代 丹 程麒龍

（重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

偽俯斜柔性掩護(hù)支架不同架型間轉(zhuǎn)換應(yīng)用技術(shù)研究

代 丹 程麒龍

（重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

本文針對(duì)偽俯斜柔性掩護(hù)支架采煤法的特點(diǎn)，通過在復(fù)雜地質(zhì)條件下不同架型間轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步拓寬其靈活性、適應(yīng)性，使掩護(hù)支架的優(yōu)勢(shì)在礦井開采中得到進(jìn)一步的推廣使用。

偽俯斜掩護(hù)支架；架型轉(zhuǎn)換；應(yīng)用研究

1 前言

偽俯斜柔性掩護(hù)支架采煤法是適用于煤層傾角較大且賦存極其穩(wěn)定的中厚煤層的一種開采方法，其最大優(yōu)點(diǎn)是：①安全可靠——掩護(hù)支架有較強(qiáng)的整體性和堅(jiān)固性，起到自然支撐頂板，減少頂板位移、防止冒頂滄碴事故；②經(jīng)濟(jì)——掩護(hù)支架可以重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，大量減少了開采成本；③員工勞動(dòng)強(qiáng)度低——與單體液壓支柱和倒臺(tái)階采煤法相比，生產(chǎn)中無頂板支護(hù)操作工序，支架起到自然支撐頂板的作用。其缺點(diǎn)：不適宜于煤層薄、構(gòu)造變化大的工作面開采，導(dǎo)致工作面遇變化時(shí)出現(xiàn)多次開切收尾，既浪費(fèi)了資源，又增加了生產(chǎn)成本費(fèi)用。為此，在北礦14454-5工作面進(jìn)行了不同架型間轉(zhuǎn)換應(yīng)用技術(shù)研究。

2 礦井概況

2.1 中梁山煤田屬于二疊系龍?zhí)督M，呈封閉式背斜構(gòu)造，煤層平均傾角在70～72°，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，含煤10層，K6煤層不可采，K7、K8煤層局部可采，其余煤層均可采，可采煤層總厚度9.56m，薄煤層較多，分別采用了偽俯斜柔性掩護(hù)支架、倒臺(tái)階、偽俯斜短壁單體液壓支柱三種采煤方法（注：由于倒臺(tái)階充填采煤法安全系數(shù)低、生產(chǎn)成本高，目前已禁止使用）。

2.2 偽俯斜柔性掩護(hù)支架在北礦井的使用情況

北礦早在90年代初期就使用了偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法，使用的掩護(hù)支架架型為2.5m、2.2m、1.8m、1.3m、1.06m五種架型，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中，若遇到煤層整體變厚，則采用留底煤或換大型號(hào)掩護(hù)支架重新開切回采，若遇煤層整體變薄，采用強(qiáng)制破土（巖石）或換小型號(hào)掩護(hù)支架重新開切回采。由此造成煤炭資源損失較大、補(bǔ)做工程掘進(jìn)進(jìn)尺多、勞動(dòng)力和材料消耗大、生產(chǎn)成本增加。

3 轉(zhuǎn)換架（過渡架）的由來

該工作面位于中梁山背斜西翼，140m水平-220m水平北西四石門-六石門之間，平均走向長(zhǎng)270m，平均斜長(zhǎng)72m，平均煤厚1.1m，上段K1K2煤層已開采，K3K45局部開采，下段K1K2K3煤層已開采完畢，從已開采的K1K2K3煤層來看，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，推斷該采區(qū)現(xiàn)有3條斷層，其中小于煤層傾角的逆斷層2條，高角度重復(fù)逆斷層1條，從上段K45煤層開采情況推斷，該采區(qū)由于受沉積影響較大，煤層沉積不穩(wěn)定，厚度在0.1～2.0m之間，另外回采過程中還將會(huì)遇到一些隱伏斷層，都將會(huì)給開采帶來較大影響。

煤層綜合柱狀圖（圖1）。

圖1 綜合柱狀圖

從工作面開切斜坡、眼子、進(jìn)回風(fēng)巷揭露的資料證實(shí)和資料推斷，工作面開切系統(tǒng)以52m，進(jìn)風(fēng)巷以下30m范圍煤層厚度0.05～0.6m，屬于煤層薄化帶、缺失帶，該區(qū)域不可采。為了進(jìn)一步探明構(gòu)造，在C5以北布置了一條找煤斜巷，已探明在進(jìn)風(fēng)巷102～150m沿傾斜方向30m，走向48m范圍內(nèi)受沉積影響，煤層厚度在0.6～1.3m，平均煤厚1.1m，工作面其余區(qū)域煤厚均在1.0～1.5m；由于地質(zhì)條件極其復(fù)雜，給開采方法的選擇帶來極大困難。采用偽斜短壁單體液壓支柱采煤法，不但成本高，而且在厚煤區(qū)開采頂板安全管理難度大，加上員工的操作技能的差異，安全無法得到保證；而倒臺(tái)階已是重慶能源投資集團(tuán)公司明令禁止的采煤法；只能采用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法開采，若采用1.3m掩護(hù)支架，薄化帶開采需要大量破土巖石，推進(jìn)緩慢，煤質(zhì)差；又因K45煤層屬于強(qiáng)發(fā)火層，對(duì)工作面的防火極其不利，為此，決定在該工作面首次進(jìn)行不同架型間轉(zhuǎn)換應(yīng)用技術(shù)的研究，通過使用過渡架，實(shí)現(xiàn)不同架型間的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)不同架型的掩護(hù)支架在同一工作面不同地質(zhì)條件下的正常開采推進(jìn)。

圖2工作面布置立面圖（1：1000）。

圖2 K45采煤工作面開采設(shè)計(jì)圖

1.3m支架、1.06m掩護(hù)支架開采剖面圖（圖3～4）。

圖3 1.3m掩護(hù)支架開采剖面圖

圖4 1.06m掩護(hù)支架開采剖面圖

3.2 過渡架設(shè)計(jì)參數(shù)圖（附支架設(shè)計(jì)圖5）

圖5

3.3 過渡架在工作面的使用

3.3.1 過渡架的鋪設(shè)要求

工作面由1.06m的支架轉(zhuǎn)換成1.3m（或1.8m）架型的支架，過渡架依次由小到大順序鋪設(shè)，反之則由大到小順序鋪設(shè)。過渡架均采用雙壓板固定鋼繩。

3.3.2 鋼絲繩選型

根據(jù)過渡架的不同架型規(guī)格，由1.06m支架轉(zhuǎn)換成1.3m支架采用直徑21.5mm鋼絲繩；1.3m轉(zhuǎn)換到1.8m支架，采用直徑24.5mm鋼絲繩，通過實(shí)踐證明，所采用的鋼絲繩能夠滿足安全生產(chǎn)的需要。

3.3.3 過渡架段回采技術(shù)要求及注意事項(xiàng)

開切初采期，上部煤層厚度在1.1～1.4m之間，適宜鋪設(shè)1.3m支架，下部煤層厚度在1.1～1.5m之間，決定鋪設(shè)1.3m掩護(hù)支架進(jìn)行開切；上下段在A點(diǎn)進(jìn)行接架（在工作面接架在中梁山公司已經(jīng)成功使用，在此不作闡述）；在接架前工作面下段超前上段2個(gè)循環(huán)進(jìn)度，并在到達(dá)A點(diǎn)接架處位置時(shí)，將過渡架按由大到小的順序依次鋪設(shè)好，等待上段的支架沿斜坡下放到A點(diǎn)即進(jìn)行接架工作。當(dāng)工作面開采到220NWC6以北150m處（接近沉積薄化帶前），根據(jù)掩護(hù)支架的下放軌跡（70度）掌握控制，從進(jìn)風(fēng)巷開始鋪設(shè)1.06m掩護(hù)支架，保證在薄化帶區(qū)域全部是1.06m規(guī)格的支架覆蓋，當(dāng)進(jìn)風(fēng)巷支架鋪至220NWC以南52m處（已跨過薄化區(qū)），將1.06m支架再通過過渡架轉(zhuǎn)換到1.3m規(guī)格的架型回采。

在過渡架段回采時(shí)，嚴(yán)格按照小架型支架的技術(shù)要求進(jìn)行回采，采深控制在0.8～1.0m，支架緊貼頂板下放，當(dāng)回采到過渡架下方時(shí)，當(dāng)班必須開采過此段并將支架下放到位，不能在些處人為造成長(zhǎng)時(shí)間的停頓，防止因鋼絲繩受張力過大造成斷繩現(xiàn)象，回采中必須是隨采隨放架，嚴(yán)禁形成大跨度地放架，施工單位每班要有專人負(fù)責(zé)檢查鋼絲繩，發(fā)現(xiàn)螺帽松動(dòng)必須現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)擰緊，如果發(fā)現(xiàn)有斷絲等斷繩征兆時(shí)，必須進(jìn)行重新綁繩加固，保證回采安全。

4 應(yīng)用效果及結(jié)論

4.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

表1

4.2 應(yīng)用效果

該工作面現(xiàn)已開采結(jié)束安全收尾，歷時(shí)7個(gè)月，生產(chǎn)過程中開采順利，未重新開切，減少了補(bǔ)掘系統(tǒng)工程量，提高了勞動(dòng)效率，避免了工作面破巖石，減少了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了煤炭回收率，工作面月產(chǎn)平均達(dá)6400t，提高了煤炭質(zhì)量，原煤灰分與上水平同一煤層比較下降了3.2個(gè)百分點(diǎn)，增加經(jīng)濟(jì)收入28.82萬元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，事實(shí)證明，工作面在遇沉積和煤層賦存變化影響采用過渡架進(jìn)行不同架規(guī)格架型轉(zhuǎn)換技術(shù)，對(duì)礦井資源回收和提高煤炭質(zhì)量效果較好。

4.3 結(jié)論

在同一工作面通過過渡架進(jìn)行架型間轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用，在中梁山煤電氣公司礦業(yè)分公司北礦獲得了成功，并得到了進(jìn)一步推廣使用。目前礦業(yè)分公司南北礦在開采偽斜柔性掩護(hù)支架采煤工作面過程中，依據(jù)地質(zhì)部門提供的資料，可適時(shí)進(jìn)行架型轉(zhuǎn)換應(yīng)用技術(shù)。

TD823

A

1004-7344（2016）03-0148-02

2016-1-10

代丹（1972-），男，工程師，注冊(cè)安全工程師，本科，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

程麒龍（1979-），男，工程師，本科，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。