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当高瓦斯矿井坚硬顶板控制及瓦期防治措施

发布时间:2021-09-14 19:42:13 阅读: 来源:铣床厂家

高瓦斯矿井坚硬顶板控制及瓦期防治措施

双鸭山矿业集团有限公司东保卫矿是高瓦斯矿井,该矿一采区左部41层顶板坚硬,周期来压明显,采面初次放顶及周期来压期间顶板管理相当困难,伴有采空区大量的瓦斯涌出,增加了采面安全管理的难度。针对这种情况,我们进行了专项研究,摸索出一套行之有效的办法,保证了采面的安全生产。

1 采区概况

东保卫矿一采区位于井田东翼,以—200m水平为界上下山布置,上至煤层露头,下至—370m水平。东西走向长度1200m,共有36、41两个主采煤层,煤层厚度1.7~1.9m,煤层倾角7°~31°,平均20°。煤层发育稳定,地质构造中度复杂,顶板均为灰色细砂岩,底板均为灰色中砂岩。

一采区左部瓦斯含量较高,绝对瓦斯涌出量为4.8m3/min,工作面瓦斯量的大小与采空区活动有关。41层直接顶为III类稳定顶板,老顶为III级顶板,老顶来压强烈,周期来压严重。老顶初次来压及周期来压期间采空区瓦斯大量涌出,初次放顶时最高瓦斯涌出浓度达10%,周期来压时最高瓦斯涌出浓度达9%。

2 初次来压及周期来压期间瓦斯涌出机理及规律

在老顶岩层尚未断裂时,整个已采区由四周的煤柱支撑,顶板下沉量不大,随着工作而向前推进,顶板悬露面积逐渐加大,顶板压力增加,四周煤体逐渐被压酥、压裂,煤体里释放出大量的瓦斯。由于风流是沿工作面弧形流动的,靠工作面一侧风流速度大,到工作面四、五排支柱时风流速度逐渐减小,到采空区时风流速度极小,采空区内无风或微风,冲淡不了瓦斯,采空区上部和里部就成为瓦斯聚集的仓库。

老顶的压力通过直接顶作用于支架上,支架的支撑力通过直接顶对老顶进行控制。当老顶将要断裂、垮落前,采空区上方老顶弯曲下沉,煤壁内的支承压力达到最大,此强大的支承压力使直接顶及煤壁被剪切破坏。老顶悬露面积达到极限时,老顶断裂、垮落。垮落的直接顶及老顶挤占了采空区内瓦斯的存在空间,大量的瓦斯被挤出采空区,进入上隅角,导致初次来压期间采空区瓦斯大量涌出。

随工作面继续推进,老顶初次断裂后裂隙带岩石应力按照“稳定——失稳——再稳定”的变化规律,形成了周期来压。周期来压时,垮落的岩块同样挤占瓦斯的存在空间,使采空区瓦斯周期性地大量涌出。

3 初次放顶及周期来压的对策

一采区41层—270m左面第一次放顶,经历了1个月的时间,工作面上头推进71m,下头推进65m,放顶面积较大,初次放顶十分困难。该面周期来压步距17~25m,周期来压时局部顶板沿煤壁切断,对工作面支护的破坏十分严重。针对这种情况,我们采取了如下措施。

(1)合理设计采场支护,使采场支护具有足够的初撑力、工作阻力和可缩量。工作面选用单体液压支柱4~5排管理控制顶板,并保证有5%的备用支柱。初次放顶及周期来压期间,在软帮第一排上打设一排戗柱加强支护,防止推掌子。上下端头使用4对八根长钢梁支护,交替迈步前移。

(2)根据采面现场实际,决定放顶形式。一采区41层—270m左面伪斜布置,初次放顶时采取调采方式,上端头调采,使上半部顶板先冒下来,依次逐段放顶。调采方法为扇形调采,即工作面溜子头不动,调溜子尾检查有没有划伤。调采时采用3短1长或4短1长的进刀方式。工作面每次推进一个整循环都要把煤壁采直,防止工作面煤壁出现“大肚子”弯。调采的同时打设信号顶子,用来观察顶板压力情况。信号顶子用直径16cm的圆木制作,利用埃奇得XP新牌号生产的食品包装膜(包括大小包装)具有出色的韧性和热封性能中部砍5cm深的缺口。工作面推进6m后开始打设信号顶子,柱距30m,每隔7个循环打设一次,信号顶子不回撤。调采时必须注意,工作面调正后立即停止调采恢复正常推进,工作面不能调成里伪,防止上部顶板垮落到下部支柱上造成推垮型冒顶事故。结果工作面上部推进74m后上部顶板沿走向先冒落40m,顶板压力得到有效释放,实现了预期的放顶效果。

(3)加强现场管理,确保经过丈量资料的磨擦系数功能工程质量。矿成立初次放顶及周期来压领导小组,由生产矿长担任组长,总工程师担任副组长,生产科长、采煤工程师、采煤区区长、生产副区长、采煤区技术员、采煤段长、副段长任主要成员。负责跟班检查采面工程质量,出现质量问题及时监督整改;发现漏液、卸液单体支柱及时组织升井维修并及时补充不足部分;观察信号顶子及硬帮煤壁出现的来压预兆,提出初次来压及周期来压预报,并根据现场实际情况补充制定针对性安全技术措施;遇到险情及时组织作业人员撤出,确保初次放顶及周期来压期间安全生产。

(4)加强回柱放顶管理,防止回柱伤人事故。初次放顶及周期来压期间回柱十分困难,回柱放顶时始终坚持两人一组作业,实现两人联保。一人回撤,一人观察顶板,严禁单人冒险作业。回柱时,作业人员必须站在被撤支柱的斜上方,在一、二排支住间进行回撤。回撤的泄液钩绳长度不少于3m,回柱人员必须站在支架完整处,避免崩绳、崩柱、甩钩、断绳等事故发生。分段回柱时,必须坚持由下向上的原则,防止冒落矸石下滚伤人。回撤分段交界处最后几根支柱及处理埋压支柱时,必须打好护身支住,坚持先打后撤的原则。

4 顶板来压期间采空区瓦斯的防治措施

(1)加强通风系统管理,防止风流短路。采区车场风门实现联锁,通车时一道风门打开,另一道风门关闭,保证通车时的采面正常通风。

(2)增加工作面新风量,防止瓦斯积聚。将工作面风量加大到410m3/min,并在上巷设风机吹上隅角,加大风量冲淡并及时带走瓦斯。

(3)加强采区瓦斯监测,防止瓦斯超限。工作面设专职瓦检员,班班看守,跟机检查槽口及上隅角瓦斯情况,发现一次瓦斯超限奖励30元。通风科、安监科设专人抽查瓦检员上岗情况,防止瓦检员漏检与假检。值班段长、瓦检员、入井干部都携带便携式瓦斯检测仪,上隅角悬挂一台便携式瓦检仪,回风道设瓦斯断电仪,作业人员配备报警矿灯,瓦斯超限及时组织作业人员撤出工作面。

(4)加强机本钱越高电设备管理,防止电器失爆。机电科设专职防爆员,检查机电设备防爆情况,发现失爆设备及时维修、更换。采区供电实现“三专两闭锁”即双电源供电,专用变压器、专用供电线路、专用开关,风电、瓦斯电联锁。

(5)加强放炮管理,防止放炮事故。放炮必须使用水炮泥、炮泥和乳化炸药。严格执行“三人放炮制”和“一炮三检制”。

(6)加强入井检查,严禁携带烟火。入井人员必须带自救器,无自救器禁止入井。对入井人员一律检查,发现携带烟火者,罚款一万元。

经过长期的探索,东保卫矿摸清了一采区的坚硬顶板及采空区瓦斯活动规律,总结出一整套坚硬顶板管理及高瓦斯控制办法。目前该采区的—200m标高以上部分已采完,下山部分36层采至—270m标高,41层采到—320m标高,没有发生顶板及瓦斯事故,保证了安全生产。

(郎峰岐 蔡雷 林显玉 张庆平)

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