综采工作面上隅角顶板及瓦斯治理研究

张志勤

（山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司，山西 吕梁 033500）

1 14-1201 综采工作面概况

正利煤业14-1201 综采工作面东邻实煤，西邻14-1101 工作面采空区，北邻二采区集中轨道巷，南邻矿界。工作面采长280 m，开采4-1 号煤层，煤层结构为0.71（0.13）2.32，煤层顶板为砂质泥岩和砂岩，底板为泥岩，下与4 号煤层平均距离为4 m。4-1 号煤层厚度为1.90～3.50 m，平均为2.34 m。

2 综采工作面上隅角悬顶原因、危害及治理

2.1 综采工作面上隅角悬顶原因及危害

该工作面掘进期间，为保证顶板支护强度，在靠近切眼近500 m 范围内，先后采用柔性支护、多圈层锚索试验，并进行全锚索支护，导致初采时上隅角顶板不易垮落，形成了一定的空顶面积，采空区空顶随时有可能大面积垮落，引起瓦斯大面积涌出，对矿井生产安全构成威胁。

根据悬顶面积在上隅角三角区域的结构分析，得出造成悬顶的根本原因是支护强度超过所受的外载荷力。因此，减少外力的支撑和破坏顶板的完整性是控制顶板的有效措施，具体操作有：切除锚索，取消锚索对顶板的支护作用；采用外力来破坏顶板的完整性。

2.2 综采工作面上隅角顶板治理

2.2.1 加强上隅角退锚管理

以最外一架超前支架前端为基准，利用退锚器，将最近一排锚索全部退去，然后依次退锚，破坏锚索对顶板的支护作业；因顶板下沉，导致锚索锁具变形，无法退下锁具时，利用水利切割器切割锁具，退掉锚索，确保顶板及时垮落。

2.2.2 加强超前段预裂顶板

经过切割锚索，顶板仍不能下沉时，在最外一组超前架前端施工密集孔，破坏顶板完整性，预裂顶板；当密集孔不能预裂时，在超前段打深孔，利用深孔爆破、岩石产气压裂剂、高压水力压裂等新技术，破坏顶板完整性，确保顶板及时垮落。

3 综采工作面上隅角瓦斯来源、危害及治理

3.1 综采工作面上隅角瓦斯来源及分析

依据太原理工大学编制的《14-1201 工作面瓦斯治理方案》，14-1201 工作面预计最大绝对瓦斯涌出量为22.01 m3/min。该工作面在掘进时瓦斯涌出量为1.8 m3/min，局部区段最大瓦斯涌出量达到2.64 m3/min。14-1201 综采工作面回采过程中，回采工作面瓦斯涌出以开采层为主、邻近层为辅，其中开采层瓦斯涌出量占回采工作面瓦斯涌出量的52.4%，邻近层瓦斯涌出量占回采工作面瓦斯涌出的47.6%。加之该工作面采长较大，且工作面内受断层影响，工作面瓦斯绝对涌出量为7～9 m3/min，上隅角采用插管抽放方式治理瓦斯，抽放浓度（体积分数）为1.5%左右，抽放纯量为2.7 m3/min，随时有着超限的安全风险，严重制约着安全生产。

3.2 综采工作面上隅角瓦斯治理措施

3.2.1 合理配风法

根据14-1201 工作面瓦斯涌出量，对工作面进行合理配风，尽量减少采空区漏风，进而减少采空区瓦斯向上隅角运移。必要时，调整主通风机风叶角度，适当增大总风量，使工作面上隅角瓦斯积聚风流与工作面主进风流的对流作用加强，促使上隅角瓦斯随风流排出。

3.2.2 风障导风法

该方法属于工作面上隅角治理瓦斯最常见的方法，具体来说是在工作面上隅角设置风障，将风障一头紧贴进风流的煤壁、沿着工作面10～15 个支架悬挂，另一头悬挂在上隅角，引导风流进入上隅角来稀释该区域聚集的瓦斯。

3.2.3 调斜工作面切眼推进

及时调斜工作面切眼推进，保证工作面机头超前机尾4～7 m，避免工作面上隅角风流形成涡流，利用工作面风流自然冲刷上隅角，稀释该区域聚集的瓦斯。

3.2.4 控制采煤机割煤速度

严格控制采煤机割煤速度，当机头1～30 号支架割煤时，机组司机必须将采煤机割煤速度控制在2 m/min 以内，割底板岩石时必须采取人工洒水，防止产生火花；支架工拉移机头段支架时，必须减慢拉移速度，防止顶板突然垮落、挤出采空区瓦斯而造成瞬时瓦斯超限。瓦斯异常时，科队干部要每班跟班，严格执行各项瓦斯专项治理措施，确保责任到人、落实到位、管控有效。

3.2.5 使用引射式瓦斯稀释器

在回风顺槽超前维护段吊挂引射式瓦斯稀释器，引射器吸风口接伸缩式风筒，排放口设在T1 传感器下风侧5 m 以外，风筒末设在上隅角密集前，抽放上隅角瓦斯，以达到降低上隅角瓦斯的效果。

3.2.6 上隅角插管抽放法

沿回风顺槽架设瓦斯抽放管路，利用瓦斯抽放泵对上隅角瓦斯进行抽排，使瓦斯浓度（体积分数）控制在0.6%以下。

3.2.7 低位裂隙孔抽放法

根据瓦斯治理情况，采用其他措施难以治理时，在工作面回采前，通过对采空区上覆岩石移动与瓦斯渗流研究确定钻孔布置方式，在工作面回风顺槽钻场内沿着工作面走向的低位裂隙带布置定向钻孔，实现对裂隙带瓦斯的充分抽放，降低回风工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度，起到治理瓦斯的作用。

3.2.8 上隅角设专职瓦斯检查员

14-1201 工作面回采期间，在上隅角设专职瓦检员，专职负责上隅角及工作面机头、超前维护段的瓦斯检查，抽放管路、稀释器、回风隅角风障使用管理工作，确保各项瓦斯治理措施落实到位，保证瓦斯治理到位，为工作面安全生产奠定基础。

3.2.9 加强安全监测监控设备管理

工作面、回风巷及回风隅角安全监测监控设备必须严格按照规范进行吊挂、调校，确保能够实时准确监测工作面、回风流及上隅角瓦斯浓度。

4 结语

在治理上隅角瓦斯的措施上，应首要掌握顶板情况及上隅角瓦斯主要来源和瓦斯积聚超限的原因，并在此基础上，统筹安排部署，根据实际情况制定措施，合理控制上隅角的瓦斯，确保安全生产。

正利煤业14-1201 综采工作面上隅角，面对空前的瓦斯治理难度，各级领导高度重视，在上隅角顶板治理上，通过采用常规退锚器退锚、水利切割退锚、密集孔预裂顶板、深孔爆破预裂顶板、岩石产气压裂顶板、高压水力压裂顶板等措施，避免了顶板大面积悬顶；在瓦斯治理上采用控制采机速度法、风障导风法、调斜切眼法、引射器抽排法、上隅角插管抽放法、低位裂隙抽放法、合理配风法、设专职瓦斯检查员、加强监测监控等措施，有效地解决了上隅角瓦斯积聚超限问题，为安全生产奠定了基础。