馬振通

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)，河南 平頂山 467000）

放頂煤開采適用于煤層厚、沒有突出危險(xiǎn)的煤層，隨著煤炭資源開采程度和開采技術(shù)的發(fā)展，為減少突出煤層分層開采長(zhǎng)期、重復(fù)投入[1]，對(duì)突出礦井的厚煤層進(jìn)行放頂煤開采技術(shù)進(jìn)行研究非常必要。本文通過對(duì)突出礦井厚煤層下分層進(jìn)行綜采放頂煤的研究應(yīng)用，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1 概況

方山煤礦二1-11042工作面位于下山采區(qū)西翼，屬二1-11041工作面的下分層，開采二1煤層，下分層煤厚為5～8m，煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，煤層傾角14°，設(shè)計(jì)可采走向長(zhǎng)850m，采長(zhǎng)130m，可采儲(chǔ)量80萬t，埋深為479～610m。二1煤層直接頂板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，基本頂為中粒長(zhǎng)石石英砂巖，屬不穩(wěn)定巖層，部分地段有偽頂，厚度小于0.50m，易于垮落。直接底板以砂質(zhì)泥巖為主，次為粉砂巖，也屬不穩(wěn)定巖層，基本底多為粉砂巖，偶為砂質(zhì)泥巖或細(xì)粒砂巖。

二1-11042工作面經(jīng)過上分層開采，其煤層偽頂及直接頂隨開采推進(jìn)直接垮落，頂板屬再生頂板，煤層頂板壓力穩(wěn)定，二1-11042工作面在放頂煤開采期間，再生頂板易于垮落，適合放頂煤開采。

2 工作面瓦斯消突評(píng)判

方山新井二1煤層為突出煤層。二1-11041工作面在回采前按照規(guī)定對(duì)工作面進(jìn)行了瓦斯抽采，采面共完成預(yù)抽孔1494個(gè)，有效鉆尺184720m。噸煤鉆孔量為0.109m，超過較難抽放厚煤層噸煤鉆孔量大于0.03m/t的要求。二1-11041采面共完成瓦斯抽放量4218064.2m3，瓦斯預(yù)抽率達(dá)到32.96﹪。

經(jīng)上分層工作面開采后，二1-11042采面布置在上分層內(nèi)部卸壓區(qū)域，機(jī)巷內(nèi)錯(cuò)二1-11041機(jī)巷19.5m，風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)15.5m，切眼內(nèi)錯(cuò)14.5m（圖1所示），二1-11041采煤工作面的回采對(duì)二1-11042采煤工作面起到卸壓保護(hù)效果[2]。上分層開采后煤層應(yīng)力重新分布，在工作面利用DGC瓦斯實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)得最大殘余瓦斯含量5.93m3/t，小于規(guī)定瓦斯含量6.0m3/t。在回采前工作面進(jìn)行了消突評(píng)判，沿工作面走向方向每隔45m施工一個(gè)鉆孔，對(duì)工作面進(jìn)行區(qū)域效果檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)效果均合格。

圖1 二1-11042工作面與二1-11041工作面平面關(guān)系

3 工作面開采安全

3.1 回采工藝及裝備

二1-11042采煤工作面平均煤厚約7m，經(jīng)論證采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤開采[3-5]。選用ZFY5000/16/26型掩護(hù)式放頂煤液壓支架和ZFG6000/16/30H放頂煤過渡液壓支架，全部垮落法處理采空區(qū)。采煤機(jī)選用MG200/456-QWD，工作面運(yùn)輸機(jī)前部選用SGZ764/500,后部運(yùn)輸機(jī)選用SGZ630/320。

3.2 回采安全管理

（1）工作面采放比嚴(yán)格控制在1:3范圍內(nèi)，工作面采2.3m， 采取分段放煤的工序，不得超放。

（2）工作面在初次回采期間，工作面支架出切眼3m后方可進(jìn)行放頂煤，兩端頭4m范圍內(nèi)嚴(yán)禁放煤。

（3）嚴(yán)格放煤工序，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量，控制放煤量，合理確定采放工序，觀察煤壁情況，出現(xiàn)矸石時(shí)停止放煤。

（4）生產(chǎn)期間加強(qiáng)工作面礦壓觀測(cè)，包括對(duì)綜采支架初撐力、阻力觀測(cè)，兩巷超前支護(hù)范圍內(nèi)超前支架、單體液壓支柱初撐力、阻力觀測(cè)以及支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)分析應(yīng)對(duì)。

3.3 回采瓦斯管理

（1）利用礦井現(xiàn)有的抽放系統(tǒng)，在工作面回風(fēng)巷至上隅角鋪設(shè)瓦斯抽放管路，加強(qiáng)工作面上隅角的瓦斯檢查監(jiān)測(cè)，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%以上時(shí)，對(duì)工作面上隅角進(jìn)行瓦斯抽放[6-7]。

（2）工作面遇到厚煤層或瓦斯異常構(gòu)造帶時(shí)，在風(fēng)巷動(dòng)壓區(qū)距切眼上口30m范圍內(nèi)巷道下幫上部，施工高位抽放孔。抽放孔孔徑93mm，深度60m，仰角為10°，終孔位置落底在支架前方煤壁上方的頂板巖石裂隙帶內(nèi)，距上出口水平距離約45m左右（如圖2所示），鉆孔沿風(fēng)巷向外，每3m一個(gè)鉆孔，下套管后進(jìn)行封孔，對(duì)煤壁支架上方和煤壁前方頂板裂隙內(nèi)積存的瓦斯進(jìn)行抽放。隨著工作面的向前推進(jìn)，鉆孔進(jìn)入工作面支架上方，然后進(jìn)入采空區(qū)報(bào)廢。

圖2 上風(fēng)巷高位抽放鉆孔位置示意圖

（3）加強(qiáng)生產(chǎn)期間的通風(fēng)管理，保證機(jī)、風(fēng)巷及切眼內(nèi)的通風(fēng)斷面，每循環(huán)過后，及時(shí)在上、下隅角打封堵墻，封堵墻要求同切頂線齊、接頂接底、封嚴(yán)堵實(shí)、杜絕漏風(fēng)。

（4）加強(qiáng)瓦斯檢測(cè)監(jiān)控管理，在回風(fēng)巷里段和外段規(guī)定位置設(shè)置2臺(tái)甲烷傳感器、一臺(tái)風(fēng)速傳感器、一臺(tái)CO傳感器、一臺(tái)溫度傳感器，生產(chǎn)期間在上隅角懸掛便攜式甲烷檢測(cè)儀。采面生產(chǎn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)瓦斯異常，立即放慢或停止落煤和放煤工作，查明原因，采取可靠措施處理。

4 應(yīng)用效果

方山煤礦突出煤層在下分層二1-11042綜采放頂煤工作面消突后的安全回采，改變了突出煤層只能用傳統(tǒng)分層開采的認(rèn)識(shí)，提高了礦井回采率和萬噸掘進(jìn)率，工作面平均月產(chǎn)達(dá)7.5萬t，提高了安全經(jīng)濟(jì)效益。但在突出煤層下分層消突后，采用放頂煤仍然比普通煤層放頂煤困難得多，以下幾個(gè)方面需要注意：

（1）二1-11042綜采放頂煤工作面，是在該區(qū)域煤層執(zhí)行完區(qū)域防突措施，進(jìn)行消突評(píng)價(jià)合格，并且在上分層安全回采后，下分層區(qū)域得到完全的卸壓解放，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求的前提下進(jìn)行的放頂煤，前提是消突工作必須充分、到位，要多措并舉，充分解放煤層。

（2）生產(chǎn)前要做好預(yù)防措施，二1-11042工作面初采初放期間，頂板應(yīng)力集中，瓦斯?jié)舛纫苍^報(bào)警值，工作面進(jìn)行了上隅角抽放，保證了初采順利進(jìn)行。在后來的生產(chǎn)過程中，遇到瓦斯含量高的區(qū)域，隨時(shí)進(jìn)行抽放，保證安全生產(chǎn)。

（3）在生產(chǎn)期間遇到2段厚度8m的煤層，采面瓦斯含量明顯增大，在進(jìn)行上隅角抽放的同時(shí)，工作面實(shí)施了風(fēng)巷動(dòng)壓區(qū)高位鉆孔抽放。由于是下分層開采，頂板屬于再生頂板，裂隙發(fā)育充分，瓦斯賦存量大，在頂板破碎巖石中抽放對(duì)采面瓦斯治理起到了很好的作用。

（4）嚴(yán)格放煤管理，加強(qiáng)對(duì)職工的培訓(xùn)教育，熟悉掌握采面瓦斯、頂板等異?，F(xiàn)象特征，嚴(yán)格落實(shí)所制定的放煤制度，遇到瓦斯異常時(shí)，及時(shí)采取必要措施，嚴(yán)禁盲目放煤。

5 結(jié)語

突出煤層放頂煤開采雖然在全國(guó)很多煤礦都得到應(yīng)用，但在實(shí)際開采過程中仍然難度較大，危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，需要進(jìn)一步探索。通過總結(jié)方山煤礦突出煤層下分層安全開采的措施和經(jīng)驗(yàn)，為類似條件下的安全開采，提供了一個(gè)新的解決方案。