雙鴨山礦業集團有限公司東保衛礦是高瓦斯礦井，該礦一采區左部41層頂板堅硬，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困難，伴有采空區大量的瓦斯涌出，增加了采面安全管理的難度。針對這種情況，我們進行了專項研究，摸索出一套行之有效的辦法，保證了采面的安全生產。
1 采區概況
東保衛礦一采區位于井田東翼，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、41兩個主采煤層，煤層厚度1.7～1.9m，煤層傾角7°～31°，平均20°。煤層發育穩定，地質構造中度復雜，頂板均為灰色細砂巖，底板均為灰色中砂巖。
一采區左部瓦斯含量較高，絕對瓦斯涌出量為4.8m3/min，工作面瓦斯量的大小與采空區活動有關。41層直接頂為III類穩定頂板，老頂為III級頂板，老頂來壓強烈，周期來壓嚴重。老頂初次來壓及周期來壓期間采空區瓦斯大量涌出，初次放頂時最高瓦斯涌出濃度達10%，周期來壓時最高瓦斯涌出濃度達9%。
2 初次來壓及周期來壓期間瓦斯涌出機理及規律
在老頂巖層尚未斷裂時，整個已采區由四周的煤柱支撐，頂板下沉量不大，隨著工作而向前推進，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。由于風流是沿工作面弧形流動的，靠工作面一側風流速度大，到工作面四、五排支柱時風流速度逐漸減小，到采空區時風流速度極小，采空區內無風或微風，沖淡不了瓦斯，采空區上部和里部就成為瓦斯聚集的倉庫。
老頂的壓力通過直接頂作用于支架上，支架的支撐力通過直接頂對老頂進行控制。當老頂將要斷裂、垮落前，采空區上方老頂彎曲下沉，煤壁內的支承壓力達到最大，此強大的支承壓力使直接頂及煤壁被剪切破壞。老頂懸露面積達到極限時，老頂斷裂、垮落。垮落的直接頂及老頂擠占了采空區內瓦斯的存在空間，大量的瓦斯被擠出采空區，進入上隅角，導致初次來壓期間采空區瓦斯大量涌出。
隨工作面繼續推進，老頂初次斷裂后裂隙帶巖石應力按照“穩定——失穩——再穩定”的變化規律，形成了周期來壓。周期來壓時，垮落的巖塊同樣擠占瓦斯的存在空間，使采空區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41層—270m左面第一次放頂，經歷了1個月的時間，工作面上頭推進71m，下頭推進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，周期來壓時局部頂板沿煤壁切斷，對工作面支護的破壞十分嚴重。針對這種情況，我們采取了如下措施。
（1）合理設計采場支護，使采場支護具有足夠的初撐力、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一排戧柱加強支護，防止推掌子。上下端頭使用4對八根長鋼梁支護，交替邁步前移。
（2）根據采面現場實際，決定放頂形式。一采區41層—270m左面偽斜布置，初次放頂時采取調采方式，上端頭調采，使上半部頂板先冒下來，依次逐段放頂。調采方法為扇形調采，即工作面溜子頭不動，調溜子尾。調采時采用3短1長或4短1長的進刀方式。工作面每次推進一個整循環都要把煤壁采直，防止工作面煤壁出現“大肚子”彎。調采的同時打設信號頂子，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6m后開始打設信號頂子，柱距30m，每隔7個循環打設一次，信號頂子不回撤。調采時必須注意，工作面調正后立即停止調采恢復正常推進，工作面不能調成里偽，防止上部頂板垮落到下部支柱上造成推垮型冒頂事故。結果工作面上部推進74m后上部頂板沿走向先冒落40m，頂板壓力得到有效釋放，實現了預期的放頂效果。
（3）加強現場管理，確保工程質量。礦成立初次放頂及周期來壓領導小組，由生產礦長擔任組長，總工程師擔任副組長，生產科長、采煤工程師、采煤區區長、生產副區長、采煤區技術員、采煤段長、副段長任主要成員。負責跟班檢查采面工程質量，出現質量問題及時監督整改；發現漏液、卸液單體支柱及時組織升井維修并及時補充不足部分；觀察信號頂子及硬幫煤壁出現的來壓預兆，提出初次來壓及周期來壓預報，并根據現場實際情況補充制定針對性安全技術措施；遇到險情及時組織作業人員撤出，確保初次放頂及周期來壓期間安全生產。
（4）加強回柱放頂管理，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，回柱放頂時始終堅持兩人一組作業，實現兩人聯保。一人回撤，一人觀察頂板，嚴禁單人冒險作業。回柱時，作業人員必須站在被撤支柱的斜上方，在一、二排支住間進行回撤。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、斷繩等事故發生。分段回柱時，必須堅持由下向上的原則，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，必須打好護身支住，堅持先打后撤的原則。
4 頂板來壓期間采空區瓦斯的防治措施
（1）加強通風系統管理，防止風流短路。采區車場風門實現聯鎖，通車時一道風門打開，另一道風門關閉，保證通車時的采面正常通風。
（2）增加工作面新風量，防止瓦斯積聚。將工作面風量加大到410m3/min，并在上巷設風機吹上隅角，加大風量沖淡并及時帶走瓦斯。
（3）加強采區瓦斯監測，防止瓦斯超限。工作面設專職瓦檢員，班班看守，跟機檢查槽口及上隅角瓦斯情況，發現一次瓦斯超限獎勵30元。通風科、安監科設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，回風道設瓦斯斷電儀，作業人員配備報警礦燈，瓦斯超限及時組織作業人員撤出工作面。
（4）加強機電設備管理，防止電器失爆。機電科設專職防爆員，檢查機電設備防爆情況，發現失爆設備及時維修、更換。采區供電實現“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，風電、瓦斯電聯鎖。
（5）加強放炮管理，防止放炮事故。放炮必須使用水炮泥、炮泥和乳化炸藥。嚴格執行“三人放炮制”和“一炮三檢制”。
（6）加強入井檢查，嚴禁攜帶煙火。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，發現攜帶煙火者，罰款一萬元。
經過長期的探索，東保衛礦摸清了一采區的堅硬頂板及采空區瓦斯活動規律，總結出一整套堅硬頂板管理及高瓦斯控制辦法。目前該采區的—200m標高以上部分已采完，下山部分36層采至—270m標高，41層采到—320m標高，沒有發生頂板及瓦斯事故，保證了安全生產。
（郎峰岐 蔡雷 林顯玉 張慶平）
