综采工作面上隅角悬顶分析及瓦斯综合治理技术研究

郭王飞

（晋能控股煤业集团侯甲煤矿，山西晋城048105）

1 概述

在晋能控股煤业集团某矿的14-1201 综采工作面中，其东、南、西、北相邻的分别是实煤、矿界、14-1101工作面及集中轨道巷。且集中的轨道巷是二采区的。在该工作面中，总采长是280m，4-1 是需要开采的煤层，砂岩与砂质泥岩构成了煤层顶板，和下面的4号煤层相距4m，且距离是均值。该号煤层的厚度是1.90～3.50m，均值是2.34m。

2 分析综采工作面上隅角悬顶

2.1 分析综采工作面上隅角悬顶的主要危害与原因

当对14-1201 综采工作面进行掘进时，由于要使支护顶板的强度增加，就在切眼附近大概500m 区域中，首先采取柔性支护、后采取多圈层锚索试验，来实施支护，且支护是全锚索的，这就造成开采初期的上隅角顶板垮落困难，进而就有空顶面积形成了，垮落随时会发生在其空顶，这样就会涌出瓦斯，且面积比较大，就会威胁矿井的安全。

按照上隅角的悬顶面积在其三角区域的结构所做的分析，发现，外载荷力小于支护强度导致悬顶的产生。所以，将支承的外力降低与将完成的顶板打破是对顶板进行控制的措施，且该措施是最有效的，以下就是详细操作：把锚索切除，将锚索作用到顶板的力消除；选取外力把完整的顶板破坏。

2.2 综合治理上隅角的顶板

2.2.1 将管理上隅角的退锚强度加强

将超前架中最外侧的一架的最前部当作基准，退锚器的使用，可以退去距离其最近的所有锚索，继而在按顺序退锚，将顶板所受锚索的支护作用打破；由于顶板逐渐下沉，就会有形变发生在锚索的锁具中，不能将锁具退下时，可以选择水利切割器对锁具进行切割，这样就可以将锚索退下来了。

2.2.2 强化顶板的超前段预裂

在将锚索进行切割之后，依然不能使顶板下沉，那么就要将密集孔施工到其超前架中最外侧的一架的最前部，这样顶板所具有的完整性就会被破坏，预裂顶板；若预裂无法由密集孔来实现，那么就要将深孔打设到超前段，充分使用新技术，来将顶板所具有的完整性打破，进而保证顶板可以马上垮落。

3 分析综采工作面上隅角的瓦斯

3.1 分析综采工作面上隅角瓦斯的主要来源

按照《14-1201 工作面瓦斯治理方案》中得知，该工作面的瓦斯的绝对涌出量最大值预计是22.01m3/min，且该方案是由太原理工大学所编制。当掘进14-1201工作面时，一般瓦斯的涌出量是1.8m3/min，各部区域的瓦斯涌出量最大在2.64m3/min左右。在回采该工作面时，其瓦斯涌出最主要的是开采层，其次就是临近层，就瓦斯涌出量而言，开采层、临近层与回采工作面的比大概是0.5∶1、0.48∶1。而且，14-1201 工作面有比较长的采长，还有断层对工作面有很大的影响，该工作面绝对瓦斯涌出量是7～9m3/min，插管抽放措施被上隅角所使用，主要用作对瓦斯进行治理，体积分数、抽放纯量分别是1.5%、2.7m3/min，安全风险的超限随时会发生，对生产的安全性有很大制约。

3.2 治理综采工作面上隅角瓦斯的主要措施

3.2.1 合理配风措施

按照该工作面实际的瓦斯涌出量，将合理配风措施使用到该工作面，这样就最大可能地将采空区存在的漏风量降低，就可以使采空区中的瓦斯移动到上隅角的量下降。若有需要，可以对主通风机的总风量与风叶所具有的度数进行调整，将风流所产生的对流加强，推动上隅角瓦斯会与风流一同排出来。

3.2.2 风障导风措施

在其上隅角对瓦斯进行治理的措施中，普遍使用的是风障导风措施，详细工作步骤就是，将风障设置到上隅角，并风障的两头分别连接的是上隅角与风流中的煤壁且悬挂于支架上，支架的数量是1015个，这样就会将风流引到上隅角，进而来将聚集到此处的瓦斯稀释。

3.2.3 工作面调斜推进切眼

该措施的使用，可以确保其机头要比机尾超前4～7m，防止有涡流形成于其上隅角，上隅角会被工作面中的风流所冲刷，进而来将聚集到此处的瓦斯稀释。

3.2.4 采煤机的割煤速度的控制

对采煤机所具有的割煤速度进行控制，在机头的前30号支架进行割煤期间，一定要严格控制其割煤速度，一定要小于2m/min，在对底板的岩石进行切割时，一定要洒水且洒水的是工人，避免有火花产生；当机头区域支架被支架工进行拉移时，拉移的速度一定要降低，避免有垮落出现在顶板、采空区的瓦斯被挤出而导致瓦斯瞬时超限。当瓦斯不正常时，所有治理瓦斯专项的措施需要每班跟班执行的，进而明确每个人的责任。

3.2.5 引射式瓦斯稀释器的应用

将引射式瓦斯稀释器吊挂到回风顺槽的超前维护区域，风筒与其吸风口相连接，且风筒是伸缩式的，在比T1传感器的下风一侧大5m的位置设置排放口，在没有将风筒设置到上隅角密集时，就要对上隅角的瓦斯进行抽放，进而使上隅角的瓦斯下降。

3.2.6 插管抽放上隅角的措施

顺着回风顺槽来对瓦斯抽放管路进行架设，上隅角的瓦斯会被瓦斯抽放泵所抽排，因而，降低了瓦斯浓度，并控制到低于0.6%。

3.2.7 抽放低位裂隙孔措施

按照瓦斯治理的真实状况，在采取别的措施也无法治理时，当回采工作面之前，经过研究瓦斯的渗流与上覆于采空区岩石的移动，就明确了布置钻孔的方式，将定向钻孔布置到回风顺槽低位裂隙带中，且低位裂隙带的走向与工作面的走向相同，使裂隙带瓦斯抽放的更充分，使回风流与上隅角的瓦斯浓度降低，使瓦斯治理的效果增强。

3.2.8 将专职瓦检员设置于上隅角

在回采该工作面时，将专职瓦检员设置到上隅角，该检查员主要检查的就是瓦斯，且瓦斯是超前维护段、工作面机头与上隅角，经过使用回风隅角风障、稀释器与抽放管路，保证所有治理瓦斯的措施都进了落实。

3.2.9 加强管理安全监测监控设备

以安全监测监控设备的有关规范为基础，来调校、吊挂回风隅角、回风巷、工作面的安全监测监控设备，保证对上隅角、回风流、工作面中的瓦斯浓度监测的更加准确。

4 结束语

在上述几项瓦斯治理措施中，第一步需要了解的就是顶板的真实状况与导致上隅角产生、超限聚集的原因，以此为基础，来部署与安排，按照真实状况来对措施进行制定，对上隅角瓦斯进行控制，使生产更加安全。

该工作面的上隅角需要对不易治理瓦斯这一难题进行面对，这一难题也得到了所有领导的重视，当治理上隅角顶板时，通过使用高压水力压裂顶板、密集孔预裂顶板及退锚器退锚等措施，防止了有悬顶出现在顶板且面积比较大；当对瓦斯进行治理时，通过使用监测监控的加强、专职瓦斯检查员的设置、合理配风、抽放低位裂隙、插管抽放上隅角、引射器抽排、调斜切眼、风障导风、控制采机速度等措施，可以很好将积聚于上隅角的瓦斯超限的这一难题解决掉，使生产更加安全。