新陆煤矿-490南11层二段一区风险管控实践

李彦军

（黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿，黑龙江 鹤岗 154100）

1 矿井及-490南11层二段一区概况

新陆煤矿位于鹤岗矿区中部，井田面积7.4 km2，矿井核定生产能力1.0 Mt/a，开采11号煤层。矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式；提升系统分为斜巷提升和水平运输；采煤方法为走向长壁综采放顶煤开采，顶板管理采用全部垮落法。矿井绝对瓦斯涌出量45 m3/min，相对瓦斯涌出量为10.95 m3/t，为高瓦斯矿井。

-490南11层二段一区工作面位于新陆煤矿井田中部，属于11#煤层-440～+490 m区段。为遗留孤岛煤柱。平均走向120 m、倾斜110 m、煤厚10 m，可采储量0.18 Mt。工作面东部为2012年开采-540南11层一区采空区；南部为2013年开采-490南11层采空区；西部为2007年开采-440南11层一区采空区；北部为2011年开采-490南11层一段一区采空区。11#煤层顶板向上30 m有9-2煤层，煤厚0.92 m；底板下8 m左右有11-2煤层，煤厚1.36 m。地面无铁路、大型水体和主要建筑物。-490南11层二段一区平面布置如图1所示。

图1 -490南11层二段一区平面布置

该区域有断层3条：Y3正断层，落差1 m左右，倾角75°；F17正断层，落差1～2 m，倾角48°；G1反倾正断层，落差1.5～2.0 m，倾角45°。

该区开采的11#煤层为非突出煤层，煤层瓦斯含量为2.6 m3/t，煤层瓦斯压力为0.15 MPa。11#煤层自燃倾向性等级为自燃，煤尘无爆炸危险性。11#煤层上部100 m含水层为石头诃子组砂岩裂隙含水层，富水性弱。区内断层无含水性及导水性，地质钻孔封孔良好。

2 -490南11层二段一区安全风险辨识评估

随着新陆煤矿开采深度的不断加深，矿山压力显现和采掘支护的矛盾越来越突出。为破解水、火、瓦斯、顶板、冲击地压重大灾害防治难题，对-490南11层二段一区工作面设计前、采煤工作面初采和收尾、综放工作面安装回撤、掘进工作面贯通前等阶段逐一进行安全风险专项辨识评估，并制定相应安全管控措施[1-2]。

2.1 风险辨识

通过对-490南11层二段一区工作面地质构造、瓦斯、煤层自然发火、水、顶板开采技术条件进行分析，重点辨识评估地质条件和重大灾害因素等方面存在的安全风险，辨识评估作业环境、工程技术、设备设施、现场操作等方面存在的安全风险，该工作面主要存在冒顶片帮、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤层自然发火、水害、冲击地压等安全风险。

（1）掘进期间受断层影响，顶板和两帮破碎，支护不及时，将发生冒顶、片帮事故。回采期间，采空区压力会发生变化，应力集中，导致顶板垮落，造成设备损坏、人员伤亡。

（2）工作面掘进期间过断层、可能造成瓦斯超限。工作面回采顶板初次来压，顶板大面积垮落，导致大量瓦斯涌出，易引起瓦斯燃烧或爆炸，将会造成严重的伤亡、设备损坏及财产损失事故。

（3）11#煤层自燃倾向性等级为自燃，工作面采用综采放顶煤开采，采空区遗煤量大，加大自然发火风险。煤层自然发火会生成一氧化碳造成人员中毒死亡，造成煤炭资源损失，烧毁大量生产设备，还可能引发瓦斯爆炸。

（4）采空区可能有积水，易发生透水事故，会造成人员伤亡，淹没矿井或采区。

（5）掘进回采放煤期间煤岩体能量释放，采空区形成压力叠加，诱发冲击地压，会造成巷道挤压变形，支架损坏，造成人员伤亡。

2.2 安全风险评估

采用作业条件危险性评价法（LEC法）进行风险评估，包含3个评价因素：事故发生的可能性（L）、暴露在危险条件中的频繁程度（E）、事故产生的后果（C），风险评价采用公式D＝L×E×C来计算风险大小。该工作面确定重大风险3项、较大风险1项、一般风险1项。评估结果如表1所示。

表1 安全风险评估结果

3 安全风险管控措施落实

3.1 管控措施责任落实

（1）根据专项辨识评估结果，需调整管控措施并补充完善《煤矿重大安全风险管控方案》，矿长组织实施管控方案，落实相应的管理、技术、工程等管控措施，确保人员、技术、资金满足要求，重大安全风险管控措施落实到位。

（2）重大风险由矿长管控，较大风险由分管负责人、副总工程师、科室负责人管控，一般风险由区队负责人管控，低风险由班组长和岗位人员管控。将安全风险按照分系统、分专业、分区域划分管控单元，实行统分结合。现场检查重大安全风险管控措施落实情况，发现问题及时整改。

（3）对井下职工进行安全风险管控知识教育和培训，内容包括主要发生灾害的区域，主要解危方法，应急情况下的撤人路线等。培训结束后，对培训人员进行考试，考试合格后，方可上岗工作。保证培训的针对性、科学性、实效性，以保障矿井的安全生产。

3.2 安全风险管控措施

（1）冒顶、片帮管控措施

工作面风道、机道采用沿空掘巷布置方式，沿煤层底板施工，切眼布置在采空区内。掘进期间制定防止冒顶、片帮措施，每循环打5 m超前探眼，探明前方地质构造。工作面有变化或遇断层时，采取浅打眼、放小炮、缩小棚距施工。按照设计要求支护顶板，刹严刹实帮顶，支护紧跟迎头，放炮后使用好前探临时支护、严禁空顶作业。回采期间工作面严格按规程措施要求进行支护，专人检查工作面支护情况，对失效支柱二次注液或及时更换，确保支护初撑力达到要求。上下出口端头20 m范围必须托棚进行加强支护。

（2）瓦斯管控措施

掘进阶段施工2个仰角钻场，施工1条瓦斯抽采巷；施工1个高位钻场，施工3组仰角钻孔；施工预抽钻孔10个，施工仰角钻孔18个；施工高位钻孔12个，合计40个钻孔，钻孔工程量2 300 m，确保孔孔到位，有效，用于抽采瓦斯。回采、过断层时，适当放慢推进速度，降低产量，减少瓦斯涌出量，防止瓦斯超限。确保瓦斯超限断电灵敏可靠。

（3）煤层自然发火管控措施

对连通采面的5个采空区制定封闭隔离措施。掘进工作面采用喷碹封堵、顶板注水孔循环注水防火措施。设计施工钻场1个，计划施工灌浆孔13个，预防性灌浆5 547 m3；机道埋管注氮10.3万m3，软帮注阻化剂142.5 t。地质构造带附近工作面采用循环注水、注阻化剂、喷碹防火措施[3]。

掘进阶段在-440回风石门施工灌浆钻场。加强系统封闭灌浆，对-440南11层采空区施工充填隔离条带钻孔、充灰封堵；对上段采空区-440南11层回风下山充砂封堵；-440南11层运输下山充砂封堵，停采线灌浆。施工防火注水孔循环注水。加固邻区密闭7道。加强连通采空区防火观测，利用顶板注水孔作为观测点。对邻区采空区进行防火观测。对邻区采后密闭进行防火观测，并安设压差计。

（4）水害管控措施

编制水文地质报告，规划钻场位置及钻孔设计。对上段采空区、顶板砾岩层、砂砾互层进行探放水，做好水情水害预报，按设计要求对上部采空区采用瞬变电磁法进行探测，进行探放水钻孔施工。工作面采掘期间配备相应能力排水设备，增强抗灾能力。

在-490南11层二段回风上山施工探放水硐室一个（4 m×4 m），打5个探放水钻孔205 m、对相邻采空区进行探放水。利用瓦斯抽放巷施工探水钻孔2个，钻孔深240 m，对上部砾岩层进行探放水工作。

（5）冲击地压管控措施

机道、风道、切眼掘进时采用沿空掘巷的巷道布置方式布置巷道，机道与风道平行布置等长开采，避开应力集中区。机道、风道设计大孔径卸压钻孔、顶板预裂爆破切顶卸压孔进行顶板预裂爆破。当工作面冲击危险性增强时，实行间歇式开采，降低工作面开采强度，加强工作面支架支护质量[4]。

4 工程效果分析及灾害风险预控取得的经济效益

通过工作面全过程安全风险预控分析及管控措施执行，确保该工作面开采适用性、可靠性、安全性，对影响安全生产的冒顶片帮、瓦斯、自然发火、水害、冲击地压等灾害因素进行控制和治理。利用沿空掘巷技术提高了煤炭资源的回收率，减少了巷道掘进量，提高了单产单进进尺量，节约了成本，成功地解决了新陆煤矿在回采遗留煤柱等应力集中区域的煤炭资源时安全生产的难题，确保了煤矿安全高效生产。

1）经设计前风险辨识可知，该区段工作面风道、机道沿空掘巷，因巷道压力小，两巷架棚支护棚距由原来的0.8 m提高到0.9 m，减少棚子40架，共节约10.5万元。

2）施工过程中开拓队组继续推行岩、煤掘一体化、减少了工作面收尾、搬家倒面次数，节约了成本投入。

3）克服复采区煤岩变化复杂等不利因素,采取打前探锚杆加2.5 m长圆钢做超前支护管理顶板，可将前探锚杆抽出，再次复用。帮、顶采用钢筋网上铺草质编织袋、减轻采空区淋水不利影响。减少了喷碹使用材料，降低了喷碹班职工的劳动强度，节约喷碹材料8万元。

4）用废旧棚梁棚腿加工铁筋巴力、铁刹杆刹帮顶，增强巷道支护强度，减少木刹杆，木穿楔、木背板投入3万元。

5）风道、机道以上地点铺设轨道，用旧U型钢加工铁道木，代替水泥道木，节约水泥道木3.4万元。