雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)有限公司東保衛(wèi)礦是高瓦斯礦井，該礦一采區(qū)左部41層頂板堅(jiān)硬，周期來壓明顯，采面初次放頂及周期來壓期間頂板管理相當(dāng)困難，伴有采空區(qū)大量的瓦斯涌出，增加了采面安全管理的難度。針對這種情況，我們進(jìn)行了專項(xiàng)研究，摸索出一套行之有效的辦法，保證了采面的安全生產(chǎn)。
1 采區(qū)概況
東保衛(wèi)礦一采區(qū)位于井田東翼，以—200m水平為界上下山布置，上至煤層露頭，下至—370m水平。東西走向長度1200m，共有36、41兩個(gè)主采煤層，煤層厚度1.7～1.9m，煤層傾角7°～31°，平均20°。煤層發(fā)育穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造中度復(fù)雜，頂板均為灰色細(xì)砂巖，底板均為灰色中砂巖。
一采區(qū)左部瓦斯含量較高，絕對瓦斯涌出量為4.8m3/min，工作面瓦斯量的大小與采空區(qū)活動有關(guān)。41層直接頂為III類穩(wěn)定頂板，老頂為III級頂板，老頂來壓強(qiáng)烈，周期來壓嚴(yán)重。老頂初次來壓及周期來壓期間采空區(qū)瓦斯大量涌出，初次放頂時(shí)最高瓦斯涌出濃度達(dá)10%，周期來壓時(shí)最高瓦斯涌出濃度達(dá)9%。
2 初次來壓及周期來壓期間瓦斯涌出機(jī)理及規(guī)律
在老頂巖層尚未斷裂時(shí)，整個(gè)已采區(qū)由四周的煤柱支撐，頂板下沉量不大，隨著工作而向前推進(jìn)，頂板懸露面積逐漸加大，頂板壓力增加，四周煤體逐漸被壓酥、壓裂，煤體里釋放出大量的瓦斯。由于風(fēng)流是沿工作面弧形流動的，靠工作面一側(cè)風(fēng)流速度大，到工作面四、五排支柱時(shí)風(fēng)流速度逐漸減小，到采空區(qū)時(shí)風(fēng)流速度極小，采空區(qū)內(nèi)無風(fēng)或微風(fēng)，沖淡不了瓦斯，采空區(qū)上部和里部就成為瓦斯聚集的倉庫。
老頂?shù)膲毫νㄟ^直接頂作用于支架上，支架的支撐力通過直接頂對老頂進(jìn)行控制。當(dāng)老頂將要斷裂、垮落前，采空區(qū)上方老頂彎曲下沉，煤壁內(nèi)的支承壓力達(dá)到最大，此強(qiáng)大的支承壓力使直接頂及煤壁被剪切破壞。老頂懸露面積達(dá)到極限時(shí)，老頂斷裂、垮落。垮落的直接頂及老頂擠占了采空區(qū)內(nèi)瓦斯的存在空間，大量的瓦斯被擠出采空區(qū)，進(jìn)入上隅角，導(dǎo)致初次來壓期間采空區(qū)瓦斯大量涌出。
隨工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂初次斷裂后裂隙帶巖石應(yīng)力按照“穩(wěn)定——失穩(wěn)——再穩(wěn)定”的變化規(guī)律，形成了周期來壓。周期來壓時(shí)，垮落的巖塊同樣擠占瓦斯的存在空間，使采空區(qū)瓦斯周期性地大量涌出。
3 初次放頂及周期來壓的對策
一采區(qū)41層—270m左面第一次放頂，經(jīng)歷了1個(gè)月的時(shí)間，工作面上頭推進(jìn)71m，下頭推進(jìn)65m，放頂面積較大，初次放頂十分困難。該面周期來壓步距17～25m，周期來壓時(shí)局部頂板沿煤壁切斷，對工作面支護(hù)的破壞十分嚴(yán)重。針對這種情況，我們采取了如下措施。
（1）合理設(shè)計(jì)采場支護(hù)，使采場支護(hù)具有足夠的初撐力、工作阻力和可縮量。工作面選用單體液壓支柱4～5排管理控制頂板，并保證有5%的備用支柱。初次放頂及周期來壓期間，在軟幫第一排上打設(shè)一排戧柱加強(qiáng)支護(hù)，防止推掌子。上下端頭使用4對八根長鋼梁支護(hù)，交替邁步前移。
（2）根據(jù)采面現(xiàn)場實(shí)際，決定放頂形式。一采區(qū)41層—270m左面?zhèn)涡辈贾茫醮畏彭敃r(shí)采取調(diào)采方式，上端頭調(diào)采，使上半部頂板先冒下來，依次逐段放頂。調(diào)采方法為扇形調(diào)采，即工作面溜子頭不動，調(diào)溜子尾。調(diào)采時(shí)采用3短1長或4短1長的進(jìn)刀方式。工作面每次推進(jìn)一個(gè)整循環(huán)都要把煤壁采直，防止工作面煤壁出現(xiàn)“大肚子”彎。調(diào)采的同時(shí)打設(shè)信號頂子，用來觀察頂板壓力情況。信號頂子用直徑16cm的圓木制作，中部砍5cm深的缺口。工作面推進(jìn)6m后開始打設(shè)信號頂子，柱距30m，每隔7個(gè)循環(huán)打設(shè)一次，信號頂子不回撤。調(diào)采時(shí)必須注意，工作面調(diào)正后立即停止調(diào)采恢復(fù)正常推進(jìn)，工作面不能調(diào)成里偽，防止上部頂板垮落到下部支柱上造成推垮型冒頂事故。結(jié)果工作面上部推進(jìn)74m后上部頂板沿走向先冒落40m，頂板壓力得到有效釋放，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的放頂效果。
（3）加強(qiáng)現(xiàn)場管理，確保工程質(zhì)量。礦成立初次放頂及周期來壓領(lǐng)導(dǎo)小組，由生產(chǎn)礦長擔(dān)任組長，總工程師擔(dān)任副組長，生產(chǎn)科長、采煤工程師、采煤區(qū)區(qū)長、生產(chǎn)副區(qū)長、采煤區(qū)技術(shù)員、采煤段長、副段長任主要成員。負(fù)責(zé)跟班檢查采面工程質(zhì)量，出現(xiàn)質(zhì)量問題及時(shí)監(jiān)督整改；發(fā)現(xiàn)漏液、卸液單體支柱及時(shí)組織升井維修并及時(shí)補(bǔ)充不足部分；觀察信號頂子及硬幫煤壁出現(xiàn)的來壓預(yù)兆，提出初次來壓及周期來壓預(yù)報(bào)，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況補(bǔ)充制定針對性安全技術(shù)措施；遇到險(xiǎn)情及時(shí)組織作業(yè)人員撤出，確保初次放頂及周期來壓期間安全生產(chǎn)。
（4）加強(qiáng)回柱放頂管理，防止回柱傷人事故。初次放頂及周期來壓期間回柱十分困難，回柱放頂時(shí)始終堅(jiān)持兩人一組作業(yè)，實(shí)現(xiàn)兩人聯(lián)保。一人回撤，一人觀察頂板，嚴(yán)禁單人冒險(xiǎn)作業(yè)。回柱時(shí)，作業(yè)人員必須站在被撤支柱的斜上方，在一、二排支住間進(jìn)行回撤。回撤的泄液鉤繩長度不少于3m，回柱人員必須站在支架完整處，避免崩繩、崩柱、甩鉤、斷繩等事故發(fā)生。分段回柱時(shí)，必須堅(jiān)持由下向上的原則，防止冒落矸石下滾傷人。回撤分段交界處最后幾根支柱及處理埋壓支柱時(shí)，必須打好護(hù)身支住，堅(jiān)持先打后撤的原則。
4 頂板來壓期間采空區(qū)瓦斯的防治措施
（1）加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理，防止風(fēng)流短路。采區(qū)車場風(fēng)門實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，通車時(shí)一道風(fēng)門打開，另一道風(fēng)門關(guān)閉，保證通車時(shí)的采面正常通風(fēng)。
（2）增加工作面新風(fēng)量，防止瓦斯積聚。將工作面風(fēng)量加大到410m3/min，并在上巷設(shè)風(fēng)機(jī)吹上隅角，加大風(fēng)量沖淡并及時(shí)帶走瓦斯。
（3）加強(qiáng)采區(qū)瓦斯監(jiān)測，防止瓦斯超限。工作面設(shè)專職瓦檢員，班班看守，跟機(jī)檢查槽口及上隅角瓦斯情況，發(fā)現(xiàn)一次瓦斯超限獎勵(lì)30元。通風(fēng)科、安監(jiān)科設(shè)專人抽查瓦檢員上崗情況，防止瓦檢員漏檢與假檢。值班段長、瓦檢員、入井干部都攜帶便攜式瓦斯檢測儀，上隅角懸掛一臺便攜式瓦檢儀，回風(fēng)道設(shè)瓦斯斷電儀，作業(yè)人員配備報(bào)警礦燈，瓦斯超限及時(shí)組織作業(yè)人員撤出工作面。
（4）加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理，防止電器失爆。機(jī)電科設(shè)專職防爆員，檢查機(jī)電設(shè)備防爆情況，發(fā)現(xiàn)失爆設(shè)備及時(shí)維修、更換。采區(qū)供電實(shí)現(xiàn)“三專兩閉鎖”即雙電源供電，專用變壓器、專用供電線路、專用開關(guān)，風(fēng)電、瓦斯電聯(lián)鎖。
（5）加強(qiáng)放炮管理，防止放炮事故。放炮必須使用水炮泥、炮泥和乳化炸藥。嚴(yán)格執(zhí)行“三人放炮制”和“一炮三檢制”。
（6）加強(qiáng)入井檢查，嚴(yán)禁攜帶煙火。入井人員必須帶自救器，無自救器禁止入井。對入井人員一律檢查，發(fā)現(xiàn)攜帶煙火者，罰款一萬元。
經(jīng)過長期的探索，東保衛(wèi)礦摸清了一采區(qū)的堅(jiān)硬頂板及采空區(qū)瓦斯活動規(guī)律，總結(jié)出一整套堅(jiān)硬頂板管理及高瓦斯控制辦法。目前該采區(qū)的—200m標(biāo)高以上部分已采完，下山部分36層采至—270m標(biāo)高，41層采到—320m標(biāo)高，沒有發(fā)生頂板及瓦斯事故，保證了安全生產(chǎn)。
（郎峰岐 蔡雷 林顯玉 張慶平）
