。

[1]姜学云编.综采工作面工艺参数研究[M].中国矿业大学出版社.1994.

[2]地下开采现代技术理论与实践[M].煤炭工业出版社.2002.