賈 毅

（陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 黃陵 727307）

1 概況

黃陵一號煤礦屬高瓦斯、水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦井，2019年測定礦井絕對瓦斯涌出量為162.67 m3/min，相對瓦斯涌出量為12.65 m3/t； 礦井正常涌水量為380 m3/h，最大涌水量為440 m3/h。625智能化綜采工作面位于一號煤礦六盤區(qū)東翼，為該翼的第12個工作面，走向長度3 417 m，傾斜長度235 m。工作面再向東為十盤區(qū)，由于十盤區(qū)中部有一片區(qū)域為無煤帶，為盡可能回收煤炭資源，故將無煤帶以西可采煤層布置在了六盤區(qū)625工作面范圍內(nèi)，從而形成了625工作面自切眼以外484 m范圍南側(cè)為623工作面采空區(qū)，北側(cè)為1001采空區(qū)的“孤島”格局，見圖1。625工作面孤島段對應(yīng)上覆地表為低林山區(qū)，溝壑縱橫。

625工作面開采煤層為2號煤，平均厚度2.4 m。2號煤層瓦斯含量在1.98～3.76 m3/t之間，平均2.87 m3/t。工作面相對瓦斯涌出量為0.64 m3/t，絕對瓦斯涌出量為27.71 m3/min。625工作面回采前進(jìn)行了瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評判，瓦斯預(yù)抽率達(dá)91.3%。

圖1 625工作面孤島段平面布置

625工作面煤層直接頂為粉砂巖，平均厚度6.1 m；老頂為細(xì)砂巖，平均厚度3.1 m；底板為砂質(zhì)泥巖，平均厚度1.9 m。工作面采用160臺ZY7800/15/30D型掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板，兩巷采用錨網(wǎng)索梁支護(hù)頂板，兩超前另增加邁步式超前支架加強(qiáng)支護(hù),采用全部垮落法處理采空區(qū)頂板。

2 主要災(zāi)害及影響分析

孤島工作面不同方向支承壓力的迭加，是孤島工作面開采的一個重要特點。兩巷及兩端頭煤體受采動及相鄰采空區(qū)殘余應(yīng)力雙重影響，巷道圍巖松動圈較大、壓力顯現(xiàn)更為明顯，采動過程中工作面兩巷圍巖會處于流變狀態(tài)，并且受到高應(yīng)力作用而加劇變形。在一定條件下，采場頂板覆巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)會對工作面支架造成沖擊荷載，形成大面積片幫，嚴(yán)重時會造成支架壓死、設(shè)備損壞，擠出的煤體會封堵工作面出口，同時導(dǎo)致瓦斯和水涌出量增大等工程災(zāi)害。

625工作面孤島段與兩側(cè)采空區(qū)保護(hù)煤柱為30 m左右，根據(jù)625工作面巷道布置，結(jié)合孤島采煤特點，頂板災(zāi)害主要來源于625工作面采動壓力以及623、1001采空區(qū)殘余應(yīng)力雙重作用，重點影響工作面及兩巷超前范圍；瓦斯災(zāi)害主要來源于高位裂隙抽采效果的減弱以及相鄰采空區(qū)瓦斯的涌出，重點影響工作面回風(fēng)隅角；水災(zāi)害主要來源于圍巖加劇變形導(dǎo)通623和1001采空區(qū)，由于工作面均為緩下山開采，故重點影響625工作面及兩巷。

3 災(zāi)害治理措施

3.1 頂板災(zāi)害治理措施

625工作面選用160臺ZY7800/15/30D型掩護(hù)式液壓支架支護(hù)，根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度驗算：Pt=9.81 hγk=（9.81 ×3 ×2.5 ×8）=588.6 kN/m2，F(xiàn)Z=PtA/η =588.6×1.5×5.1/0.8=5 628 kN＜7 800 kN，支架選型滿足孤島回采期間工作面頂板支護(hù)要求。

625工作面孤島段兩巷在原錨網(wǎng)索梁的基礎(chǔ)上另增加桁架支護(hù)形式錨索梁兩排，并調(diào)整錨索Φ17.8 mm×10 300 mm為Φ21.8 mm×12 300 mm，縱橫支護(hù)形成網(wǎng)格，使整體支護(hù)結(jié)構(gòu)更加堅固可靠，極大的提升了支護(hù)效果，保證了孤島回采期間兩巷頂板安全，見圖2。

圖2 桁架結(jié)構(gòu)支護(hù)

3.2 瓦斯災(zāi)害治理措施

625工作面采取以高位裂隙抽采、回風(fēng)隅角埋管抽采和采前本煤層預(yù)抽為主，風(fēng)排為輔的綜合瓦斯治理措施。受巷道布置影響，孤島段高位鉆場布置在回風(fēng)順槽本煤層鉆場內(nèi)，由于工作面推進(jìn)需提前拆除，極大的影響了回風(fēng)隅角抽采效果。為彌補(bǔ)回風(fēng)隅角瓦斯抽采效果的不足，一方面積極落實抽采技術(shù)措施：一是將本煤層抽采管路通過加裝閘閥將其延伸至回風(fēng)隅角，使其變?yōu)榛仫L(fēng)隅角輔助抽采系統(tǒng)； 二是在627進(jìn)風(fēng)順槽距625回順2#措施巷20 m處布置一組長距離高位裂隙抽采鉆孔（布置4個，孔徑為120 mm，孔深為450 m），進(jìn)行高位裂隙輔助抽采； 三是在627進(jìn)風(fēng)順槽正頭利用探放水孔持續(xù)抽采1001采空區(qū)瓦斯。另一方面積極做好抽采管理措施：一是回采期間積極采用強(qiáng)放頂措施促進(jìn)采空區(qū)懸頂及時垮落，促進(jìn)頂板裂隙發(fā)育，提升高位裂隙抽采效果；二是回采期間嚴(yán)格執(zhí)行鉆場拆除管理規(guī)定，杜絕提前拆或者多拆；三是積極采取限制煤機(jī)速度、封堵、掛風(fēng)簾導(dǎo)風(fēng)等措施降低回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛?；四是每天安排專人排查抽采系統(tǒng)，及時放水、清理出渣器、處理軟風(fēng)筒漏風(fēng)等保證回風(fēng)隅角抽采效果。通過強(qiáng)化抽采措施，工作面孤島段回采時回風(fēng)隅角瓦斯抽采量在0.57～0.84 m3/min之間、本煤層抽采量在9.92～11.31 m3/min之間、高位裂隙抽采量在14～20.55 m3/min之間，風(fēng)排瓦斯量在2.2～3.67 m3/min之間，瓦斯抽采率達(dá)到了93%，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛缺３衷?.8%以內(nèi)，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛缺３衷?.14%～0.36%之間，實現(xiàn)了瓦斯抽采效果達(dá)標(biāo)。

圖3 高位鉆孔布置

3.3 水害治理措施

為防止裂隙導(dǎo)通623和1001采空區(qū)水致其大量涌入工作面，一方面積極采用疏放水的方式減少空區(qū)富水量：一是通過625回風(fēng)順槽掘進(jìn)期間揭露5個封堵抽放鉆孔，利用裂隙導(dǎo)通1001采空區(qū)提前一個月疏放約10 000 m3積水； 二是通過627進(jìn)順迎頭水倉泄水孔提前2個多月疏放1001采空區(qū)約72 000 m3積水； 三是利用623回順措施巷提前布置的泄水孔在625進(jìn)風(fēng)順槽長期疏放623采空區(qū)水。另一方面及時完善兩巷應(yīng)急排水系統(tǒng)，在兩端頭處常備大功率潛水泵，并保證與排水管路可隨時聯(lián)通，使水害防治能力得到有效保障。

4 結(jié)語

災(zāi)害治理達(dá)標(biāo)是保證綜采工作面安全回采的先決條件。孤島工作面采煤受周圍采場擾動影響，災(zāi)害因素復(fù)雜，不確定因素較多，因此孤島采煤災(zāi)害治理要結(jié)合回采工作面實際，科學(xué)分析可能發(fā)生的主要災(zāi)害及成因，積極采取有效的治理措施，達(dá)到孤島工作面安全回采的目的。625智能化綜采工作面孤島回采災(zāi)害治理措施的成功實踐，為黃陵一號煤礦孤島工作面回采技術(shù)研究提供了寶貴經(jīng)驗，同時也為進(jìn)一步優(yōu)化孤島工作面采煤災(zāi)害治理技術(shù)并推廣應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐。