李順 尹向軍 謝波

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052）

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法在斷層構(gòu)造帶的應(yīng)用研究

李順 尹向軍 謝波

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052）

采煤過(guò)程中經(jīng)常遇到斷層構(gòu)造帶的情況，針對(duì)這一復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為了提高采煤效益，必須尋找科學(xué)的應(yīng)用方法。本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法在斷層構(gòu)造帶的應(yīng)用，提出了施工過(guò)程中的質(zhì)量控制措施。

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤；斷層構(gòu)造帶；應(yīng)用探究

隨著能源問(wèn)題的日益突出，如何最大效益地開(kāi)采煤礦資源已成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。在采煤過(guò)程中難免會(huì)遇到復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，例如中厚傾斜煤層和斷層構(gòu)造帶，給實(shí)際施工帶來(lái)了較大的困難，其中斷層構(gòu)造帶的采煤面臨較大的技術(shù)挑戰(zhàn)。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，有越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用于采煤工程中，威脅柔性掩護(hù)支架采煤法在長(zhǎng)期發(fā)展的過(guò)程中，技術(shù)已日趨成熟，采煤效益也逐漸提高，值得推廣和應(yīng)用。

1 偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法介紹

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法將采煤工作面布置成一條偽斜直線，采用牢固可靠的掩護(hù)支架對(duì)回采工作面形成保護(hù)，在回采工作面逐漸推進(jìn)的過(guò)程中，掩護(hù)支架會(huì)在自重和巖石壓力的作用下逐漸隨采煤工作面移動(dòng)，施工人員在支架的掩護(hù)下作業(yè)[1]。

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法在我國(guó)已有近30多年的應(yīng)用歷史，是目前煤炭開(kāi)采領(lǐng)域應(yīng)用最經(jīng)濟(jì)、安全簡(jiǎn)便的方法。在工作面遇到地質(zhì)變化時(shí)，例如復(fù)雜的斷層構(gòu)造帶或者煤層傾角，有時(shí)會(huì)將單溝采煤工作面變?yōu)殡p溝采煤工作面，一般需要在原工作面的基礎(chǔ)上進(jìn)行可靠收尾，。必須注重工作面的產(chǎn)量和成本，重視采煤過(guò)程中的安全管理。針對(duì)地質(zhì)構(gòu)造變化的情況，偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法提供了很好的技術(shù)措施，能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2 工程概況

采煤區(qū)擬采用雙溝偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法，工作面階段垂高20m，工作面設(shè)計(jì)走向?yàn)?80m，煤層平煤層平均厚度2.0～2.5m，為薄煤層開(kāi)采。煤層傾角約為65～69°，平均傾角67°。從煤層結(jié)構(gòu)上來(lái)看，煤層沉積較為穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，煤區(qū)表現(xiàn)為急傾斜特厚煤層。

在開(kāi)采施工的過(guò)程中，在210m位置遇到斷層構(gòu)造帶，構(gòu)造帶呈正斷層分布，落差大約2.8m，在斷層構(gòu)造帶的影響下，采煤工作受到嚴(yán)重的影響，工作面地質(zhì)狀況發(fā)生變化。工作在開(kāi)口位置向180m延伸的位置出現(xiàn)角度為69°的煤層傾角，180～280m位置出現(xiàn)40～56°的煤層傾角，與180m以外的順槽走向差約為30～40°。從整體結(jié)構(gòu)上來(lái)看，采煤工作面開(kāi)口位置到200m位置表現(xiàn)出的煤層傾角較大，但煤層走向較為正常，可以采用雙溝偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法采煤；從200～280m位置表現(xiàn)出的煤層傾角較小，可以采用單溝偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法采煤。對(duì)工作面地質(zhì)狀況進(jìn)行詳細(xì)的考察后，結(jié)合偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的施工工藝，選擇科學(xué)的支架下方軌跡，最終決定采用直接通過(guò)斷層構(gòu)造帶的采煤方法，應(yīng)用連續(xù)開(kāi)采的方法通過(guò)原來(lái)的采煤工作面通過(guò)斷層構(gòu)造帶，在單溝偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的基礎(chǔ)上直接變更為雙溝偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法，以獲得較高的開(kāi)采效益。

3 偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的應(yīng)用

3.1 巷道設(shè)計(jì)

3.1.1 布置板溝回風(fēng)巷道、板邊眼巷道

在底運(yùn)輸?shù)涝O(shè)計(jì)方面，從剛開(kāi)口位置向順槽方向掘進(jìn)290m到達(dá)停采線位置，在具體的設(shè)計(jì)中，工作面的底溝和板溝可以共用一條運(yùn)輸?shù)繹2]。

板溝回風(fēng)巷道有上山開(kāi)口位置向順槽方向掘進(jìn)月260m到達(dá)停采線位置，板邊眼巷道由運(yùn)輸?shù)?90m為指向中間掘進(jìn)，再由運(yùn)輸?shù)老蛏暇蜻M(jìn)，與板溝回風(fēng)巷道貫通，在邊眼設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)兩起三節(jié)立眼，控制節(jié)眼高度，每節(jié)眼高6m。

3.1.2 布置底溝回風(fēng)巷道、底邊眼巷道

底溝回風(fēng)巷道從板溝回風(fēng)巷道開(kāi)始，掘進(jìn)10m位置將臺(tái)棚向煤門(mén)位置掘進(jìn)，大約1m后停止，再向底溝回風(fēng)巷道掘進(jìn)120m，底溝回風(fēng)巷道在掘進(jìn)過(guò)程中必須離底端1m。底溝邊眼在運(yùn)輸?shù)?80m位置向中掘進(jìn)，5m改臺(tái)棚4個(gè)，再沿底部掘底邊眼，邊眼設(shè)計(jì)掘一節(jié)眼，同樣需要控制眼高，將眼高設(shè)計(jì)在8m，在立眼傷口掘爬坡26m，保證與底回風(fēng)巷道相貫通。

3.2 工作面單溝改雙溝

3.2.1 板溝亮面

在板溝支護(hù)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際情況選擇了八字型支架，架型1.8m、2.2m，工作面落煤采用風(fēng)鎬落煤，支架安裝好之后開(kāi)始拆眼壓溝亮面。

3.2.2 板溝超前眼掘進(jìn)

在板溝亮面工程結(jié)束之后，工程師檢查合格后方可進(jìn)行正?；夭?。板溝回采過(guò)程中，保證超前眼與底溝的第一個(gè)立眼距離40m的位置后開(kāi)始從運(yùn)輸?shù)谰蜓?，與此同時(shí)開(kāi)始掘進(jìn)煤門(mén)。在施工過(guò)程中，40m超前眼從運(yùn)輸?shù)乐苯酉蛏暇蜓郏?5m位置的超前眼先從運(yùn)輸?shù)老蛎洪T(mén)處掘進(jìn)，約1m后向上開(kāi)眼，每開(kāi)一個(gè)超前眼都要比前一個(gè)超前眼多掘進(jìn)1m的煤門(mén)。一般煤門(mén)的長(zhǎng)度可以達(dá)到5m，之后板溝超前眼的煤門(mén)需要保持5m。

3.2.3 板溝溝面調(diào)節(jié)支架

在板溝崩溝的過(guò)程中，需要將支架逐漸甩出，溝面和超前眼向煤門(mén)處掘進(jìn)，在立眼的過(guò)程中及時(shí)調(diào)節(jié)好支架追眼。結(jié)合底溝支架下方的極限軌跡，保證支架滿足最大仰角的要求，支架的最低仰角為15°，最大仰角不超過(guò)35°。在板溝超前眼距離底溝180m位置結(jié)合雙溝的要求調(diào)節(jié)煤層層位，底溝和板溝的煤層界限在3m以上，保證板溝到位后，板溝和底溝在煤層層位上滿足雙溝的變換要求[3]。

3.2.4 底溝亮面

3.2.5 工作面單溝改雙溝

板溝施工施工過(guò)程中必須滿足雙溝的要求，工作面在走向上板溝超前底溝約5m，在傾向上板溝超前底溝2m，同時(shí)設(shè)置合理的界限，板溝和底溝的煤層界限在3m以上，工作面板溝的施工滿足單溝改雙溝的要求后，板溝和底溝可以同時(shí)開(kāi)采，在板溝和底溝開(kāi)采的過(guò)程中必須保持兩者的相互位置。

3.2.6 回采

回采過(guò)程中，一般需要先在溝頭位置設(shè)置支架，待崩溝后超前拘謹(jǐn)，當(dāng)溝尾展幫回架之后開(kāi)展出煤工作。

3.3 細(xì)節(jié)問(wèn)題

在板溝位置改擺支架的過(guò)程中，支架必須緊靠頂板，保證支架體有一定的仰角，一般將支架仰角控制在10°。

為了保證采煤工作面的施工質(zhì)量，工作面出口位置的支架需要做好搭接，在搭接的過(guò)程中必須利用剎鉤上緊，并且保證剎鉤可以均勻分布。崩溝的過(guò)程中盡量避免出現(xiàn)階梯坎，為了防止溝面影響支架，階梯坎的高度不得大于1m。

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板溝崩溝的過(guò)程中，在支架位置打好點(diǎn)柱，并及時(shí)背好背板。溝面在超前眼施工的過(guò)程中及時(shí)甩出，并及時(shí)調(diào)節(jié)支架追眼，避免出現(xiàn)丟眼和撇眼問(wèn)題。

在出煤的過(guò)程中，支架自動(dòng)下落，可以采用單體液壓支柱的方法移動(dòng)支架，保證支架可以下落到制定位置，及時(shí)采用點(diǎn)柱控制支架的平衡性，保證支架在工作面位置保持平直，單體液壓支柱在應(yīng)用的過(guò)程中一般采用邁步式的方法下落支架[4]。

當(dāng)支架下落的水平超過(guò)3個(gè)小眼時(shí)，可以拆除支架并回收，將螺絲壓板超出，字將鋼梁支架拉出。

利用直接法實(shí)現(xiàn)了單溝偽斜柔性支護(hù)向雙溝偽斜柔性支護(hù)的轉(zhuǎn)變，在采煤支護(hù)工作中取得了良好的效益，在回采過(guò)程中可以節(jié)約25m的坑木，同時(shí)可以少掘進(jìn)100m，在連續(xù)生產(chǎn)的方法多產(chǎn)出月2.5萬(wàn)t煤礦，經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)300萬(wàn)元。

4 施工中常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

掩護(hù)支架為八字型支架，架型1.8m、2.2m，工作面落煤采用風(fēng)鎬落煤。落煤后及時(shí)裝設(shè)溜槽，溜槽必須從下往上依次裝設(shè)，煤礦自上而下進(jìn)入運(yùn)輸巷道。

當(dāng)煤層的傾角發(fā)生變化，或者頂板底板出現(xiàn)松軟狀況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致支架在下放過(guò)程中切入頂板或底板。針對(duì)此類問(wèn)題，可以及時(shí)打掉局部的底板巖，適當(dāng)增加切入端支架下方的長(zhǎng)度，在每次下方的過(guò)程中，支架移動(dòng)的距離不宜過(guò)大，必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)的調(diào)整保證支架逐步回到正常位置。

在支架安裝的過(guò)程中，由于鋼絲繩拉緊程度不同，或者沒(méi)有及時(shí)將螺栓擰緊，導(dǎo)致支架的控制出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致支架鋼梁懸空或者直接切入頂板或底板，導(dǎo)致支架扭曲。針對(duì)支架的扭曲問(wèn)題，可以及時(shí)采用點(diǎn)柱支撐，將扭曲的支架調(diào)整過(guò)來(lái)[5]。

支架安裝過(guò)程中，鋼絲繩的繩卡數(shù)量不足，鋼絲繩沒(méi)有及時(shí)卡緊，或者鋼絲繩的質(zhì)量不符合要求，鋼絲繩的強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致在采煤過(guò)程中支架下方會(huì)出現(xiàn)控制不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，導(dǎo)致支架受力不均，鋼絲繩的受力程度不同，極易出現(xiàn)鋼絲繩斷裂的危險(xiǎn)，此時(shí)必須利用專用的材料進(jìn)行背護(hù)。斷裂的鋼絲繩必須采用相同類型的鋼絲繩重新連接，及時(shí)采用材料背護(hù)，斷繩的位置必須根據(jù)具體情況做好支護(hù)，制定可靠的施工措施。

針對(duì)斷層結(jié)構(gòu)的偽斜柔性掩護(hù)支架工作面，一般會(huì)面臨著采空區(qū)充填差的問(wèn)題，矸石對(duì)支架產(chǎn)生的載荷不大，相對(duì)工作面的其它位置來(lái)說(shuō)，支架的下放會(huì)遇到一定的困難。

5 結(jié)束語(yǔ)

偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤的施工方法具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為煤礦產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用最廣泛的方法，在中厚傾斜煤層和斷層構(gòu)造帶中都可以實(shí)現(xiàn)良好的創(chuàng)收，在方便施工人員操作的同時(shí)，可以大大改善施工的環(huán)境，有利于煤礦產(chǎn)量的提高，降低材料成本，值得在現(xiàn)階段采煤工作中推廣。

[1]李俊斌.掩護(hù)支架工作面安全高效開(kāi)采技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，34（1）：43～47.

[2]蔣 榮.偽斜柔性掩護(hù)支架采礦技術(shù)探討[J].黑龍江科技信息，2013，45（23）：151.

[3]吳鳳樹(shù)，楊占秋.偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法在斷層構(gòu)造帶的應(yīng)用探索[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，7（1）：70～71.

[4]汪義勇.俯偽斜柔性掩護(hù)支架采煤工作面技術(shù)管理[J].煤礦開(kāi)采，2011，10（3）：23～24.

[5]喻林.偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法在過(guò)瓦煤礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2014，33（2）：61～63.

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1004-7344（2016）04-0200-02

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