摘要：金黄庄矿业公司为新建矿井，属于煤与瓦斯突出矿井，矿井埋藏深，地应力大，地质条件复杂，首采面B102工作面开采期间断层较多，松软煤层的剖面形态均呈层状、似层状、凸镜状、在平面上呈带状或面状；煤层厚度不稳定变化较大，多数都呈不稳定状态，其厚度可以从几厘米到整个煤层，煤层中沿顶位置煤体松软，开采过程中出现煤壁片帮、顶板漏冒现象。采用综合治理安全开采技术，有效的保证了该工作面的正常生产，为软煤层综采工作面安全生产的实现提供了可靠的技术保障。
关键词：双突矿井；复杂地质条件；瓦斯防治；煤体加固；防灭火治理
1.概述
山东能源新矿集团金黄庄煤矿设计生产能力为45万t/a，立井开拓，现开采-800m水平，主采二叠系山西组B2、C1煤。矿井为煤与瓦斯突出矿井，矿井埋藏深，地应力大，地质条件复杂，首采面B102工作面埋深800m，推采期间松软煤层的剖面形态均呈层状、似层状、凸镜状、在平面上呈带状或面状；煤层厚度变化较大，多数都呈不稳定状态，其厚度可以从几厘米到整个煤层。受重力和煤体自身构造的影响，煤壁片帮发生率也逐渐增大，自工作面开采至开采100m范围之内，出现了85m片帮，大范围片帮后，支架的顶梁及护帮板不能及时有效控制顶板，致使片帮程度扩大，甚至出现冒顶事故。
2瓦斯治理技术
2.1实行多方位、立体瓦斯治理模式
（1）工作面回采过程中，为防止上隅角瓦斯以及工作面回风流瓦斯浓度超限，采取高位钻孔、底抽巷C1煤层卸压钻孔拦截瓦斯、采空区埋管、低位钻孔、超前顺层钻孔预抽等措施，通过多项措施，工作面回采期间上隅角、回风流瓦斯浓度均在0.2%以下。
（2）拦截瓦斯补给源，减少工作面瓦斯治理强度，首采工作面下伏C1煤层（被保护层）施工卸压瓦斯抽采钻孔（间距20m×20m），拦截C1煤向B102工作面采空区涌入的瓦斯量，降低老空区瓦斯治理难度。
（3）强化老空埋管抽采，与工作面控风相结合，减少上隅角瓦斯涌出，首采工作面上顺槽安设一趟DN300的瓦斯抽采管，在上隅角处交替埋设2趟DN150管路进入采空区，并在管口处安装DN150立管，通过上、下隅角严密封堵，配合采空区管路大流量抽采，基本实现漏风与抽采平衡，有效的减少了采空区向B102工作面上隅角和回风流中涌入的瓦斯量。
（4）高低位钻孔结合，提高抽采效率，针对B102工作面上端顶板破碎带以及工作面推采过巷帮钻场等瓦斯异常区域，优化设计1组2个低位钻孔，每组低位孔压茬施工，低位钻孔有效降低了工作面上隅角瓦斯浓度。
2.2实施增透技术、提高抽采效率
与安徽理工大学开展高压水力压裂增透技术研究，该技术实现了煤层较大范围内的卸压，提高了原始煤层透气性，瓦斯抽采速率平均提高了2倍，抽采达标时间缩短了40%。
2.3预抽钻孔设计
钻孔按抽采半径1.5m在控制范围内均匀布孔。钻孔开孔间距300～800mm，孔径不小于94mm，钻孔终孔穿过煤层底板0.5m。本着便于施工、设计最优、抽采效果好的原则，钻孔倾角应控制在50～80°。
3片帮、漏顶原因及对策
3.1片帮、漏顶原因
（1）矿井埋藏深，地应力大。
（2）构造复杂：工作面地质条件复杂，断层较多，在工作面掘进揭露了大、小断层63条，大量断层存在导致煤层厚度不稳定，煤层破碎，构造应力增强。
（3）煤岩层工程稳定性差：
B2煤直接顶岩层中夹有多层石英，分层厚度0.2-0.8m，容易破碎冒落，顶板不易控制，煤层上部有0.3～1.0m软分层，坚固性系数一般小于0.5。这是导致煤壁控制困难的物质基础。
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（4）支护方法存在一定问题：
片帮后支架的伸缩梁不能及时有效控制顶板，致使片帮程度扩大，甚至出现冒顶事故。片帮漏顶后，顶板刹背不实，支架初撑力达不到要求，易造成支架倾倒。
3.2顶、帮控制方法
（1）由于煤层直接顶底板岩层不含水，煤层干燥，据取样测试，煤层含水率仅为1.5%。
（2）该煤层夹有泥岩夹矸，煤的灰分为17.9%，灰分成分为砂质泥岩，煤体中泥岩遇水能增强煤层的粘结性，有助于煤层稳定。
（3）实现了煤层较大范围内的卸压，提高了原始煤层透气性，瓦斯抽采速率平均提高了2倍，抽采达标时间缩短了40%。
4防灭火治理
4.1泡沫凝胶防灭火
（1）包裹煤体，隔绝氧气，封堵漏风通道与煤体裂隙，在采空区中注入泡沫凝胶，泡沫凝胶中的大量凝胶就能起到包裹煤体、隔绝氧气、封堵采空区漏风通道与煤体裂隙的作用，进而阻止煤的氧化反应，达到防止煤炭自燃的目的。
（2）吸热降温，降低煤体及环境温度，泡沫凝胶技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水优点。
（3）降低采空区氧气浓度，抑制煤的氧化，窒息自燃的煤体，采空区煤氧综合作用造成煤炭自燃，氧气浓度过高，必然会加快化学反应速率和放热速率。
（4）湿润煤体，增加煤体的湿度，泡沫凝胶用的发泡剂是经过多种表面活性剂复配而成，除了能够阻化煤体表面，同时，可以改善煤体表面的湿润性能，扩大煤体与水的接触面积，增加煤体吸收的水量。
4.2底抽巷减漏
（1）底抽巷破损严重区域进行维护整修，将顶帮破碎岩石挑落，重新铺网，利用混凝土进行填充。
（2）将废弃钻孔进行封堵，封堵深度不小于1.5m。
（3）废弃钻场及底抽巷通风部分进行全面喷浆，喷浆厚度为200mm。
4.3上下隅角封堵
针对上下隅角放顶困难、漏风量大的问题，采取在工作面上下隅角分段间隔垒袋墙，袋墙间隔为5m，同时在端头支架架后5-10m范围内放震动炮的方式进行预放顶，从而促使上下隅角顶板充分冒落，冒落破碎岩石充填于袋墙之间，袋墙周围形成密实区域，增大采空区漏风阻力，当进回风巷压力变化不大的情况下，采空区漏风大量减少，氧化自燃带范围前移并缩小，从而防止采空区浮煤大范围持续氧化发生自燃。分段间隔垒袋墙如错误！未找到引用源。
5结论
（1）可以有效地提高煤层整体强度，固化煤体及瓦斯防治，减少煤壁片帮和冒顶的发生，保证顶板完整，杜绝瓦斯超限及煤层突出带来的隐患，提高了工作面整体的安全生产系数，具有安全效益。
（2）有效地增强防尘效果、固化煤体，使得顶板冒落事故发生率降低近57%，工作面片帮量降低约53%，回风流煤尘量降低60%，为职工提供安全、舒适的作业环境。
（3）实现了煤层较大范围内的卸压，提高了原始煤层透气性，瓦斯抽采速率平均提高了2倍，抽采达标时间缩短了40%，使工作面回采期间上隅角、回风流瓦斯浓度均在0.2%以下，杜绝了瓦斯超限、煤层突出安全管理。
（4）矿井生产提供了防治煤层自然发火经验，消除了自燃发火危害和影响，其五课题的研究成果必将对煤与瓦斯突出地质条件复杂松软煤层、煤层厚度变化较大，多数都呈不稳定状态条件下煤层的回采提供可借鉴之处，奠定了扎实的技术基础，同时也为我公司的健康、稳定发展打下了坚实的基础，具有较高的社会效益。
参考文献：
[1]周大为.松软煤层煤壁浅孔注水防片帮技术研究[D].安徽理工大学，2009.
[2]王家臣.极软厚煤层煤壁片帮与防治机理[J].煤炭学报，2007，08：785-788.
论文作者:朱法强,门雷鸣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：煤层论文; 瓦斯论文; 工作面论文; 采空区论文; 钻孔论文; 顶板论文; 矿井论文; 《基层建设》2018年第6期论文;