陸　江

（鹽邊縣金谷煤業(yè)有限責任公司，四川　攀枝花　617100）

偽傾斜柔性掩護支架采煤法的應用

陸江

（鹽邊縣金谷煤業(yè)有限責任公司，四川攀枝花617100）

摘要為了實現(xiàn)急傾斜薄煤層的安全、高效開采，對偽傾斜柔性掩護支架采煤法進行了改進，并取得了成功。介紹了偽傾斜柔性掩護支架采煤法在四川鹽邊金谷煤業(yè)公司的應用，論述了采煤系統(tǒng)布置方式以及掩護支架的選型和制作方法，可為類似煤礦開采復雜難采煤層提供借鑒。

關鍵詞偽傾斜；柔性掩護支架；采煤方法；支架選型；采煤系統(tǒng)

四川省鹽邊縣金谷煤業(yè)有限責任公司1井位于攀枝花紅坭礦區(qū)，礦區(qū)煤層賦存于三疊系上統(tǒng)大蕎地組三灘段，系陸相含煤建造，受地質構造和沉積環(huán)境影響，煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化較大，屬大部分可采和局部可采的不穩(wěn)定～較穩(wěn)定、急傾斜、極薄～中厚煤層。金谷1井開采63＃、61＃、60＃、58＃、52＃、47＃等6層煤，過去采用倉儲式、網(wǎng)格狀多支巷道式、密集支柱等采煤方法進行開采，不但成本高、產(chǎn)量低、資源浪費大，而且巷道掘進率高、通風困難、生產(chǎn)系統(tǒng)復雜、頂板管理難度大，安全得不到保障。為了實現(xiàn)安全、高效開采，結合采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法，能將急傾斜工作面傾角變緩，工作面呈直線，具有走向長壁采煤法的某些特點，巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、掘進率低，特別是利用柔性掩護支架隔離采空區(qū)，確保工人在掩護支架下安全生產(chǎn)。但考慮到煤層賦存條件復雜，認為其適用性很差，致使改革一時難以實施。自2007年1月以來，公司先后請來攀西煤監(jiān)分局和攀煤集團太平煤礦工程技術人員進行采煤方法經(jīng)論證，認為金谷公司1井一半的煤炭資源基本達到偽傾斜柔性掩護支架采煤方法的條件要求，決定進行改革。

首先在金谷1井選擇了煤層賦存條件較好的中厚煤層區(qū)域，采用架型為1．6 m的單腿支撐式四邊形柔性掩護支架進行試采，月產(chǎn)量達6 000～8 000 t。采用架型為1．3 m的四邊形柔性掩護支架進行試采，月產(chǎn)量達4 000～5 000 t，擴大了煤層可采范圍。對于厚度在1．2 m以下的極薄～薄煤層，賦存不穩(wěn)定，采場空間高度小，需破硬巖，開采難度大。

1　工作面概況

金谷1井6311采煤工作面位于＋1 905 m水平一區(qū)段，區(qū)段高度45m，走向長290 m，開采63＃煤層，南翼開切巷道以F121斷層煤柱為邊界，儲量22．3 kt。根據(jù)巷道揭露情況和生產(chǎn)地質工作表明，煤層傾角一般為53°～62°，平均55°，局部達80°，煤層厚度0．7～1．3 m，平均1．0 m，煤質中硬局部松軟。煤層偽頂相對較軟，巖性一般為深灰色泥巖或炭質泥巖，厚度小，隨煤體開采而垮落；直接頂為粉砂巖，局部為細粒砂巖，厚度大，裂隙不發(fā)育，一般便于維護；老頂為巨厚層狀中～粗粒砂巖，較長時間內(nèi)一般不易垮落［1－3］。底板多以粉砂巖為主，泥質巖較少，個別為細粒砂巖，局部有輕微底鼓現(xiàn)象，一般便于維護。

2　采煤系統(tǒng)布置方式

回采巷道采用單巷布置形式，工作面運輸巷和回風巷掘進至南翼F121斷層煤柱線，然后由運輸巷向回風巷施工傾角38°的偽傾斜上山巷道，聯(lián)通形成開切斜巷，從而形成采煤、通風、運輸?shù)认到y(tǒng)。工作面巷道布置見圖1。

圖1　工作面巷道布置圖

開切斜巷貫通后，在回風巷安裝掩護支架，利用開切斜巷逐步把水平鋪設的掩護支架下放到與水平面成25°～30°夾角的偽傾斜位置，從而形成偽傾斜采煤工作面，然后在掩護支架下采煤，并在回風巷中不斷接長架頭支架。當掩護支架下放至距運輸巷5 m（偽斜小眼長度為8 m）的位置，架尾落平不再下放，沿走向推進正?；夭伞Ｕ；夭蓵r，隨工作面推進，從運輸巷沿走向每隔8 m施工傾角38°的偽斜小眼向上貫通工作面，同時維持的小眼應不小于2個，以便溜煤、通風行人。當工作面推進到邊上山附近10 m時，利用原已布置的邊上山做收作眼，逐步將掩護支架下放成水平位置后全部回收。

工作面采下的煤，沿工作面鋪設的溜板，經(jīng)溜煤小眼到運輸巷外運。支架材料由區(qū)段回風石門運進，經(jīng)工作面回風巷運到安裝地點?；夭蓵r，新鮮風流從區(qū)段運輸石門進入，經(jīng)工作面運輸巷、通風行人眼到采煤工作面，回風流從工作面經(jīng)回風巷進入?yún)^(qū)段回風石門排出。

這種改進的偽傾斜上山巷道布置形式與傳統(tǒng)的真傾斜上山巷道布置雙巷開切眼、收尾眼方式相比，具有突出的優(yōu)點。既能減少小眼聯(lián)絡巷，又優(yōu)化了工作面采煤、通風、運輸?shù)认到y(tǒng)；偽傾斜上山巷道方便行人、運輸，避免了冒頂和矸石下滑傷人，施工安全和工程質量得到了有效提升，而且在初采過程中支架架尾隨偽傾斜上山開切巷道下放，基本可以避免架尾拆架工作，不僅減少拆架回收工作量，而且減少了煤柱損失。

3　掩護支架的選型和制作

偽傾斜柔性掩護支架采煤法主要采用掩護支架與采空區(qū)隔離，支架在自重和采空區(qū)垮落的矸石墊層重力推動作用下運動下移。經(jīng)研究分析和現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，支架因受力總是具有向側向的水平方向和傾斜方向運動的趨勢，因此，在采煤工作中應采取相應措施，借助圍巖壓力（或阻力）、支柱支撐、角度調整、架間擠壓或牽拉等綜合作用，改變支架運動軌跡，同時工人在掩護支架下工作應確保操作空間的安全和方便，從而達到安全采煤的目的［4］。

結合該礦使用柔性掩護支架的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，同時考慮到工作面煤層薄，厚度、傾角等產(chǎn)狀變化大，平均為1．0 m，若采用原有1．3 m架型的四邊形柔性掩護支架，就會增加開采時破硬底巖石工作量，影響勞動生產(chǎn)效率和煤炭質量，同時產(chǎn)生大量的矸石，破壞生態(tài)環(huán)境。為了避免上述不利因素，同時為今后開采類似條件的煤層提供經(jīng)驗，并確保掩護支架下的安全工作空間，必須進行相應改進。經(jīng)綜合考慮決定在礦井已成功使用的1．3 m架型基礎上，通過減少四邊形鋼梁中的腰肢長度，改造成架高為1．0 m的固定式柔性掩護支架，其他參數(shù)不變，并且利用相對成熟的加工制作和安裝技術。

柔性掩護支架由四邊形鋼梁（9＃礦用工字鋼制作）和連接這些鋼梁的走向鋼絲繩組成，架間采用與鋼梁四邊長度相適應的撐木板（寬150 mm×厚50 mm）控制鋼梁間距并防止漏矸，支架間距為170 mm。為了適應煤層變化條件，采用7根d26．5 mm的鋼絲繩連接，其中上肢、中肢和下肢各2根（可用1根新的和1根舊的鋼繩并行搭配使用），腰肢1根；每段鋼絲繩長度加工成20 m并且兩端做好封頭，鋼絲繩搭接長度1．5～2 m并用6個繩卡夾緊，鋼絲繩封頭距繩卡0．5～1．0 m，防止抽頭；鋼梁與鋼絲繩采用螺栓和鋼夾板連接固定，螺栓規(guī)格為M16×75或M16×90，鋼夾板規(guī)格為150mm×100 mm×12mm，并加工成3孔，方便使用。使用時在支架下面打設單體液壓支柱控架。實踐表明，該掩護支架具有安裝操作方便、承載能力強、操作空間相對較大、下放性能好、不易竄矸、不易啃底、對煤層變化適應性強等特點。

4　采煤工藝技術

回采工作一般分3個階段，即準備回采（安架初采）、正?；夭珊褪瘴玻?］。工作面按25°～30°偽斜角布置（最大不超過35°，以方便調架和煤炭能自溜為宜），沿走向推進，采用掩護支架隔離采空區(qū)，單體液壓支柱控架，全部垮落法管理頂板。工作面采用爆破落煤，采煤工藝流程：安全檢查→打眼→裝藥→改柱清底→警戒、爆破→安全檢查→出煤、放架、調架→清掃浮煤→收工檢查。

5　結　論

通過研究改進柔掩支架型號和工藝，采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法開采地質條件復雜的急傾斜薄煤層取得了成功，月產(chǎn)量達2 500～2 900 t，提高了資源回收率，實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，擴大了適用范圍。但由于是生產(chǎn)礦井原有系統(tǒng)改造而來，導致該薄煤層工作面長度過長，達80 m以上，當班不能完成一個循環(huán)，不利于勞動生產(chǎn)效率的進一步提高，今后應注意改進調整區(qū)段高度，一般工作面長度以40～60 m為宜，這樣有利于快速通過地質變化帶，加快回采速度。

參考文獻

［1］Liu Jianjun，Yu Xianbin，Zhao Jinzhou．Numerical Simulation of Geostress and Pore Pressure Evolution around Oil or Water Well under Different Injection－Production Ratio［J］．Mathematical Problems in Engineering，2013（10）：1155．

［2］Liu Jianjun，Li Quanshu．Numerical Simulation of Injection Water Flow through Mudstone Interlayer in Low Permeability Oil Reservoir Development［J］．Disaster Advances，2012，5（4）：1639－1645．

［3］Jianjun Liu，Linzhi Zhang，Jinzhou Zhao．Numerical Simulation on Open Wellbore Shrinkage and Casing Equivalent Stress in Bedded Salt Rock Stratum［J］．The Scientific World Journal，2013（10）：5．

［4］顏奇峰．淺談急傾斜煤層偽傾斜柔性掩護支架采煤法［J］．科技創(chuàng)新導報，2013（5）：117．

［5］徐永圻．煤礦開采學［M］．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1993：31－32．

中圖分類號：TD823．4＋7

文獻標識碼：B

文章編號：1672－0652（2014）01－0023－03

收稿日期：2013－11－24

作者簡介：陸江（1971—），男，四川武勝人，1996年畢業(yè)于遼寧工程技術大學，工程師，主要從事煤礦開采技術與管理方面的工作（E－mail）sclujiang＠chinaren．com

Application of Diagonal Flexible Shield Support Coal Mining Method

Lu Jiang

AbstractIn order to mine the steeply inclined thin coal seam safely and efficiently，the diagonal flexible shield support coal mining method was improved and achieved success．Introduces the application of diagonal flexible shield support coal mining method in Sichuan Yanbian Jingu coal mine，discusses the coal mining system arrangement form，selection and production methods of shield support．It can provide a reference for the similar complex coal seam．

Key wordsDiagonal；Flexible shield support；Coal mining method；Support type selection；Coal mining system