“八”字型傾斜柔性掩護(hù)支架在急傾斜煤層中的應(yīng)用

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)急傾斜煤層工作面安全、高效回采，新集三礦在268107工作面采用“八”字型傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行回采，并取得了較好的效果。文章介紹了“八”字型柔性掩護(hù)支架相比于其他柔性掩護(hù)支架所具有的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)支架結(jié)構(gòu)和采煤工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的敘述。通過(guò)開(kāi)采實(shí)踐可知，該采煤法的實(shí)施可有效提高工作面回采率和單月產(chǎn)能。

關(guān)鍵詞：“八”字型柔性掩護(hù)支架；急傾斜煤層；回采工藝；效益分析

1 工作面概況

新集三礦268107工作面位于西六采區(qū)西翼，可采走向長(zhǎng)度為508m，平均垂高為29.7m。工作面上部為268105工作面采空區(qū)，東部為258107工作面采空區(qū)，西部和南部均無(wú)采掘活動(dòng)，北部為261107工作面采空區(qū)。該工作面所采煤層為8煤，煤層厚度為1.6-3.1m，平均為2.6m，煤層傾角為68°-80°，平均為72°；煤層賦存相對(duì)較穩(wěn)定，中間無(wú)夾矸；煤層中瓦斯含量較低，煤層自然發(fā)火期為3-6個(gè)月。工作面直接頂為厚約4m的灰-深灰色、薄-中厚層狀砂質(zhì)泥巖，泥巖致密堅(jiān)硬，以石英為主；基本頂為厚約8m的灰-灰白色、厚層狀細(xì)砂巖，細(xì)砂巖致密堅(jiān)硬；直接底為厚約3m的灰色、中厚層狀砂質(zhì)泥巖，基本底為厚約9m的灰-灰白色、厚層狀細(xì)砂巖。預(yù)計(jì)工作面回采過(guò)程中正常和最大涌水量分別為10-30m3/h和80m3/h，對(duì)工作面正?；夭捎幸欢ǖ牟焕绊?。工作面共布置機(jī)、風(fēng)兩條巷道，兩巷均采用11#礦工鋼架設(shè)梯形棚進(jìn)行支護(hù)。

2 采煤方法的確定

急傾斜煤層采煤法多采用俯威柔性掩護(hù)支架法進(jìn)行采煤，以往相當(dāng)部分煤礦采用“一”字型柔性掩護(hù)支架和“七”字型柔性掩護(hù)支架進(jìn)行采場(chǎng)支護(hù)。“一”字型柔性掩護(hù)支架能適應(yīng)穩(wěn)定性較好的急傾斜煤層，否則容易造成支架啃頂鉆底；“七”字型柔性掩護(hù)支架下部支撐底板，在上部壓力的作用下可以沿頂板自動(dòng)下移并自動(dòng)支撐，遇到煤層產(chǎn)狀變化時(shí)可以依靠支架間的油缸實(shí)現(xiàn)調(diào)整，其缺點(diǎn)是對(duì)底板硬度要求較高，否則容易出現(xiàn)支架鉆底，造成支架失穩(wěn)[1-4]。鑒于上述分析，新集三礦參考其他礦井急傾斜開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合礦井自身特點(diǎn)，研制出來(lái)“八”字型柔性掩護(hù)支架，具體見(jiàn)圖1所示?！鞍恕弊中腿嵝匝谧o(hù)支架可以兼顧支撐頂?shù)装?，支架穩(wěn)定性較好，且這種支架對(duì)于煤層厚度、傾角變化適應(yīng)性較好，且下架方便，架下空間較大，有利于職工操作和提高煤炭回采率。“八”字型柔性掩護(hù)支架采煤法已經(jīng)在新集三礦2108102、1108108工作面得到較好的應(yīng)用，故決定在268107工作面采用“八”字型柔性掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行煤炭回采。

“八”字型柔性掩護(hù)支架采用11#礦工鋼進(jìn)行制作，支架架下用直徑32-36mm的3組鋼絲繩進(jìn)行連接，同組鋼絲繩采用配套鋼繩繩卡進(jìn)行固定。根據(jù)煤層賦存情況和煤層厚度采用2.0m、2.4m和2.7m的三種“八”字型柔性掩護(hù)支架，上肢和下肢與中肢之間夾角分別為140°和120°，上肢和下肢與中肢通過(guò)鉆孔配合規(guī)格為直徑18mm×60mm的“T”字型螺栓進(jìn)行連接，中肢代用梁規(guī)格長(zhǎng)度分別為800mm、900mm和1000mm，上肢和下肢代用梁規(guī)格分別均為600mm、700mm和800mm，代用梁采用直徑不小于140mm的半圓木，長(zhǎng)度與所用“八”字型支架相配套。

3 回采工藝

3.1 支架鋪設(shè)與回撤

在工作面安裝“八”字型柔性掩護(hù)支架之前需要在材料道進(jìn)行擴(kuò)棚，在巷道中間臥深約800mm的地槽溝，然后沿地槽溝鋪設(shè)3組鋼絲繩，沿鋼絲繩每隔200mm放一根支架。安裝代用梁、上螺栓和墊板，鋼絲繩卡在兩根螺栓之間，用墊板夾住，擰緊螺帽，將掩護(hù)支架和鋼絲繩連成整體，并將代用梁置于兩根架料之間的凹槽內(nèi)，同架料一起擠緊。支架沿頂板擺設(shè)，安裝時(shí)上肢超前下肢200mm，安裝支架時(shí)頂板棚腿隨支架安裝逐根回撤。當(dāng)支架安裝壓實(shí)碴長(zhǎng)度為15-30m時(shí)即可進(jìn)行初次支架下放，在架尾下放到機(jī)巷之前，架尾保持30-50m的平架子，允許上翹角不超過(guò)15°，機(jī)尾保持兩個(gè)眼用以通風(fēng)、行人和出煤，兩眼不能同時(shí)出煤。工作面正常推進(jìn)時(shí)，偽傾斜角度為25°-30°，上拐角及分段放炮連接處可稍大。

隨著工作面的正?；夭?，工作面風(fēng)巷支架要不斷進(jìn)行接長(zhǎng)，超出上出口一定距離，下部水平段支架相應(yīng)進(jìn)行回撤，根據(jù)工作面實(shí)際情況，當(dāng)下部水平段末架滯后4-6m時(shí)進(jìn)行回撤。

3.2 回采工序

工作面?zhèn)蝺A斜柔性掩護(hù)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(jī)運(yùn)煤→架下支護(hù)→采空區(qū)處理。工作面采用由上而下分段爆破落煤，采用人工攉煤至自滑溜槽，炮眼布置方式雙排眼布置，眼深1.2m，沿著工作面?zhèn)蝺A斜方向布置，炮眼間距為1.0m。放炮后，支架上下兩肢失去支撐點(diǎn)，在采空區(qū)矸石和自重作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移動(dòng)。支架下落后，作業(yè)人員采用手鎬將活動(dòng)煤、矸去除，調(diào)整支架和溜槽。破落的煤體由機(jī)巷刮板運(yùn)輸機(jī)和膠帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)外運(yùn)。架下采用DW-300/100型單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，要求支護(hù)初撐力不低于35KN。采空區(qū)頂板采用全部垮落法進(jìn)行管理，當(dāng)懸頂超過(guò)規(guī)定值時(shí)采用強(qiáng)制放頂。

3.3 兩巷和安全出口頂板管理

工作面上、下出口斷面要符合規(guī)定，上、下出口向外20m范圍內(nèi)巷道高度不得低于1.8m，行人側(cè)寬度不得小于0.8m，并保持暢通無(wú)阻、支護(hù)完好。工作面上下安全出口與巷道連接處超前壓力影響范圍內(nèi)必須采用單排或雙排架梁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，且加強(qiáng)支護(hù)的巷道長(zhǎng)度不得小于20m，要求單體柱壓力不低于要求值。

4 應(yīng)用效果分析

268107工作面采用“八”字型俯偽柔性掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行采煤，采取的合理的方式對(duì)工作面頂板進(jìn)行有效控制，同時(shí)配合合理的通風(fēng)系統(tǒng)、防滅火系統(tǒng)和瓦斯治理措施，工作面回采效果較好，回采率可達(dá)95%以上，單月產(chǎn)能可達(dá)9700余噸，相比于以往柔性掩護(hù)支架采煤法回采率和單月產(chǎn)能提高了40%和20%左右。該柔性掩護(hù)支架可以實(shí)現(xiàn)回收，大幅度降低了工作面坑木、竹笆等材料消耗量，且“八”字型柔性掩護(hù)支架安全性更高，職工作業(yè)空間更大，更有利于實(shí)現(xiàn)工作面的安全回采。當(dāng)然，“八”字型柔性掩護(hù)支架也存在一定的弊端，如相比于綜采工藝來(lái)說(shuō)其機(jī)械化程度較低，不能調(diào)整支架寬度，產(chǎn)能低，通風(fēng)易受浮煤厚度的影響，故應(yīng)進(jìn)一步改良該工藝，以期實(shí)現(xiàn)工作面安全、高產(chǎn)和高效。

參考文獻(xiàn)

[1]孫樹(shù)根，張玉泉.偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤工藝在急傾斜煤層中的應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭工業(yè)，2015（2）：62-63.

[2]林在峰.偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在急傾斜煤層中的應(yīng)用[J].煤炭與化工，2014，37（2）：44-47.

[3]陸江.偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法的應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2014（1）：23-25.

[4]程劍，李洪彪.柔性掩護(hù)支架采煤法在急傾斜煤層開(kāi)采的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（21）：85.

作者簡(jiǎn)介：岳強(qiáng)（1988，10-），男，安徽淮南人，本科，助理工程師，現(xiàn)從事煤礦開(kāi)采技術(shù)管理工作。