采区煤柱面顶板管理及防灭火综合技术研究 朱震王彬石政锋（河南大有能源股份有限公司杨村煤矿，河南义马４７２３００） 摘要：对采区煤柱面回采期间的顶板管理及防灭火进行技术研究，解决了工作面回采期间巷道压力大、支护变形、煤炭自燃发 火等技术难题，确保了工作面的安全生产。 关键词：煤柱面；顶板管理；防灭火 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１３．Ｏ１．０５０ 中图分类号：Ｆ４０３．７；ＴＤ３２７．２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０１—００８７—０２ １引言 Ｄ１１０８１、Ｄ１１０８２、Ｄ１１０８３、Ｄ１１０８４、Ｄ１１１０１工作面采空 杨村煤矿处于回采后期，资源枯竭现象日趋严重。 区，上覆１５条老巷纵横交错（附图１）。工作面走向长 后期回采方式主要为边角煤回收和煤柱回收，给工作 度２７８ｍ，倾向长度１１１ｍ，斜面积３０８５８ｍ ，煤层厚度 面回采带来一定的困难，尤其是煤柱面回收期间的顶 ４．２—１０．５ｍ，平均厚度８．０ｍ，容重１．４０ｔ／ｍ，可采储量 板管理及防灭火问题尤为突出。现以杨村矿Ｄ１１１２１ ２８万ｔ。工作面煤层为２～３煤，黑色，煤岩成分以丝 煤柱面回采为例，对回采期间的顶板管理及防灭火技 煤、暗煤为主，煤层结构复杂。煤层倾向：１２０。一１４５。， 术进行研究分析，为同类型矿井后期回采煤柱期间的 倾角：８。一２０。。煤层直接顶为０．７ｍ的灰色泥质砂岩， 安全生产提供参考。 老顶为细中粒砂岩，厚２０～４８ｍ，致密、坚硬。煤层直 ２工作面概况 接底板为Ｏ．８～２．０ｍ的砂质泥岩，遇水膨胀；老底为 Ｄ１１１２１工作面系Ｄ１１下山下部煤柱回收面，东邻 １．４～２．６ｍ的泥岩和沙砾岩，致密、坚硬。 Ｄ１１０９３、Ｄ１１０９２和Ｄ１１０９１工作面采空区，西邻 ３回采期间 防止顶板突然来 顶板管理 附图１ ＤＩ１１ ２ｌ炮被工作 乎睁示意闼 压摧倒工作面支 ３．１加强工 护棚。 作面支护强度 ３．２加强过 （１）工作面内 老巷顶板管理 采用２．６ｍ１Ｔ型钢 由于工作面 梁配合单体液压 上覆十余条老巷， 柱支护，“两梁五 回采期间矿压显 柱”架设对子棚， 现明显，给回采和 棚距由原来的０．５ 支护带来困难，因 米变更为０．３３ 此工作面在过老 米，两棚间用荆 巷期间的顶板管 芭、背木背设，背 巷道 ＝＝＝ 理则显得尤为重 木间距０．３ｍ。 摹却茂ｒ１ ｃ］ 要。 下面 以 （２）工作面 Ｄｌ１１２１工作面回 上、下端头使用四对八根４．０ｍ的１Ｔ型钢梁配合１．２ｍ 采过Ｄ１ １１０２下巷为例介绍具体措施： 铰接梁和单体柱支护“一梁三柱”，交替迈步前移，迈 （１）工作面机头与老巷相距２０米时，上、下巷老巷 步间距为１．２ｍ。 口处前后２０米范围内的巷道两侧打设双抬棚进行加 （３）工作面上、下巷超前支护距离由原来的２０米 强支护。抬棚采用３．６米１Ｔ型钢梁配合３．０米单体液 变更为１００米。上巷下帮、下巷上帮各打５０ｍ错接双 压支柱“一梁三柱”打设。同时根据工作面推进度，及 抬棚后，再各打５０ｍ单抬棚；上巷上帮、下巷下帮各打 时调整工作面机头、机尾推进度比例，提前安排插机头 １００ｍ单抬棚，抬棚采用４．Ｏｍ１Ｔ型钢梁配合单体柱“一 斜子，使机头超前机尾１Ｏ米，保证工作面与老巷相交 梁三柱”架设。 呈ｌ４。一ｌ６。夹角斜交过巷（呈１５。过巷时，工作面与老 （４）工作面老塘顶板或工作面局部老塘顶板出现 巷交叉长度在１５ｍ范围内）。附图２ 悬臂梁时，采用在支护棚梁下打设反戗抬棚控制顶板， 收稿日期：２０１２—１１—０９ 作者简介：朱震（１９８５一），男，江苏铜山人，２Ｏ０６年毕业于河南理工大学，助理工程师，现从事煤矿生产和管理工作。 ・８７・ 附图２－ 工作面斜交过老巷区段平面示意图 （２）工作面机头距老巷口６ｍ时，由机头向里２１～ ２６ｍ区段，为过材料巷区段，该区段距材料巷透巷点相 距３ｍ，采煤墙时，拉炮时只拉腰眼和底眼，一次只准放 炮。尽量用手镐刷煤墙顶帮并及时撺梁控制顶板， 在煤墙侧“ ”型梁头下打两根单体柱，进行加强支护。 工作面回采出现片帮空顶时，必须及时背严背实。 （３）工作面与老巷材料巷透巷后，悬空落下的工字 钢棚梁、腿，要及时运出。向前回采时，若老巷已坍实， 采用沿工作面棚梁顶板齐与水平线呈１５。夹角向上打 排木钎椽，然后在盯型梁上背一排木板梁支护，托住 木钎椽，并在每根订型梁前端梁下打两根单体柱，呈一 梁四柱支护；若巷道没有坍实有悬空时，先用长柄工具 把老巷的浮煤、浮矸捣掉，再撺１Ｔ型梁，然后在工作面 支护棚盯型梁上背一排木板梁，并在每根叮ｒ型梁下打 设两根单体柱，一梁四柱支护。过巷区段支护好后，再 采两边煤墙；由老巷段向两帮放顶，保证过巷区段支护 安全牢靠。随着工作面回采，老巷逐渐向机尾移动，回 采时依此方式进行，直至过完老巷（Ｄ１１１０２下巷）为 一一支护质量，减弱顶帮煤体的位移量，减少了巷道顶帮松 散煤体的暴露，维持了巷道顶帮的平整度，减少了局部 扩散漏风供氧的可能性，对工作面上、下巷周边破碎煤 体自燃进行了有效的防治。 ４．３预防性灌浆防灭火 煤柱面横穿老巷多，老巷漏风对工作面的安全生 产构成严重威胁，在工作面上、下巷过老巷处进行插杆 灌浆显得尤为重要。灌注的凝胶或黄泥浆沉淀后，借 助于黏性包裹破碎的煤体，隔绝煤炭与氧气的接触。 充填物可以充填破碎煤体缝隙，增加了密实性从而减 少漏风，并且浆液所带的水分可以湿润煤体，防止煤炭 的自燃。 ４．４惰性气体防灭火 止。 （４）工作面过上下巷十字头时，先用单体柱对十字 头进行加固，在每根十字头穿杆下打两根单体柱，每根 抬棚梁下两端各打两根单体柱支护抬棚，过巷时取掉 煤墙侧工字钢腿后，保证每根抬棚梁下一梁四柱支护， 随着过巷推进，若柱子碍事时先认后替，推进后重新补 上。 氮气是一种惰性气体，我们采用对工作面上、 Ｆ隅 角和上、下巷过老巷处及高冒区埋管或插杆不间断的 注氮气。氮气注人采空区或破碎煤体附近后，由于自 身的扩散、弥散和外加能量场（如漏风场）的共同作用 下，悬浮于破碎煤体周围，减少了煤体周围的氧气含 量，阻止和延长煤的氧化速度，同时可以升高煤体周边 的压力，控制漏风量，减少氧气的供给量。另外，注入 的氮气温度较低，可起到吸热降温的作用，减弱了煤炭 的氧化升温速度。 ４．５封堵采空区漏风 ４综合防灭火技术 ４．１通风防灭火 工作面通风不断供氧为煤炭自然创造了条件，因 此，合理为工作面配风是工作面安全生产的一个必要 条件。我们经过核算将工作面的配风量控制在 ４５０ｍ３／ｍｉｎ左右，在现场具体工作中，很好地处理了通 风与煤炭自燃之间的关系，减少了工作面风量对煤炭 自燃发火的影响。煤柱面随工作面推进顶板跨落，轨 道、皮带下山受采动影响严重，对防灭火工作提出了更 高的要求，为了防止漏风引起煤炭自燃，工作面在推进 过程中三次调整采区的通风线路，从根本上解决了工 作面周边老巷漏风、串风引起煤炭自燃现象的发生。 ４．２喷浆封闭防灭火 工作面上、下进行全断面喷浆封闭，稳定了巷道的 －减少采空区漏风和加快工作面的推进速度是防止 采空区煤体自燃的主要措施。在Ｔ作面上、下隅角垛 土袋墙，并吊挂风帘引导风流，及时封堵采空区的漏风 通道。工作面上、下隅角及时垛土袋墙可以封堵采空 区漏风的主要进、出口，最大限度的减少了采空区的漏 风量，能够有效防止采空区遗留浮煤自燃。 ５结语 Ｄ１ １ １２１炮放工作面为杨村矿首个采区煤柱同收 面，加强回采期间的顶板管理工作，能够有效解决工作 面回采期间压力大、支护困难等问题，对工作面安全生 产来说至关重要。另外，工作面上覆老巷多，回采期问 容易向老巷串风，因此，制定针对性强的综合防灭火技 术措施，能够有效地防止煤炭自燃现象的发生，为安全 生产提供了有力的保障。对同类型条件下的矿井后期 采区煤柱回收来说具有一定的借鉴意义。 （责任编辑：陈文明） ８８．