双鸭山矿业集团有限公司东保卫矿是高瓦斯矿井，该矿一采区左部41层顶板坚硬，周期来压明显，采面初次放顶及周期来压期间顶板管理相当困难，伴有采空区大量的瓦斯涌出，增加了采面安全管理的难度。针对这种情况，我们进行了专项研究，摸索出一套行之有效的办法，保证了采面的安全生产。
1 采区概况
东保卫矿一采区位于井田东翼，以—200m水平为界上下山布置，上至煤层露头，下至—370m水平。东西走向长度1200m，共有36、41两个主采煤层，煤层厚度1.7～1.9m，煤层倾角7°～31°，平均20°。煤层发育稳定，地质构造中度复杂，顶板均为灰色细砂岩，底板均为灰色中砂岩。
一采区左部瓦斯含量较高，绝对瓦斯涌出量为4.8m3/min，工作面瓦斯量的大小与采空区活动有关。41层直接顶为III类稳定顶板，老顶为III级顶板，老顶来压强烈，周期来压严重。老顶初次来压及周期来压期间采空区瓦斯大量涌出，初次放顶时最高瓦斯涌出浓度达10%，周期来压时最高瓦斯涌出浓度达9%。
2 初次来压及周期来压期间瓦斯涌出机理及规律
在老顶岩层尚未断裂时，整个已采区由四周的煤柱支撑，顶板下沉量不大，随着工作而向前推进，顶板悬露面积逐渐加大，顶板压力增加，四周煤体逐渐被压酥、压裂，煤体里释放出大量的瓦斯。由于风流是沿工作面弧形流动的，靠工作面一侧风流速度大，到工作面四、五排支柱时风流速度逐渐减小，到采空区时风流速度极小，采空区内无风或微风，冲淡不了瓦斯，采空区上部和里部就成为瓦斯聚集的仓库。
老顶的压力通过直接顶作用于支架上，支架的支撑力通过直接顶对老顶进行控制。当老顶将要断裂、垮落前，采空区上方老顶弯曲下沉，煤壁内的支承压力达到最大，此强大的支承压力使直接顶及煤壁被剪切破坏。老顶悬露面积达到极限时，老顶断裂、垮落。垮落的直接顶及老顶挤占了采空区内瓦斯的存在空间，大量的瓦斯被挤出采空区，进入上隅角，导致初次来压期间采空区瓦斯大量涌出。
随工作面继续推进，老顶初次断裂后裂隙带岩石应力按照“稳定——失稳——再稳定”的变化规律，形成了周期来压。周期来压时，垮落的岩块同样挤占瓦斯的存在空间，使采空区瓦斯周期性地大量涌出。
3 初次放顶及周期来压的对策
一采区41层—270m左面第一次放顶，经历了1个月的时间，工作面上头推进71m，下头推进65m，放顶面积较大，初次放顶十分困难。该面周期来压步距17～25m，周期来压时局部顶板沿煤壁切断，对工作面支护的破坏十分严重。针对这种情况，我们采取了如下措施。
（1）合理设计采场支护，使采场支护具有足够的初撑力、工作阻力和可缩量。工作面选用单体液压支柱4～5排管理控制顶板，并保证有5%的备用支柱。初次放顶及周期来压期间，在软帮第一排上打设一排戗柱加强支护，防止推掌子。上下端头使用4对八根长钢梁支护，交替迈步前移。
（2）根据采面现场实际，决定放顶形式。一采区41层—270m左面伪斜布置，初次放顶时采取调采方式，上端头调采，使上半部顶板先冒下来，依次逐段放顶。调采方法为扇形调采，即工作面溜子头不动，调溜子尾。调采时采用3短1长或4短1长的进刀方式。工作面每次推进一个整循环都要把煤壁采直，防止工作面煤壁出现“大肚子”弯。调采的同时打设信号顶子，用来观察顶板压力情况。信号顶子用直径16cm的圆木制作，中部砍5cm深的缺口。工作面推进6m后开始打设信号顶子，柱距30m，每隔7个循环打设一次，信号顶子不回撤。调采时必须注意，工作面调正后立即停止调采恢复正常推进，工作面不能调成里伪，防止上部顶板垮落到下部支柱上造成推垮型冒顶事故。结果工作面上部推进74m后上部顶板沿走向先冒落40m，顶板压力得到有效释放，实现了预期的放顶效果。
（3）加强现场管理，确保工程质量。矿成立初次放顶及周期来压领导小组，由生产矿长担任组长，总工程师担任副组长，生产科长、采煤工程师、采煤区区长、生产副区长、采煤区技术员、采煤段长、副段长任主要成员。负责跟班检查采面工程质量，出现质量问题及时监督整改；发现漏液、卸液单体支柱及时组织升井维修并及时补充不足部分；观察信号顶子及硬帮煤壁出现的来压预兆，提出初次来压及周期来压预报，并根据现场实际情况补充制定针对性安全技术措施；遇到险情及时组织作业人员撤出，确保初次放顶及周期来压期间安全生产。
（4）加强回柱放顶管理，防止回柱伤人事故。初次放顶及周期来压期间回柱十分困难，回柱放顶时始终坚持两人一组作业，实现两人联保。一人回撤，一人观察顶板，严禁单人冒险作业。回柱时，作业人员必须站在被撤支柱的斜上方，在一、二排支住间进行回撤。回撤的泄液钩绳长度不少于3m，回柱人员必须站在支架完整处，避免崩绳、崩柱、甩钩、断绳等事故发生。分段回柱时，必须坚持由下向上的原则，防止冒落矸石下滚伤人。回撤分段交界处最后几根支柱及处理埋压支柱时，必须打好护身支住，坚持先打后撤的原则。
4 顶板来压期间采空区瓦斯的防治措施
（1）加强通风系统管理，防止风流短路。采区车场风门实现联锁，通车时一道风门打开，另一道风门关闭，保证通车时的采面正常通风。
（2）增加工作面新风量，防止瓦斯积聚。将工作面风量加大到410m3/min，并在上巷设风机吹上隅角，加大风量冲淡并及时带走瓦斯。
（3）加强采区瓦斯监测，防止瓦斯超限。工作面设专职瓦检员，班班看守，跟机检查槽口及上隅角瓦斯情况，发现一次瓦斯超限奖励30元。通风科、安监科设专人抽查瓦检员上岗情况，防止瓦检员漏检与假检。值班段长、瓦检员、入井干部都携带便携式瓦斯检测仪，上隅角悬挂一台便携式瓦检仪，回风道设瓦斯断电仪，作业人员配备报警矿灯，瓦斯超限及时组织作业人员撤出工作面。
（4）加强机电设备管理，防止电器失爆。机电科设专职防爆员，检查机电设备防爆情况，发现失爆设备及时维修、更换。采区供电实现“三专两闭锁”即双电源供电，专用变压器、专用供电线路、专用开关，风电、瓦斯电联锁。
（5）加强放炮管理，防止放炮事故。放炮必须使用水炮泥、炮泥和乳化炸药。严格执行“三人放炮制”和“一炮三检制”。
（6）加强入井检查，严禁携带烟火。入井人员必须带自救器，无自救器禁止入井。对入井人员一律检查，发现携带烟火者，罚款一万元。
经过长期的探索，东保卫矿摸清了一采区的坚硬顶板及采空区瓦斯活动规律，总结出一整套坚硬顶板管理及高瓦斯控制办法。目前该采区的—200m标高以上部分已采完，下山部分36层采至—270m标高，41层采到—320m标高，没有发生顶板及瓦斯事故，保证了安全生产。
（郎峰岐 蔡雷 林显玉 张庆平）
