寺河矿综采工作面初采瓦斯不稳定涌出治理实践_郭恩超.pdf

寺河矿综采工作面初采瓦斯不稳定涌出治理实践 郭 恩 超 （晋煤集团寺河矿 ，山西 晋城 048200 ） 摘要 综采工作面采用顶板垮落控制采空区是成本低、 安全可靠的一种采空区处理方法， 但是在工 作面初采期间顶板未垮落时， 支架后空间较大， 积存瓦斯多， 如果顶板大面积垮落， 工作面瓦斯会瞬间 增大， 瓦斯涌出不稳定， 引起工作面瓦斯超限或瓦斯事故。 研究初采期间顶板初次来压距离， 控制顶板 逐步垮落， 减少工作面瓦斯异常涌出， 保障初采工作面瓦斯涌出稳定， 防范工作面瓦斯超限或事故具 有重要意义， 弥补现阶段生产条件下综采工作面初采瓦斯治理不足。 关键词 初采工作面 ； 瓦斯涌出 ； 不稳定 ； 顶板控制 中图分类号 TD712.6文献标志码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 03- 0095- 03 Sihe Mine Comprehensive Mining Work Surface Initial Gas Unstable Out Of Governance Practice GUO Enchao （JinchengCoal Group Sihe Mine , Shanxi Jincheng 048200 ） Abstract The use ofthe top plate collapse control hollowingarea is a low- cost, safe and reliable miningarea treatment , but duringthe first stage of the work surface, the top plate did not collapse, the space behind the bracket is larger, the accumulation of gas, if the roof plate collapses in large areas, the work surface gas will increase instantaneously, gas gushing out ofunstable, Causes a work surface gas overlimit or gas accident. Duringthe initial harvestingperiod, the top plate first came topressure distance, the control roofgraduallycollapsed, reduced the abnormal flowofgas on the workingsurface, toensure the stabilityofthe gas pouringout ofthe initial work surface, toprevent the work surface gas over limit or accident is of great significance, to make up for the current production conditions of the comprehensive production surface of the initial gas treatment shortage. Key words initial miningface ; gas emission ; instability; roofcontrol 0引言 寺河煤矿是晋煤集团一座特大型现代化矿井， 属 “九五” 期间国家重点建设项目。 矿井一期于 1996 年 12 月开工建设， 2002 年 11 月正式投产。2006 年 国家发改委以发改能源 〔2006〕 943 号文核准寺河改 扩建 （二期） 工程， 批复在西井区布置一套独立的生 产系统。 2008 年 3 月寺河煤矿改扩建 （二期） 工程正 式开工建设 （西井区） ， 2013 年 1 月改扩建 （二期） 工 程建设项目竣工投产， 形成了 “一矿两井”（即东、 西 井区） 格局。寺河煤矿区位于太行山脉南段西侧， 沁 水盆地南缘， 现在开采 3 煤层。 矿井综采工作面初采老顶前，顶板不稳定垮 落， 造成工作面瓦斯涌出不均衡， 瓦斯超限频发， 给 工作面安全生产带来隐患， 研究顶板垮落规律对减 少瓦斯异常涌出， 工作面安全生产具有重要意义。 1概述 以 6302 工作面为例进行综采工作面初采期间 瓦斯不稳定涌出规律研究， 6302 工作面为东六盘区 6302 大采高综采工作面， 工作面开采 3 煤层， 一次 采全高，煤层底板标高 310～358m，地面标高 680～820m。工作面东段倾斜长度为 267.3m （净） ， 走向长度为 224.1m（净） ；西段倾斜长度为 311.7m （净） ， 走向长度为 682.1m （净） ； 工作面走向长度总 共为 906.2m （净） 。煤层平均厚度为 5.69m。6302 工 作面顶底板情况， 见表 1。 表 1煤层顶底板情况 工作面顶板分为伪顶、 直接顶、 老顶， 底板为直 接底； 在正常初采过程中， 随着工作面的推进伪顶、 直接顶、 老顶逐步垮落， 在垮落的过程中， 伴随着瓦 斯不稳定的涌出， 工作面风排瓦斯量急剧波动， 煤顶 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 顶底板名称 岩石名称 厚度 （米 ）岩性特征物理性质 老顶细粒砂岩9.25 灰白色， 岩芯多呈柱状， 硬， 局部高角度裂隙发育，垂分 岩芯成两半。 软弱～ 半坚硬岩类 直接顶泥岩1.62 灰黑色，岩芯呈短柱状及块 状， 易呈鳞片状裂开， 夹薄层 砂质泥岩。 软弱～ 半坚硬岩类 伪顶炭质泥岩0～0.2 灰黑色， 含植物化石， 随采掘 脱落。 软弱类 直接底砂质泥岩4.8 深灰色，沿层理面易裂成薄 片状， 夹薄层泥岩。 软弱～ 半坚硬岩类 95 ChaoXing 垮落区域瓦斯涌出量上升， 直接顶垮落区域瓦斯涌出 量波动最大， 工作面老顶完全来压后， 工作面风排瓦 斯量才逐步稳定在合理的区间 （见表 2， 图 1） 。 表 26302 工作面推进度与瓦斯涌出关系 图 16302 工作面初采瓦斯数据 2制定初采工作面瓦斯不稳定涌出措施 2.1工作面顶板垮落数据分析 根据寺河矿综采工作面初采煤顶、直接顶、 老 顶垮落数据分析， 寺河矿区域综采工作面倾向长度 300m， 走向长度 1000～1500m。开采 3 煤层厚度为 6m 左右， 3 煤层自燃倾向性为Ⅲ类， 属不易自燃煤 层， 煤尘无爆炸性。 分析数据得出工作面初采推进 5～10m 煤顶垮 落，工作面推进 16～25m 直接顶垮落，工作面推进 25～35m 老顶垮落； 工作面在直接顶垮落时， 瓦斯涌 出量最大，老顶垮落时工作面瓦斯涌出量趋于稳 定， 煤顶垮落时工作面瓦斯涌出量开始上升； 参考 河南理工大学编制 西井区采掘工作面合理通风方 式研究 中综采工作面自然堆积区长度为 15m。推 进超过 15m 采空区进入岩层离层区 （载荷影响区） ， 顶板开始垮落。 2.2工作面顶板控制措施 根据上面数据， 工作面机头段进入直接顶垮落 区域时， 机尾段在煤顶垮落区域， 机头段直接顶垮 落， 机尾段煤顶垮落， 当机头段进入老顶垮落区域， 机尾段在直接顶垮落区域， 机头老顶垮落， 机尾直 接顶垮落， 可以有效预防直接顶大面积垮落造成瓦 斯异常涌出，这样使工作面瓦斯涌出量波动不会 大， 瓦斯涌出量在可控制范围， 可以避免工作面瓦 斯超限发生。 工作面机头超前机尾 10～15m 可以使工作面机 头机尾分布在不同的顶板垮落区间， 可以有效减少 顶板大面积垮落。 工作面为大采高综采工作面， 倾向长度 300m。 2.3试验案例 W3302 综采 （大采高） 工作面， 处于西井区 280 水平， 现开采煤层为 3 煤层， 一次采全高， 工作面 位于西三盘区东南部， 南为矿界， 东为 W3301 工作 面 （已采） ， 西为 W3303 工作面 （正掘） ， 北为西三盘 区盘区大巷 （已掘） 。 煤层底板标高 394～478m， 工 作面倾斜长度为 296m（净） ，走向长度为 901.03m （净 ） ； 煤层平均厚度为 6.05m。 顶底板情况与 6302 工 作面类似。工作面安装 173 个支架， 支架前后最大 步距为 0.8m， 相邻支架间距为 0.1m 时， 机头机尾差 距为 17m， 按照目前综采设备可以采取这项措施。 以 W3302 工作面初采为例， 采取措施机头推进 与机尾推进度差 10～15m 左右， 其它措施不变， 相邻 地点地质条件相差不大。W3302 面机头机尾推进度 差 11m， 如图 2 所示。W3302 工作面初采瓦斯数据 见表 3， 图 3 所示。W3302 面与 6302 面数据对比见 图 4。 表 3W3302 工作面推进度与瓦斯涌出关系 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 日期 推进度 （m ） 63021 巷 进风 上隅角 工作面 风流 平均风排 瓦斯量 m3/min 机头推进 机尾推进 3 月 4 日000.120.160.1410.74 3 月 5 日3.44.10.10.140.1212.19 3 月 6 日5.660.10.180.1915.87 3 月 7 日8.28.10.130.440.4334.16 3 月 8 日13.414.10.10.340.3245.72 3 月 9 日18.820.80.150.470.4762.63 3 月 10 日21.427.10.10.470.4737.4 3 月 11 日27.835.20.120.390.3736.8 3 月 12 日0.160.410.4535.61 日期 推进度 （m ） W33021 巷进风 上隅角 工作面 风流 平均风排 瓦斯量 m3/min 机头推进 机尾推进 5 月 12 日5.62.40.040.060.0814.05 5 月 13 日5.62.40.050.060.1216.83 5 月 14 日8.84.80.070.130.1821.8 5 月 15 日10.45.60.060.120.2221.66 5 月 16 日13.66.40.060.170.2121.66 5 月 17 日16.89.80.070.210.2226.31 5 月 18 日22.412.20.070.210.2226.31 5 月 19 日27.216.20.060.190.2726.81 5 月 20 日30.420.20.060.170.2522.42 5 月 21 日31.223.40.040.170.2620.29 5 月 22 日35.2250.040.110.1619.2 5 月 23 日36.8290.060.150.1518.42 5 月 24 日 5 月 25 日 39.2 41.6 32.2 35.4 0.06 0.07 0.21 0.21 0.21 0.21 18.42 18.4 96 ChaoXing （上接第 94 ） 参考文献 [1] 葛万成.近距离开采巷道压力集中区巷道维护技术[J].煤 炭工程,2018,50 （S1） 61- 63. 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[5] 晋煤寺河矿西井区采掘工作面合理通风方式研究. 河南 理工大学， 2014. [6] 国家煤矿安全监察. 煤矿安全规程. 煤炭工业出版社 2016. 作者简介 郭恩超 （1983-） ， 男， 山西晋城人， 助理工程师， 2007 年 毕业于辽宁科技学院公路与城市道路， 2014 年取得河南理 工大学采矿工程毕业证， 现在晋煤集团寺河矿通风管理部从 事 “一通三防” 瓦斯治理工作。 （收稿日期 2019- 9- 7） 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 97 ChaoXing