復(fù)合災(zāi)害傾斜煤層綜放工作面安全高效開采技術(shù)應(yīng)用

薛靖

摘要：本文主要介紹了復(fù)合災(zāi)害傾斜煤層綜放工作面在高瓦斯、沖擊地壓、大傾角等地質(zhì)條件復(fù)雜情況下實(shí)現(xiàn)安全高效開采技術(shù)，為類似地質(zhì)條件下礦井安全高效開采提供了技術(shù)保障，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)予以推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大傾角；高瓦斯；沖擊地壓；開采技術(shù)

1概況

兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦為傾斜厚煤層開采，采用長壁后退式綜采放頂煤采煤方法。礦井可采煤層2層，分別為4-5、9-15號煤層，煤層厚度均在6m以上，煤層傾角均在23°以上。

（4-5）04綜放工作面布置在4-5煤層中，設(shè)計(jì)走向長度2636m，傾斜長度180m，平均傾角25°以上，平均煤厚6.15m。4-5號煤層頂板多為粉砂巖，局部為泥巖；經(jīng)鑒定4-5號煤層頂?shù)装鍘r層為具有沖擊傾向性，其瓦斯含量較高，透氣性系數(shù)低，屬于較難抽煤層，瓦斯壓力0.5MPa，瓦斯相對涌出量為5.63m?/t，瓦斯絕對涌出量為16.67m?/min，為高瓦斯礦井。

2 災(zāi)害防治技術(shù)應(yīng)用

2.1瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)

采用以頂板高位鉆場布置走向鉆孔預(yù)抽裂隙帶及冒落帶瓦斯為主，回風(fēng)隅角埋管抽放采空區(qū)瓦斯為輔的綜合瓦斯治理方法。高位鉆場采取高負(fù)壓抽放，埋管采取低負(fù)壓抽放。地面建立瓦斯抽放泵站，安設(shè)4臺瓦斯抽放泵，抽放泵之間利用閘閥管路控制實(shí)現(xiàn)相互串聯(lián)抽放。

2.1.1高位鉆場抽放

高位鉆場布置在工作面軌道順槽回采側(cè)，間距為65m，按45°上山掘進(jìn)至煤層頂板，見巖變平施工抽放硐室，抽放硐室深度4m、寬度3.6m、高度2.6m。高位鉆孔終孔位置布置在工作面上部煤層頂板上方22～28m冒落帶內(nèi)，能有效抽放瓦斯，鉆孔壓茬不小于30m。

2.1.2埋管抽放

上隅角預(yù)先安設(shè)埋管，抽放上隅角積聚瓦斯。軌道順槽φ426mm抽放主管路與φ219mm抽放支管連接，支管末端直接連接埋管，埋管垂直立于巷道，間距為12m，當(dāng)?shù)谝惶寺窆苓M(jìn)入采空區(qū)12m時開始抽放瓦斯，當(dāng)?shù)谝惶寺窆苓M(jìn)入采空區(qū)24m時斷開此趟管路，第二趟埋管開始抽放瓦斯，依次不斷向前延接，交替循環(huán)進(jìn)行抽放上隅角瓦斯。埋管管身呈篩孔狀，采用過濾網(wǎng)保護(hù)，以防煤渣吸入。如圖2所示。

2.2沖擊地壓災(zāi)害防治技術(shù)

根據(jù)工作面開采條件和地質(zhì)條件的分析，回采前確定可能誘發(fā)沖擊地壓的致災(zāi)因素，劃分沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，編制工作面防沖安全評估和防沖治理方案，制定專項(xiàng)防沖安全技術(shù)措施，通過監(jiān)測預(yù)警和卸壓解危，杜絕回采過程中沖擊地壓事故發(fā)生。

2.2.1監(jiān)測預(yù)警技術(shù)

（1）鉆屑法監(jiān)測

鉆孔布置。在兩順槽超前工作面煤壁10～40m范圍，在順槽兩幫進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測，遇斷層等應(yīng)力集中區(qū)域時，加大監(jiān)測范圍。鉆孔的布置以打鉆時出粉順利為原則，鉆孔必須布置在煤層中。

沖擊危險(xiǎn)的判定。鉆屑量超過臨界煤粉量，或在鉆孔過程中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的的卡鉆，吸鉆及聲響等動力效應(yīng)，則判定應(yīng)力集中，具備發(fā)生沖擊危險(xiǎn)的條件，須在原鉆孔附近施工驗(yàn)證孔，距原鉆孔3m施工再施工1個鉆孔，以檢驗(yàn)原鉆孔煤粉量的可靠性。超過指標(biāo)，必須卸壓解危。

（2）應(yīng)力在線監(jiān)測

監(jiān)測孔布置。采用KJ550型應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)對工作面進(jìn)行24h監(jiān)測，礦調(diào)度室視頻在線監(jiān)測。在順槽內(nèi)距工作面煤壁30m開始布置測點(diǎn)，兩順槽各布置10組，共20組。每組間距25m，每組布置2個監(jiān)測孔，淺孔深10m，深孔深14m，鉆孔方法同鉆屑法鉆孔，測點(diǎn)位置隨工作面回采移動，保證監(jiān)測有效范圍超前煤壁不少于200m。

監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警臨界指標(biāo)。不發(fā)生沖擊地壓準(zhǔn)則：所有測點(diǎn)均小于預(yù)警值；當(dāng)有一組黃色預(yù)警，加過程判斷，三天內(nèi)無明顯增加；一組紅色預(yù)警加過程判斷，一天內(nèi)無明顯增加，變化小或下降，鉆屑量不超標(biāo)；發(fā)生沖擊地壓準(zhǔn)則：兩組及以上紅色預(yù)警；兩組及以上黃色預(yù)警加鉆屑量超標(biāo)或動壓明顯；一組紅色預(yù)警加過程判斷，一天內(nèi)明顯增加且鉆屑量超標(biāo)或動壓明顯。

2.2.2卸壓解危技術(shù)

（1）大孔徑卸壓

對劃分的沖擊危險(xiǎn)區(qū)域超前工作面煤壁200m進(jìn)行卸壓解危。

（2）爆破卸壓

爆破卸壓主要用于處理巷道底煤，沿巷道走向進(jìn)行斷底。斷底采用一排爆破鉆孔，在巷道右底角沿走向方向進(jìn)行斷底，孔間距5m，鉆孔角度為-65°，爆破孔孔徑42mm，單孔裝藥量0.6kg，正向起爆，孔內(nèi)并聯(lián)、孔外串聯(lián)連線，一次裝藥一次起爆。爆破孔應(yīng)緊跟迎頭施工，滯后迎頭不大于5m。

2.2.3解危效果檢驗(yàn)

鉆屑法。再將同一位置解危后的煤粉量與解危前的進(jìn)行比較，確定應(yīng)力降低的幅度，從而判斷解危效果。如果卸壓后煤粉量沒有明顯下降或仍在臨界值以上時，繼續(xù)卸壓，直至再次檢驗(yàn)沖擊危險(xiǎn)解除為止。

應(yīng)力監(jiān)測法。利用KJ550沖擊地壓在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷卸壓效果。如果卸壓后應(yīng)力值沒有明顯下降或仍在臨界值以上時，繼續(xù)卸壓，直至再次檢驗(yàn)沖擊危險(xiǎn)解除為止。

3 傾斜煤層開采工藝技術(shù)

通過控制工作面設(shè)備上竄下滑、安設(shè)采煤機(jī)電纜防滑拖移裝置、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供電供液系統(tǒng)、采取雙向割煤等回采工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工作面安全高效開采。

3.1設(shè)備上竄下滑控制技術(shù)

工作面回采期間，“支架—圍巖”系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，特別是形成的變形大及傾斜方向的動荷載，使工作面設(shè)備容易上竄下滑、液壓支架歪倒。采取液壓支架側(cè)護(hù)板分離控制，割煤進(jìn)刀方式、移架、推溜順序等回采工藝的改進(jìn)，能有效控制大傾角工作面上竄下滑，從而提供單產(chǎn)水平。

3.1.1液壓支架側(cè)護(hù)板分離控制技術(shù)

經(jīng)過理論研究，要改變液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的角度，必須在液壓支架底座箱不動的前提下，使液壓支架以某一點(diǎn)作圓弧運(yùn)動，將液壓支架下側(cè)頂梁側(cè)推千斤頂和掩護(hù)架側(cè)推千斤頂由原1組操作手把控制，改為2組操作手把分別控制頂梁側(cè)推千斤頂和掩護(hù)架側(cè)推千斤頂，以實(shí)現(xiàn)在移架過程中利用兩個側(cè)推千斤頂調(diào)整液壓支架的形態(tài)，從而調(diào)整液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的夾角。

3.1.2開采工藝控制技術(shù)

當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)上竄現(xiàn)象時，采用單向、自上而下順序推移前部運(yùn)輸機(jī)，自下而上的順序割煤、拉移支架；當(dāng)工作面設(shè)備出現(xiàn)下滑現(xiàn)象時，采用單向、自下而上順序推移前部運(yùn)輸機(jī)，自上而下的順序割煤、拉移支架。

3.2電纜防滑拖移裝置控制技術(shù)

采煤機(jī)電纜防滑拖移裝置，采用一組動滑輪、三組定滑輪和牽引鋼絲繩共同組成，依靠牽引鋼絲繩將電纜防滑裝置和采煤機(jī)聯(lián)成一個整體。采煤機(jī)電纜敷設(shè)至60號液壓支架處，采煤機(jī)上行或下行割煤時，電纜始終保持3層，采煤機(jī)上行至機(jī)尾時，電纜完全展開，電纜防滑裝置實(shí)現(xiàn)全自動收放電纜功能，成功解決電纜急速下滑問題。有效遏制損壞采煤機(jī)電纜和傷人事故的發(fā)生，大大提高工作面日產(chǎn)效率，同時實(shí)現(xiàn)輔助清理電纜槽內(nèi)大塊煤矸石，減輕勞動強(qiáng)度和減少用工；提高采煤機(jī)割煤速度和效益。

參考文獻(xiàn)

[1]國家煤礦安全監(jiān)察局.防治煤礦沖擊地壓細(xì)則.煤炭工業(yè)出版社，2018（5）.

[2]安徽徽州地質(zhì)安全研究股份有限公司.兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告，2017（1）.

（作者單位：兗礦新疆礦業(yè)有限公司硫磺溝煤礦）