文/劉紹成

斜切（水平）柔性假頂采煤法在傾斜、急傾斜厚煤層中的應(yīng)用

文/劉紹成

我國傾斜、急傾斜煤層分布廣泛，其地質(zhì)條件大多數(shù)比較復(fù)雜，且南方地區(qū)80%的礦區(qū)賦存有傾斜、急傾斜煤層。湖南省煤業(yè)集團(tuán)湘永礦業(yè)有限公司銅角灣礦、安陵礦為進(jìn)一步深化煤礦安全專項(xiàng)整治工作，避免礦井開采過程中出現(xiàn)“一開就放，一放就垮”的現(xiàn)象，礦技術(shù)人員根據(jù)開采條件，經(jīng)分析論證后，推行斜切（水平）分層柔性假頂采煤法。實(shí)踐表明，斜切（水平）分層柔性假頂采煤法系統(tǒng)完善，有利于安全生產(chǎn)，可提高資源回收率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，適應(yīng)于傾斜、急傾斜厚煤層開采。

一、銅角灣礦、安陵礦煤層開采技術(shù)條件

1.煤層賦存情況

兩礦井田范圍內(nèi)含煤地層為二疊系龍?zhí)督M上段，主采六煤層，為黑色粉末狀優(yōu)質(zhì)無煙煤，容重1.45噸/ m3，呈雞窩狀、藕節(jié)狀賦存，煤層厚度0.5m～8m，傾角40°～80°，煤層頂?shù)装鍨楸〉街泻駥訝罘凵皫r和細(xì)砂巖，屬Ⅱ類頂板（中等冒落）。

2.瓦斯等級、煤塵爆炸性、煤層自燃傾向性情況

經(jīng)鑒定，兩礦為低瓦斯礦井，煤塵無爆炸性，煤層不易自燃。

二、斜切（水平）分層柔性假頂采煤方法

1.采煤系統(tǒng)

回采工作面從區(qū)段中巷90m~100m掘區(qū)段石門，在石門底板巖層中沿偽傾斜方向開掘底板通風(fēng)上山（兼作溜煤下山），由通風(fēng)上山布置其他回采巷道，即在沒有承壓水的底板巖層中，沿偽傾斜方向開掘底板通風(fēng)上山，15m~20m分區(qū)段開掘若干小石門揭煤，再分別沿煤層走向開掘溜子道，回風(fēng)巷及開切眼，從而形成回采系統(tǒng)。通風(fēng)上山一反上山揭煤處，按約18°~ 25°坡度掘煤層上山到頂板，再沿煤層頂板分別往南、北掘一分層溜子道到邊界、布置切眼到煤層底板，再沿底板掘回風(fēng)巷貫通區(qū)段對應(yīng)回風(fēng)石門，形成正規(guī)雙巷、負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)后，采面沿走向方向?qū)嵭泻笸耸交夭伞Ｈ鐖D1所示。

2.柔性假頂

柔性假頂包括兩個(gè)部分，一是利用廢鋼絲繩和竹簾板制作的人工假頂；二是分層采面開采后冒落在人工假頂上的破碎巖石，在重力作用和采空區(qū)灑水重新膠成具有一定穩(wěn)定性和強(qiáng)度的頂板。人工假頂是為了增加柔性假頂?shù)膹?qiáng)度，鋼絲繩和鉸接扎絲則是為了提高柔性假頂?shù)恼w性。柔性假頂結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方式如圖2所示。

3.回采工藝

圖1工作面布置示意圖

工作面支護(hù)。采面采用單體配π梁，二梁五柱邁步式垂直工作面支護(hù)，排、柱距800mm×800mm，采高2.0m，兩根π梁一組邁步前進(jìn)。見圖3。

頂板管理方式?！岸何逯笨仨敚耙娝幕匾弧?，人工假頂下行垮落法管理頂板，最大控頂距2.4m，最小控頂距1.6m，放頂步距0.8m，一次回柱一根π梁及其相應(yīng)的二根單體和同組另一根π梁的靠采空區(qū)側(cè)的那根單體。

作業(yè)方式。采用三班采煤，邊采邊準(zhǔn)，采準(zhǔn)平行的作業(yè)形式。

沿煤層頂板布置。上下區(qū)段平巷沿煤層頂板布置，均采用全封閉“U”型鋼支護(hù)，上部回風(fēng)平巷支架隨采面推進(jìn)回收，下部運(yùn)輸平巷沿空留巷作為下區(qū)段回風(fēng)平巷。

三、開采中存在的問題及處理方法

1.分層平巷采用V－7.5型電溜子運(yùn)輸，允許的巷道彎曲度小，在煤層走向和厚度變化時(shí)，存在平巷跟不到頂板的情況，且平巷兩側(cè)為煤層。為防止壓力集中，利于煤墩子的維護(hù)，在開采時(shí)必須堅(jiān)持先遠(yuǎn)后近的原則，優(yōu)先開采采面長的一邊。

2.區(qū)段平巷采用全封閉“U”型鋼支護(hù)，最低一個(gè)分層平巷沿底板布置，既利于巷道維護(hù)，也可防止最后一個(gè)分層的支架“插針”現(xiàn)象。

3.采面單體垂直方向支護(hù)，因煤層底板有一定傾角α，易造成單體柱窩打在底板上，且上方π梁與假頂、底板間的搭口有“采高×ctgα”的間距。為完整控制頂板，必須采用“邊木背頂”方式控制底板搭口，邊木沿搭口，背頂跟底板，下方放長地杠子并打在單體上。

4.回柱放頂必須堅(jiān)持“先支后回”的原則，如圖3之B－B剖面所示，待回收π梁可以起到臨時(shí)支護(hù)的作用。

5.鋪板開采二至三個(gè)分層后，如柔性假頂保持完好，那么下一分層可以不鋪設(shè)假頂，但頂板側(cè)必須鋪設(shè)假頂并超過上分層假頂2m以上。

四、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益分析

安全價(jià)值。斜切（水平）柔性假頂采煤法生產(chǎn)系統(tǒng)完善，杜絕了偷煤放浮現(xiàn)象，提高了采面安全系數(shù)，有效地控制并管理好采面頂板，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

資源價(jià)值。采面資源利用率是巷道式采煤法的148%。且延長了采面服務(wù)年限，更好地協(xié)調(diào)了采掘平衡，緩解了接替緊張的局面。

經(jīng)濟(jì)價(jià)值?？幽鞠姆矫妫锏朗讲擅悍幽鞠某^120m3/萬噸，現(xiàn)采用斜切（水平）分層柔性假頂采煤方法消耗坑木僅56m3/萬噸，原煤產(chǎn)量萬噸坑木消耗節(jié)約64m3?，F(xiàn)坑木單價(jià)330元/m3，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2.1元/噸；資源利用方面，比巷道式采煤法提高回收資源回收率48%，以銅角灣礦4168工作面為例，可多回收原煤1.0萬噸，按現(xiàn)價(jià)180元/噸，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值180萬元；巷道維護(hù)方面，區(qū)段平巷采用全封閉“U”型鋼支護(hù)，抗壓能力強(qiáng)度，維修工作量大大減少，可節(jié)約巷道維修費(fèi)100元/米·月。以銅角灣礦4168工作面為例，開采一年來共節(jié)約巷道維修費(fèi)27萬元；煤質(zhì)方面，鋪板灑水后，老塘矸子不會混進(jìn)煤里，從源頭上保證了原煤質(zhì)量，降低了選煤成本，較巷道式開采噸煤綜合價(jià)格提高20元以上。

（作者單位：湖南省煤業(yè)集團(tuán)湘永礦業(yè)有限公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）

圖2柔性假頂鋪設(shè)方式圖

圖3水平分層采面布置圖