李彥軍

（黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責任公司新陸煤礦，黑龍江 鶴崗 154100）

1 礦井及-490南11層二段一區(qū)概況

新陸煤礦位于鶴崗礦區(qū)中部，井田面積7.4 km2，礦井核定生產能力1.0 Mt/a，開采11號煤層。礦井通風方式為中央并列式，通風方法為抽出式；提升系統(tǒng)分為斜巷提升和水平運輸；采煤方法為走向長壁綜采放頂煤開采，頂板管理采用全部垮落法。礦井絕對瓦斯涌出量45 m3/min，相對瓦斯涌出量為10.95 m3/t，為高瓦斯礦井。

-490南11層二段一區(qū)工作面位于新陸煤礦井田中部，屬于11#煤層-440～+490 m區(qū)段。為遺留孤島煤柱。平均走向120 m、傾斜110 m、煤厚10 m，可采儲量0.18 Mt。工作面東部為2012年開采-540南11層一區(qū)采空區(qū)；南部為2013年開采-490南11層采空區(qū)；西部為2007年開采-440南11層一區(qū)采空區(qū)；北部為2011年開采-490南11層一段一區(qū)采空區(qū)。11#煤層頂板向上30 m有9-2煤層，煤厚0.92 m；底板下8 m左右有11-2煤層，煤厚1.36 m。地面無鐵路、大型水體和主要建筑物。-490南11層二段一區(qū)平面布置如圖1所示。

圖1 -490南11層二段一區(qū)平面布置

該區(qū)域有斷層3條：Y3正斷層，落差1 m左右，傾角75°；F17正斷層，落差1～2 m，傾角48°；G1反傾正斷層，落差1.5～2.0 m，傾角45°。

該區(qū)開采的11#煤層為非突出煤層，煤層瓦斯含量為2.6 m3/t，煤層瓦斯壓力為0.15 MPa。11#煤層自燃傾向性等級為自燃，煤塵無爆炸危險性。11#煤層上部100 m含水層為石頭訶子組砂巖裂隙含水層，富水性弱。區(qū)內斷層無含水性及導水性，地質鉆孔封孔良好。

2 -490南11層二段一區(qū)安全風險辨識評估

隨著新陸煤礦開采深度的不斷加深，礦山壓力顯現(xiàn)和采掘支護的矛盾越來越突出。為破解水、火、瓦斯、頂板、沖擊地壓重大災害防治難題，對-490南11層二段一區(qū)工作面設計前、采煤工作面初采和收尾、綜放工作面安裝回撤、掘進工作面貫通前等階段逐一進行安全風險專項辨識評估，并制定相應安全管控措施[1-2]。

2.1 風險辨識

通過對-490南11層二段一區(qū)工作面地質構造、瓦斯、煤層自然發(fā)火、水、頂板開采技術條件進行分析，重點辨識評估地質條件和重大災害因素等方面存在的安全風險，辨識評估作業(yè)環(huán)境、工程技術、設備設施、現(xiàn)場操作等方面存在的安全風險，該工作面主要存在冒頂片幫、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸、煤層自然發(fā)火、水害、沖擊地壓等安全風險。

（1）掘進期間受斷層影響，頂板和兩幫破碎，支護不及時，將發(fā)生冒頂、片幫事故?；夭善陂g，采空區(qū)壓力會發(fā)生變化，應力集中，導致頂板垮落，造成設備損壞、人員傷亡。

（2）工作面掘進期間過斷層、可能造成瓦斯超限。工作面回采頂板初次來壓，頂板大面積垮落，導致大量瓦斯涌出，易引起瓦斯燃燒或爆炸，將會造成嚴重的傷亡、設備損壞及財產損失事故。

（3）11#煤層自燃傾向性等級為自燃，工作面采用綜采放頂煤開采，采空區(qū)遺煤量大，加大自然發(fā)火風險。煤層自然發(fā)火會生成一氧化碳造成人員中毒死亡，造成煤炭資源損失，燒毀大量生產設備，還可能引發(fā)瓦斯爆炸。

（4）采空區(qū)可能有積水，易發(fā)生透水事故，會造成人員傷亡，淹沒礦井或采區(qū)。

（5）掘進回采放煤期間煤巖體能量釋放，采空區(qū)形成壓力疊加，誘發(fā)沖擊地壓，會造成巷道擠壓變形，支架損壞，造成人員傷亡。

2.2 安全風險評估

采用作業(yè)條件危險性評價法（LEC法）進行風險評估，包含3個評價因素：事故發(fā)生的可能性（L）、暴露在危險條件中的頻繁程度（E）、事故產生的后果（C），風險評價采用公式D＝L×E×C來計算風險大小。該工作面確定重大風險3項、較大風險1項、一般風險1項。評估結果如表1所示。

表1 安全風險評估結果

3 安全風險管控措施落實

3.1 管控措施責任落實

（1）根據(jù)專項辨識評估結果，需調整管控措施并補充完善《煤礦重大安全風險管控方案》，礦長組織實施管控方案，落實相應的管理、技術、工程等管控措施，確保人員、技術、資金滿足要求，重大安全風險管控措施落實到位。

（2）重大風險由礦長管控，較大風險由分管負責人、副總工程師、科室負責人管控，一般風險由區(qū)隊負責人管控，低風險由班組長和崗位人員管控。將安全風險按照分系統(tǒng)、分專業(yè)、分區(qū)域劃分管控單元，實行統(tǒng)分結合?，F(xiàn)場檢查重大安全風險管控措施落實情況，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

（3）對井下職工進行安全風險管控知識教育和培訓，內容包括主要發(fā)生災害的區(qū)域，主要解危方法，應急情況下的撤人路線等。培訓結束后，對培訓人員進行考試，考試合格后，方可上崗工作。保證培訓的針對性、科學性、實效性，以保障礦井的安全生產。

3.2 安全風險管控措施

（1）冒頂、片幫管控措施

工作面風道、機道采用沿空掘巷布置方式，沿煤層底板施工，切眼布置在采空區(qū)內。掘進期間制定防止冒頂、片幫措施，每循環(huán)打5 m超前探眼，探明前方地質構造。工作面有變化或遇斷層時，采取淺打眼、放小炮、縮小棚距施工。按照設計要求支護頂板，剎嚴剎實幫頂，支護緊跟迎頭，放炮后使用好前探臨時支護、嚴禁空頂作業(yè)?；夭善陂g工作面嚴格按規(guī)程措施要求進行支護，專人檢查工作面支護情況，對失效支柱二次注液或及時更換，確保支護初撐力達到要求。上下出口端頭20 m范圍必須托棚進行加強支護。

（2）瓦斯管控措施

掘進階段施工2個仰角鉆場，施工1條瓦斯抽采巷；施工1個高位鉆場，施工3組仰角鉆孔；施工預抽鉆孔10個，施工仰角鉆孔18個；施工高位鉆孔12個，合計40個鉆孔，鉆孔工程量2 300 m，確?？卓椎轿唬行?，用于抽采瓦斯?；夭?、過斷層時，適當放慢推進速度，降低產量，減少瓦斯涌出量，防止瓦斯超限。確保瓦斯超限斷電靈敏可靠。

（3）煤層自然發(fā)火管控措施

對連通采面的5個采空區(qū)制定封閉隔離措施。掘進工作面采用噴碹封堵、頂板注水孔循環(huán)注水防火措施。設計施工鉆場1個，計劃施工灌漿孔13個，預防性灌漿5 547 m3；機道埋管注氮10.3萬m3，軟幫注阻化劑142.5 t。地質構造帶附近工作面采用循環(huán)注水、注阻化劑、噴碹防火措施[3]。

掘進階段在-440回風石門施工灌漿鉆場。加強系統(tǒng)封閉灌漿，對-440南11層采空區(qū)施工充填隔離條帶鉆孔、充灰封堵；對上段采空區(qū)-440南11層回風下山充砂封堵；-440南11層運輸下山充砂封堵，停采線灌漿。施工防火注水孔循環(huán)注水。加固鄰區(qū)密閉7道。加強連通采空區(qū)防火觀測，利用頂板注水孔作為觀測點。對鄰區(qū)采空區(qū)進行防火觀測。對鄰區(qū)采后密閉進行防火觀測，并安設壓差計。

（4）水害管控措施

編制水文地質報告，規(guī)劃鉆場位置及鉆孔設計。對上段采空區(qū)、頂板礫巖層、砂礫互層進行探放水，做好水情水害預報，按設計要求對上部采空區(qū)采用瞬變電磁法進行探測，進行探放水鉆孔施工。工作面采掘期間配備相應能力排水設備，增強抗災能力。

在-490南11層二段回風上山施工探放水硐室一個（4 m×4 m），打5個探放水鉆孔205 m、對相鄰采空區(qū)進行探放水。利用瓦斯抽放巷施工探水鉆孔2個，鉆孔深240 m，對上部礫巖層進行探放水工作。

（5）沖擊地壓管控措施

機道、風道、切眼掘進時采用沿空掘巷的巷道布置方式布置巷道，機道與風道平行布置等長開采，避開應力集中區(qū)。機道、風道設計大孔徑卸壓鉆孔、頂板預裂爆破切頂卸壓孔進行頂板預裂爆破。當工作面沖擊危險性增強時，實行間歇式開采，降低工作面開采強度，加強工作面支架支護質量[4]。

4 工程效果分析及災害風險預控取得的經濟效益

通過工作面全過程安全風險預控分析及管控措施執(zhí)行，確保該工作面開采適用性、可靠性、安全性，對影響安全生產的冒頂片幫、瓦斯、自然發(fā)火、水害、沖擊地壓等災害因素進行控制和治理。利用沿空掘巷技術提高了煤炭資源的回收率，減少了巷道掘進量，提高了單產單進進尺量，節(jié)約了成本，成功地解決了新陸煤礦在回采遺留煤柱等應力集中區(qū)域的煤炭資源時安全生產的難題，確保了煤礦安全高效生產。

1）經設計前風險辨識可知，該區(qū)段工作面風道、機道沿空掘巷，因巷道壓力小，兩巷架棚支護棚距由原來的0.8 m提高到0.9 m，減少棚子40架，共節(jié)約10.5萬元。

2）施工過程中開拓隊組繼續(xù)推行巖、煤掘一體化、減少了工作面收尾、搬家倒面次數(shù)，節(jié)約了成本投入。

3）克服復采區(qū)煤巖變化復雜等不利因素,采取打前探錨桿加2.5 m長圓鋼做超前支護管理頂板，可將前探錨桿抽出，再次復用。幫、頂采用鋼筋網上鋪草質編織袋、減輕采空區(qū)淋水不利影響。減少了噴碹使用材料，降低了噴碹班職工的勞動強度，節(jié)約噴碹材料8萬元。

4）用廢舊棚梁棚腿加工鐵筋巴力、鐵剎桿剎幫頂，增強巷道支護強度，減少木剎桿，木穿楔、木背板投入3萬元。

5）風道、機道以上地點鋪設軌道，用舊U型鋼加工鐵道木，代替水泥道木，節(jié)約水泥道木3.4萬元。