淺析山南井大傾角煤層回采工作面支護方式

曾祥輝

（江西花鼓山煤業(yè)有限公司，江西 新余 338019）

1 概況

山南井屬江西煤業(yè)新余礦業(yè)公司花鼓山煤業(yè)有限公司，其南翼三采區(qū)D4煤層結(jié)構簡單，有夾矸；煤層平均厚度2.61 m。煤層偽頂厚0～0.7 m；直接頂為粉砂巖，厚度1～2 m；老頂為細砂巖；煤層底板為黑色粉砂巖，厚度約10～30 m。煤層傾角35°～55°之間。 煤層頂板屬中等冒落性的頂板。

3906 采面為山南井南翼三采區(qū)D4煤層首采工作面，走向長度530 m，傾向長度平均160 m。 根據(jù)兩道施工情況看，煤層厚度2.5～4.5 m，傾角約為40°，頂板結(jié)構較好，部分地段帶有夾矸。 因3906采面煤層傾角大，在選擇工作面支護方式時，首先采用了柔性掩護支架支護，試用3 個月后未達預期效果；改用單體梁支護，使用效果較好，一直沿用至今。

2 支護方式的對比分析

2.1 柔性掩護支架支護方式

3906 工作面試采時采用了多邊形柔性掩護支架支護。 架子沿煤層鋪設，每米鋪設8 架；架與架之間用4 根直徑Φ21 mm， 長度20 m/根的鋼絲繩配合通過六角螺栓和鐵墊板將架子連接整體， 每隔1.5～2.0 m 打上一根單體液壓支柱；架子的上臂靠近頂板插入煤墻體內(nèi)，下臂插入煤層中間，上臂與頂板不留空，煤墻平直，不留傘檐[1]，見圖1。 柔性掩護支架整體沿偽斜工作面法線方向推進。 工作面在推采過程中如遇構造或坡度較緩時會造成落架困難，且難以推進的困局。 此時，必須重新拆架，重新布置切眼安裝， 因而對安全生產(chǎn)造成較大影響，且浪費資源。

圖1 柔性掩護支架支護

2.2 單體梁支護方式

（1）采面布置

因采面傾向較長，中間補順槽分上、中、下段錯位推進，對采面開采更具安全、可靠性。 可防矸石沖倒頂梁，更重要的是防止躥矸砸傷人員，見圖2。

圖2 采面布置

（2）采面支護布置

①支架布置

采用單體梁支護方式，支柱打成一直線，排距1 000 mm、柱距600 mm，偏差均不超過±50 mm；局部頂梁必須調(diào)平調(diào)直，減小上下起伏。 頂梁端面至煤墻距離不大于200 mm。 新暴露的頂板要及時支護。 支柱支設應垂直頂?shù)装?，迎山有勁，迎山?°～5°，嚴禁單梁單柱出現(xiàn)，工作面支柱必須全承載[2]，見圖3。

圖3 支架布置平（剖）面

②頂板管理方法

該面采用全部垮落法管理頂板，最大控頂距為4 m，最小控頂距為3 m，放頂步距為1 m，正常情況下“見四放一”，見圖4。

圖4 支護剖面

③護頂要求及措施

a、工作面所有支架必須架設牢固。

b、支柱鉆底量大于100 mm 時要穿鞋，初撐力不得低于90 kN，不足的進行二次補注液。所有支架必須有防倒措施，支柱間用專用防倒索連緊。

c、 煤層變化時， 必須及時更換適應采高的支柱，防止支柱超高或壓死，活柱伸出量保留不少于150 mm。

d、 工作面頂梁架設平直， 梁小頭垂直指向煤壁，梁與梁之間互相平行，過頂材料均勻排列。

e、每架棚竹簾不少于2 塊、板皮不少于3 塊、板皮過梁不小于0.1 m，護頂料橫跨兩梁，不得出現(xiàn)“一梁擔山”現(xiàn)象，頂板破碎和漏掉頂處，必須用扁木、竹簾、板皮等接實護嚴。 嚴禁空頂，空頂處要超前掛梁或管理頂板，并補上臨時支柱。

f、工作面采高不能超過2 m（鉸接梁到單體底部），控制好采高，防止單體支柱受力不均倒棚。

g、采煤工作面坡度30°及以上地段，必須按一柱一檔要求設置好地檔；20°～30°之間的地段，按二柱一檔要求設置好地檔。工作面坡度超過40°時，靠近煤墻的兩排梁要打齊撐筒。

h、采面較長，分上、中、下三段開采，不能同時對兩段進行采梁作業(yè)， 必須錯開距離和時間采梁，以確保安全。

i、采面防倒繩采用Φ20 mm 的麻繩，將單體液壓支柱從下至上逐根纏繞，在麻繩的作用下形成一個整體，從而達到防倒的目的[3]，見圖5。

j、扒煤時，工作面不能平行作業(yè)，禁止人員在扒煤段上下行走，防止躥矸傷人。 需根據(jù)打擋情況分段放煤，不能一次性大量放煤，要控制好量，防止躥矸沖倒單體。

圖5 工作面防倒

3 分析對比

通過對山南井3906 采面大傾角煤層開采兩種支護方式進行分析對比， 采用柔性掩護支架支護，工作面存在落架難，效益差，資源回收率低等諸多弊端；而采用單體梁支護后，采面正常推采，杜絕了另補切眼現(xiàn)象， 提高了采面單產(chǎn)和資源回收率，工作面單產(chǎn)由4 000 噸/月提升到8 000 噸/月，取得了較好的安全、經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

山南井在3906 工作面大傾角條件下采用單體梁支護方式較為成功，在頂板管理和支護方式采取了諸多有針對性的特殊措施，解決了工作面支護困難、產(chǎn)能低、資源回收率低等問題，效果明顯，為同類條件下煤層開采提供了有益參考。