關(guān)于急傾斜煤層下使用柔性掩護(hù)支架的采煤技術(shù)

高家禮

（云南省田壩煤礦，云南 曲靖 655407）

某礦務(wù)局煤礦井田為一不對稱的向斜構(gòu)造，北翼為傾斜及緩傾斜煤層，南翼為急傾斜煤層。急傾斜煤層的儲(chǔ)量占礦井總儲(chǔ)量的一半左右，20多年來，采用八字形鋼梁組成柔性金屬掩護(hù)支架采煤法開采急傾斜煤層，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

偽傾斜柔性金屬掩護(hù)支架開采急傾斜煤層工藝，組成支架的鋼梁有直線形鋼梁，八字形鋼梁，"〈"形鋼梁。直線形鋼梁組成的支架在回采過程中下放和管理難度較小，但煤層厚度較小時(shí)，架下工作空間較小。適用于賦存穩(wěn)定、傾角大于60°（傾角小于60°時(shí)，支架下放困難，容易切入底板）、厚度在1.8～4.0m條件下的煤層。"〈"形鋼梁掩護(hù)支架和帶腿的"〈"形掩護(hù)支架，可以開采煤層賦存較穩(wěn)定、構(gòu)造簡單、傾角為45～65°、煤層厚度為4m左右的煤層。八字形鋼梁組成的支架在回采過程中架下工作空間較大，尤其煤層厚度較小時(shí)，更需要用八字形鋼梁組成的柔性金屬掩護(hù)支架進(jìn)行回采。但掩護(hù)支架在下放過程中，管理控制難度較大，可供開采厚度為1.3～1.6m的煤層。根據(jù)某煤礦用八字形組成的柔性掩護(hù)支架回采經(jīng)驗(yàn)，其適用的條件是：煤層賦存穩(wěn)定、傾角大于60°、煤厚在1.5～3.5m的中厚煤層。

1 傾角較小急傾斜煤層開采存在的問題

隨著采深的不斷加大，某煤礦的回采區(qū)域接近井田向斜軸部，煤層傾角越來越小，至三水平后，煤層平均傾角約50°左右，用八字形鋼梁組成的柔性掩護(hù)支架來開采，在工藝措施不改進(jìn)的情況下越來越困難。在使用八字形鋼梁組成的柔性掩護(hù)支架回采某工作面過程中，就暴露出支架切入底板、下放不成功的問題，被迫中間收面，重新開切眼裝面初放。

技術(shù)上使用"〈"形鋼梁掩護(hù)支架開采較為合適，但某煤礦剩余急傾斜煤層儲(chǔ)量僅72.22萬t，且煤層厚度不一，再加工幾套"〈"形鋼梁顯得非常不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也缺少用"〈"形鋼梁組成的掩護(hù)支架回采的經(jīng)驗(yàn)。而且用"〈"形鋼梁掩護(hù)支架和帶腿的"〈"形掩護(hù)支架回采發(fā)生煤壁片幫事故的風(fēng)險(xiǎn)較高。通過分析某失敗的教訓(xùn)，綜合各方面的因素，在開采某工作面時(shí)仍使用了八字形鋼梁組成的柔性掩護(hù)支架，但對工藝參數(shù)和工藝措施做了改進(jìn)。

2 改進(jìn)對策措施

2.1 工作面概況

某工作面位于某煤礦三水平二采區(qū)第二區(qū)段，327軌道（1）下山以東，某工作面傾斜下方。區(qū)段垂高為30m左右，工作面走向長度325m，面內(nèi)7、9層煤合并，局部中間以夾矸形式出現(xiàn)，煤層厚度2.4～4.7m，平均3.0m；煤層傾角45～55°，平均約50°。偽頂為砂泥巖，厚度0.2m，直接頂為粉細(xì)砂巖互層，厚度7.0m左右，老頂為砂泥巖；直接底為泥巖，老底為砂泥巖。

2.2 材料巷擴(kuò)棚

正常情況下，掩護(hù)支架的選型，是支架的跨度比煤層的真厚度小200～300mm，以利于支架下放。在材料巷的寬度能滿足支架安裝的要求時(shí)，就不需要擴(kuò)棚，在支架寬度大于材料巷寬度時(shí)，則需要擴(kuò)棚，一般情況下是在煤層里擴(kuò)。擴(kuò)棚的寬度等于支架的跨度減去巷道的寬度。根據(jù)某工作面煤層的厚度，選用2.8～3.2m的鋼梁組成支架。材料巷維修施工時(shí)，大部分區(qū)域跟頂板維修，底板側(cè)有煤，按常規(guī)，只要擴(kuò)底板側(cè)，滿足擺架子要求即可，這樣擴(kuò)棚作業(yè)容易，工作量小。但根據(jù)煤層傾角較小的特點(diǎn)，對擴(kuò)棚工作采取了特殊的措施：一是由于巷道在損壞過程中，頂板向巷道的位移量較大，維修時(shí)就破過頂，所以必須擴(kuò)頂板側(cè)，而且要擴(kuò)到頂板里面；二是擴(kuò)棚的寬度必須達(dá)到破頂板1.50m以上，擴(kuò)棚段的高度達(dá)1.90m以上；三是由于材料巷多次維修，頂板破碎區(qū)域多，為保證擴(kuò)棚的安全，需做好防冒頂?shù)墓ぷ?，采取預(yù)注膠，手工破矸，用舊鋼釬、舊鉆桿提前穿頂?shù)却胧┻M(jìn)行及時(shí)有效的支護(hù)。這樣，雖然在材料巷破頂工作量較大，花費(fèi)了一定人工和材料，但支架進(jìn)工作面后，在上變坡點(diǎn)向下沿傾斜方向人為啃頂3～5m，避免了在變坡點(diǎn)出現(xiàn)支架上肢側(cè)過度扭斜而無法下放的情況，對整個(gè)支架的下放起到了至關(guān)重要的作用。

2.3 支架的安裝

支架安裝的質(zhì)量是保證支架能順利下放的前提條件。為適應(yīng)較小傾角煤層回采的要求，對支架安裝參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，正常情況下，支架鋼梁的仰角（通常指上下肢端點(diǎn)的聯(lián)線與水平面夾角）一般控制為100－α（α為煤層傾角），正?？刂七@一角度為50°，現(xiàn)在將這一角度調(diào)整為60°，并要求架頭平臺(tái)的凈高度達(dá)1.50m以上；架頭平臺(tái)的長度由原來的9～12m改為現(xiàn)在的8～12m，因?yàn)槊簩觾A角小，支架進(jìn)入工作面后，整體支架對平臺(tái)拉力小。支架安裝時(shí)上肢超前下肢量同煤層厚度和傾角有關(guān)，煤層厚，傾角小，支架進(jìn)入工作面后，支架仰角大，向架尾的拉力大，此次安裝支架時(shí)，將上肢超前下肢的量增加至300～400mm；同時(shí)，在支架安裝過程中，狠抓每一道工序的施工質(zhì)量，從鋼絲繩、輕軌的位置到螺絲的松緊等都進(jìn)行了嚴(yán)格的跟蹤檢查，確保了支架的整體性和穩(wěn)定性，杜絕了因螺絲松動(dòng)引起的輕軌移位、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，為支架的順利下放打下了基礎(chǔ)。

2.4 工作面坡度及煤壁管理

柔性掩護(hù)支架工作面的煤壁管理對保證安全生產(chǎn)是非常重要的。偽傾角是柔性掩護(hù)支架回采工藝中的一個(gè)重要參數(shù)，理論角度是25～30°。在傾角大于60°的工作面，偽傾斜角度通常規(guī)定為28～32°，一般不超過30°。但在某工作面，為了增加支架沿傾斜方向向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，減少支架啃底的風(fēng)險(xiǎn)，將工作面的偽傾角放大到34°。為了防止因工作面?zhèn)蝺A角加大發(fā)生片幫傷人事故，該礦采取了相應(yīng)的措施：一是嚴(yán)格控制炮眼布置與裝藥爆破，避免因打眼放炮效果不佳產(chǎn)生傘檐；二是工作面出煤前必須首先清除傘檐。

2.5 地溝尺寸

工作面地溝的寬度是保證工作面具有足夠作業(yè)空間的一個(gè)主要指標(biāo)。地溝寬了，作業(yè)空間大，便于作業(yè)人員在里面打眼、整理煤幫、鋪設(shè)溜槽。在煤層傾角較小時(shí)，地溝控制較寬，必然要求支架工作角度較小，這樣支架容易切入底板，不利于支架下放。地溝窄了，作業(yè)空間小，作業(yè)人員的活動(dòng)范圍小，操作不方便，但對傾角較小的煤層來說，有利于支架的下放。因此規(guī)定工作面地溝的寬度，原則上不大于0.70m，只要滿足工人的操作即可，這樣對支架的下放起到了一定的積極作用。

2.6 架尾管理

掩護(hù)支架工作面架尾支架的回拆，是柔性掩護(hù)支架采煤法回采工藝的最后一道工序，抓好架尾的管理，是保證小傾角煤層掩護(hù)支架順利回采下放的重要環(huán)節(jié)。對柔性掩護(hù)支架架尾的管理，主要體現(xiàn)在架尾平臺(tái)的長度，長度長一點(diǎn)，對工作面的出煤、安全管理有好處，但長度過長，可能造成架尾通風(fēng)不暢，風(fēng)量不足，也不利于支架的下放。通過現(xiàn)場跟班摸索，將架尾平臺(tái)的長度由正常的不大于8m調(diào)整為不大于5m，而且將拆除支架作業(yè)施工由固定整修班調(diào)整為當(dāng)班采煤當(dāng)班拆除。這樣，保證采煤班炮后支架能在架尾及時(shí)拆除，也有利于支架的下放。

結(jié)語

通過研究并改進(jìn)工藝措施，在煤層傾角55°左右的某工作面使用八字形鋼梁組成的偽傾斜柔性金屬掩護(hù)支架實(shí)現(xiàn)了成功回采。該工作面自2007年8月1日開始回采，至2007年12月23日結(jié)束，歷時(shí)5個(gè)月，共生產(chǎn)原煤44319t，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

[1]楊龍俊.采煤技術(shù)及采煤方法的選擇.盤縣煤炭管理局，【報(bào)紙】貴州政協(xié)報(bào)，2009-11-20.