急傾斜煤層柔性掩護(hù)支架采煤方法的應(yīng)用和改進(jìn)

[摘 要]本文分析了傳統(tǒng)柔性支架采煤法和放頂煤的技術(shù)特點(diǎn)及采用柔性掩護(hù)支架的必要性，論述了溫宿縣博峰煤業(yè)有限責(zé)任公司東井在改進(jìn)的柔性掩護(hù)支架的技術(shù)工藝，以便類似礦井借鑒。

[關(guān)鍵詞]柔性掩護(hù)支架；采煤方法；效益

中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)：1009-914X（2014）31-0025-01

1、前言

近幾年在中小型煤礦中，柔性掩護(hù)支架采煤方法得到的廣泛應(yīng)用，是急傾斜煤層中運(yùn)用最成熟、可靠的采煤方法。因溫宿縣多屬于大傾角煤層，中厚煤層及軟煤層分布較多，經(jīng)過實(shí)踐證明，柔性掩護(hù)支架采煤方法能適應(yīng)傾角在40°以上，厚度在4米左右的煤層，具有巷道布置簡(jiǎn)單，產(chǎn)生成本較低，安全、高效、低耗等優(yōu)點(diǎn)。

2、采煤方法概述

柔性金屬掩護(hù)支架的采煤方法傳統(tǒng)特點(diǎn)是：用柔性金屬掩護(hù)支架隔離采空區(qū)和回采工作面，柔性支架靠自重和上部冒落矸石的壓力推動(dòng)而下移，工作面為直線性，按偽斜方向布置，沿走向推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)壁式采煤，其主要生產(chǎn)工藝為運(yùn)輸平巷安裝支架和回風(fēng)平巷折卸支架、回采工作面爆破落煤、挖地溝及調(diào)整支架。適應(yīng)煤層主要是在50°以上的急傾斜煤層，煤層厚度在5米-3.5米之間，煤層較穩(wěn)定且變化不大。

3、采煤方法的應(yīng)用

溫宿縣博峰煤業(yè)公司東井A3煤層為近東西走向的向南傾斜的單斜構(gòu)造，厚度在14.2-3.7米，靠近東中部，2012年A3煤層局部呈倒轉(zhuǎn)，傾向由南向北，傾角從西向東由78°變?yōu)?0°左右，走向長(zhǎng)度為263米，平均煤層厚度在4.5米，煤層松軟，普氏系數(shù)0.5-1.2，為頂板主要為灰紫色厚層狀含礫狀粗砂巖，巖石較堅(jiān)硬，節(jié)理發(fā)育。底板為炭質(zhì)泥巖或炭質(zhì)頁巖，較軟弱。在沒有A3煤層倒轉(zhuǎn)的西端，2009年9萬噸改擴(kuò)建工程竣工驗(yàn)收后曾采用水平分段輕型支架放頂煤采煤法，該采煤法的巷道布置傾向每10米分一層，50米垂高劃分一個(gè)采區(qū)，采區(qū)走向長(zhǎng)300米左右，打眼爆破放頂回采，A3煤層頂板雖然堅(jiān)硬，但節(jié)理發(fā)育，底板巖石易冒落，工作面矸石多，不易處理，出煤量低，回采率達(dá)不到設(shè)計(jì)的83%的要求，普遍約為60%左右，局部煤層為3米時(shí)，回采率不到50%，由于煤層只有4米左右，工作面不能形成U型通風(fēng)，回采工作面作業(yè)端頭還需要局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，回采空間狹小，采區(qū)內(nèi)的瓦斯不易排放，安全得不到保證，且工作面上下順槽的礦壓顯現(xiàn)壓力大，巷道維修費(fèi)高，并且回采上下順槽巷道掘進(jìn)率高，影響經(jīng)濟(jì)效益，制約了礦井的發(fā)展，通過兩年的回采作業(yè)實(shí)地觀察，巷放式采煤方法并末顯示出優(yōu)勢(shì)，我礦認(rèn)為此采煤方法不適應(yīng)東井的煤層賦存條件，因此選擇適合安全管理，效益高的采煤方法成為了我礦的關(guān)鍵問題，為了更好適應(yīng)煤層開采，通過對(duì)各種采煤方法的比較，經(jīng)過多方討論和其它礦現(xiàn)場(chǎng)觀摩，決定采用了柔性掩護(hù)支架偽傾斜采方法。

4、采煤方法的改進(jìn)

4.1 巷道布置

工作面的運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷在A3煤層水平布置，再從下部運(yùn)輸巷沿A3煤層偽傾斜方向布置開切眼至上部回風(fēng)巷，一般在垂高40米左右，偽傾斜角度在30°，便于工作面自動(dòng)溜煤，工作面長(zhǎng)度在100米左右，工作面支護(hù)采用八字形工字鋼焊接支架，工作面上下平巷超前支護(hù)采用鉸接頂梁配單體液壓支柱支護(hù)。超前支護(hù)采用DJB1000/300型鉸接頂梁配2.2米單體液壓支柱。超前支護(hù)距離為20米，偽斜金屬鋼支架直接安裝在偽斜上山切眼內(nèi)，工作面鋪設(shè)搪瓷溜槽運(yùn)煤。選用煤電鉆打眼，爆破落煤，工作面的煤經(jīng)溜煤上山到運(yùn)輸大巷，工作面回采方向由東向西推進(jìn)。

4.2 支架結(jié)構(gòu)

支架由“八”字形鋼梁、鋼絲繩、卡子及螺帽組裝而成。鋼梁用11#號(hào)工字鋼焊接加工成“八”字形鋼架，凈寬度2.2m，鋼架的長(zhǎng)腿長(zhǎng)800mm，用于防止頂板矸石竄入工作面，鋼梁的短腿長(zhǎng)450cm，用作支撐底板的側(cè)壓力，上下腿底部焊有鐵板，整體金屬支架呈“7”字型，金屬支架的連接用鋼絲繩φ28-φ30mm和鋼絲繩卡連接，支架上的五根鋼絲繩接頭位置錯(cuò)開，防止各鋼絲繩在同一位置處被拉開。每根鋼絲繩長(zhǎng)20m左右，鋼絲繩的兩端做好封頭，防止鋼絲繩松捻和使其能承受一部分拉力。鋼絲繩接頭處的搭接長(zhǎng)度應(yīng)不少于2m，并用5副鋼絲繩卡夾緊梁。架子上下各用五根鋼絲繩相夾，聯(lián)成一個(gè)整體。鋼支架的間距為20cm，鋼支架之間用木板關(guān)背，木板長(zhǎng)度分別為450mm、1000mm、 300mm，厚度為50mm寬度為170mm的木板隔開。為了適應(yīng)變化的煤層和作業(yè)空間的調(diào)架，在支架長(zhǎng)腿下端每隔2米打一根單體液壓支柱，鋼支架的長(zhǎng)腿緊靠煤幫上，架頭呈水平，鋼支架的短腿立在底板煤，以利于支架的調(diào)整和行走。在水平巷與切眼斜巷的鋼支架底部每隔1米用單體液壓支樁撐在支架與壁之間，單體數(shù)量在5-10付之間。

4.3 工作面的采煤工藝

柔性掩護(hù)支架在正?；夭呻A段，除了在掩護(hù)支架下采煤外，同時(shí)要在回風(fēng)巷接長(zhǎng)支架，并在工作面下端支架放平的位置拆除支架。掩護(hù)支架下的采煤工序包括打眼、裝藥、放炮、鋪溜槽出煤和調(diào)整支架等工作。

（1） 安架。支架在采區(qū)邊界開始沿煤層底板水平安裝10米左右的支架，單體液壓支柱支撐支架的長(zhǎng)腿，再沿偽斜開切眼邊擴(kuò)邊安裝鋪設(shè)鋼支架，安裝時(shí)，鋼支架短腿與底板緊貼，掩護(hù)支架與開切眼上方均有5°的迎山角，至回風(fēng)巷再擴(kuò)巷安裝15米的鋼支架，鋼支架的一端盡量靠近煤層的底板一側(cè)。

（2） 調(diào)架。即從偽斜開切眼下端挖地溝，煤順著搪瓷溜槽自溜至運(yùn)輸巷上山溜煤眼內(nèi)，在出煤期間，鋼支架在自重和上部煤矸壓力作用下下降，此時(shí)要有專人進(jìn)行調(diào)整鋼支架，控制支架下放速度，位置和形態(tài)。為了防止調(diào)整支架過程中支架仰角過大和控制支架背部礦山壓力，對(duì)鋼支架每隔5米進(jìn)行打橫撐加固調(diào)整，由于我礦煤層較軟，無需開幫，采用從下向上分段爆破式落煤、出煤，工作面從下到上切眼里只需開挖地溝，一個(gè)放炮循環(huán)為1.5米，經(jīng)過兩個(gè)作業(yè)循環(huán)，在地溝與上部有1-2米的臺(tái)階，臺(tái)階下部分偽斜架子后部懸空，懸空的架子空隙約在50cm高度，作業(yè)人員可在懸空鋼支架下用鐵耙子扒煤，放靠近底板鋼支架后的煤，直至放出大塊頂板石為止，然后繼續(xù)開挖地溝，每隔2米左右放一次架后的煤。每次放煤前要對(duì)放煤周圍的鋼支架需要加打2.5米的單體液壓支柱，支架要向煤壁側(cè)傾斜，防止支架受力不均勻和支架受上部壓力過大，支架受拉易變形損壞及向下方扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。放完后，單體支柱卸壓，使鋼支架壓向煤壁，在挖地溝和放架后煤的同時(shí)，鋼支架在自重和上部煤矸壓力作用下壓向煤壁，保證鋼支架與煤層底板要有合理位置和迎山角，此時(shí)調(diào)架工作最為重要，要隨時(shí)保持鋼支架的傾角均勻一致，工作面保持一條直線，偽傾角在30°左右，并及時(shí)處理幫底上的煤，對(duì)有空幫的煤壁要帶帽點(diǎn)柱支撐。

（3）拆架。隨著工作面的推進(jìn)，要及時(shí)拆除工作面下端放平的鋼支架，落平的鋼支架不得超過10米，防止壓力過大拆架困難。拆架的支架高度保持1.3米。在清理完底板煤后，卸掉鋼支架上的螺絲與夾板，用單體支撐未拆地支架，再用5噸的吊葫蘆回收卸掉的鋼支架，經(jīng)過采區(qū)運(yùn)料眼、采區(qū)運(yùn)輸平巷運(yùn)到采區(qū)回風(fēng)巷安裝重復(fù)使用。鋼支架落平的巷道與運(yùn)輸巷始終保持3個(gè)小眼，以滿足溜煤、行人通風(fēng)和回收鋼支架的需要。

6、結(jié)束語

偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法工作面回采工藝簡(jiǎn)單，易于操作，工作面煤炭靠搪瓷溜槽自溜，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了煤炭的回采率。工作面在正?；夭蛇^程中，實(shí)現(xiàn)了日正規(guī)循環(huán)2個(gè)，并且達(dá)到日產(chǎn)量320噸，全員工效9.2t的技術(shù)水平，保證了礦井的年生產(chǎn)能力。隨著采煤技術(shù)的提高，偽傾斜柔性掩護(hù)支架的的采煤方法會(huì)更好地應(yīng)就用到急傾斜煤層中，某些限制生產(chǎn)及效率低的問題也會(huì)逐步解決。

作者簡(jiǎn)介：游建軍（1968—— ），男，本科，新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣，采煤助理工程師，現(xiàn)就職于新疆溫宿縣博峰煤業(yè)有限公司博孜墩煤礦東井，主要從采煤方面的工作。endprint