柔性掩護支架在急傾斜煤層開采中的新應(yīng)用

摘 要：偽傾斜柔性掩護支架采煤法主要適應(yīng)于60°以上的煤層，隨著新集三礦開采水平的延深，煤層逐漸變緩，原有的“八”字型支架已不能滿足生產(chǎn)的需要。鑒于此，對原“八”字支架進行更新，同時調(diào)整開采工藝，并以254308工作面進行實踐。結(jié)果表明，通過對支架和回采工藝的革新，較好的解決了原有開采問題，為工作面高產(chǎn)、高效奠定了基礎(chǔ)，為指導(dǎo)類似工作面開采提供了一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：柔性掩護支架；急傾斜煤層；“八”字型支架；回采工藝

引言

國投新集能源股份有限公司新集三礦二水平以上儲量已基本開采完畢，現(xiàn)逐步進入三水平開采，隨著開采水平的不斷延伸，煤層傾角逐漸變緩，地質(zhì)構(gòu)造漸趨復(fù)雜，采用現(xiàn)有的新“八”字型柔性掩護支架進行回采時，架下頂、底板管理難度越來越大，工作面支架在下放過程中，極易造成支架刮底板矸石，以往采取通過調(diào)整支架仰角保障工作面生產(chǎn)，從而易造成頂板暴露面積大，頂板管理難度增大，工作面推進緩慢，影響產(chǎn)量和煤質(zhì)的正常完成，同時也給采空區(qū)防滅火工作帶來一定的難度。針對此種現(xiàn)狀，在無新支架投入的背景下，通過多方調(diào)研和現(xiàn)場研究實踐摸索出一套適合急傾斜煤層傾角變緩時的開采新技術(shù)-單體斜撐引領(lǐng)支架，并通過優(yōu)化采煤工藝，實現(xiàn)了工作面的順利開采。現(xiàn)以251308工作面為例，介紹改進型“八”字型掩護支架急傾斜煤層角度變緩的情況下的應(yīng)用。

1 工作面概況

251308工作面上方為251306工作面采空區(qū)，下部為尚未掘進的251310工作面，北部為正在掘進251108工作面，西部為251307工作面采空區(qū)。工作面回采范圍內(nèi)地層南傾，傾角40°～72°，走向90°～100°。受地質(zhì)構(gòu)造影響，工作面內(nèi)地層傾角變化大，風(fēng)巷在-480m～-410m西五13-1煤生根眼煤眼以東500m段、機巷在煤眼以東400m段范圍內(nèi)煤層傾角65°～72°，平均傾角70°；風(fēng)巷在煤眼以東500m至開切眼段、機巷在煤眼以東400m至開切眼段范圍內(nèi)煤層傾角40°～57°，平均傾角45°。

2 支護及回采工藝

2.1 支護優(yōu)化

針對此種現(xiàn)狀，通過多方調(diào)研和現(xiàn)場研究實踐，在無新支架投入的背景下，我礦摸索出一套適合急傾斜煤層傾角變緩時的開采新技術(shù)-單體斜撐引領(lǐng)支架，變架下單體被動支撐領(lǐng)架為主動斜撐領(lǐng)架；變架下炮眼“八”字雙排炮眼布置方式為平行頂板雙排炮眼布置，破頂板側(cè)煤，給單體主動斜撐提供支撐領(lǐng)架空間；變更通過帶仰角減少刮矸方式為主動斜撐控制支架仰角，減少頂板暴露面積和支架刮矸量等。具體支護方式詳見圖1和圖2所示：

2.2 回采工藝優(yōu)化

2.2.1 巷道布置及支護

根據(jù)急傾斜煤層賦存特點，251308工作面沿13-1煤走向布置風(fēng)巷、機巷，風(fēng)巷沿煤層頂板掘進，為工字鋼梯形棚支護，斷面規(guī)格為棚梁×棚腿×棚腿=2.4m×2.4m×2.4m；機巷沿煤層底板掘進，為工字鋼梯形棚支護，斷面規(guī)格為棚梁×棚腿×棚腿=2.4m×2.4m×2.4m；在工作面東邊界沿13-1煤傾向布置開切眼，為木盤支護，斷面規(guī)格為1.0m×1.0m；工作面生根眼布置在工作面西邊界。

2.2.2 回采工序

工作面采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法進行回采，斜架子偽傾角保持在25°～30°之間，采用“八”字型掩護支架配合單體液壓支柱進行支護。工作面生產(chǎn)工序如下：

工作面?zhèn)蝺A斜柔性掩護支架下打眼、裝藥、放炮落煤→人工攉煤至自滑溜槽→刮板輸送機運煤→架下支護→采空區(qū)處理。

（1）支架安設(shè)：支架安設(shè)從開切眼東邊5.0m處開始，沿頂板側(cè)擺設(shè)，支架與支架之間永代用梁填實，用鋼絲繩將支架連接成整體，鋼絲繩與支架之間用螺絲和墊板固定牢固。

（2）初次下放：支架安裝壓實碴長度達到15～30m時，即可利用開切眼進行初次下放架子，在工作面架尾下放至機巷之前，架尾應(yīng)保持3.0～5.0m的平架子，允許上翹角度不得超過15°，架尾至少保留2個眼，滿足行人、通風(fēng)和出貨的需要。

（3）工作面落煤、運煤：工作面采用爆破落煤，炮眼布置為雙排眼，眼深1.2m，沿工作面?zhèn)蝺A斜方向的間距為1.0m，炮眼排距為0.6m；放炮后出貨過程中，由下向上及時鋪設(shè)自滑溜槽，利用自滑溜槽將煤炭運至機巷，通過機巷刮板輸送機和膠帶輸送機運至礦井主運系統(tǒng)。

（4）采空區(qū)處理：全部垮落法。

3 效果分析

此種單體斜撐引領(lǐng)支架的創(chuàng)新，取得的效果表現(xiàn)為以下幾個方面：

3.1 通過這種新型的引領(lǐng)支架的方式，增大了急傾斜煤層開采中偽傾斜柔性掩護支架采煤法適用的范圍，解決了煤層變緩時支架容易刮矸石的難題，盡最大可能地減少或者避免支架回采過程中刮矸石的程度，改善了工作面的作業(yè)環(huán)境，同時避免出現(xiàn)了斜架子出貨過程中滾矸傷人現(xiàn)象的發(fā)生；同時降低了職工因打矸石眼的勞動強度，大大提高了勞動安全系數(shù)，為礦井的安全生產(chǎn)出了一份力量。

3.2 保證了礦井月度產(chǎn)量和煤質(zhì)的完成；以往工作面在回采過程中，遇到煤層變緩，刮矸石嚴重時，不得不將工作面斜架子拆除，進行跳采，工作面支架的拆除和重新安裝極大地影響礦井月度產(chǎn)量和年度計劃的完成，而且極易造成煤炭資源的浪費，不能最大限度地回收煤炭資源；此種創(chuàng)新避免了不必要的工作面的跳采，保證工作面的正常生產(chǎn)。

3.3 保證了礦井正常的生產(chǎn)接替：工作面在回采過程中，通過減少刮矸石的程度，減少了工作面因地質(zhì)構(gòu)造因素?zé)o法正常生產(chǎn)而跳采的次數(shù)，減少了非生產(chǎn)性因素的影響，加快了工作面的推進度，滿足安全高效開采的要求，從而避免了煤層自燃等災(zāi)害的發(fā)生，對工作面的一通三防工作起到了極大的促進作用。

3.4 創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益，通過此種創(chuàng)新的應(yīng)用，能最大限度地回收工作面的煤炭資源，提高了工作面的回采率，僅251308工作面的應(yīng)用，初步計算，多回收了1.93萬噸的煤炭資源，直接效益達到772萬元。

4 結(jié)束語

偽傾斜柔性掩護支架采煤法適合于急傾斜煤層中煤層傾角在60°以上的煤層中，在一定范圍內(nèi)，煤層傾角越大，此種采煤方法越適合。鑒于新集三礦煤層逐漸變緩，原有的“八”字型柔性掩護支架出現(xiàn)了諸多不適性，在原有的“八”字型支架基礎(chǔ)上，對支架進行更新，同時對回采工序進行變更，并以251308工作面進行實踐。結(jié)果表明，通過對支架和回采工藝的革新為工作面順利回采奠定了基礎(chǔ)，獲取了較好的經(jīng)濟效益。此種創(chuàng)新的應(yīng)用，對新集三礦的安全生產(chǎn)有著極大的意義，為其他采煤工作面傾角變緩頂板管理難度大、推進慢、采空區(qū)防滅火等工作難度大等提供了參考借鑒價值，同時為深部采區(qū)開采工藝提供了技術(shù)支持，為礦井下一步回采發(fā)揮更大的作用，帶來巨大的效益。

作者簡介：王曉凱（1986，1-），男，河南柘城縣人，本科，助理工程師，2009年畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)從事煤礦開采技術(shù)管理工作。