王健

摘 要：對(duì)柔性掩護(hù)支架采煤法在急傾斜中厚煤層堅(jiān)硬頂板工作面中的應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)、研究，取代木支護(hù)降低成本，為提高煤炭回采率、工作面單產(chǎn)、開采的安全穩(wěn)定及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：急傾斜、中厚煤層、中等穩(wěn)定頂板；柔性掩護(hù)支架采煤法；研究；設(shè)計(jì)

1 概況

1.1工作面情況

向陽煤礦十一井59#煤層，厚度1.8～2.2m，傾角為500～540，直接頂為3.0m粉砂巖。該煤層頂板較完整，無明顯周期壓力及初次壓力顯現(xiàn)，該區(qū)域煤層賦存穩(wěn)定。由于該層頂板易冒落，所以掘進(jìn)時(shí)采用1m一組錨索進(jìn)行管理頂板。工作面走向300m，傾斜長度50m，地質(zhì)儲(chǔ)量3.6萬t，該工作面為低瓦斯煤層，涌水量較小。

1.2工作面巷道布置

采面布置偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法，采煤工作面是直線形，按偽斜方向布置，沿走向推進(jìn)，該采煤方法區(qū)段高度取決于煤層傾角、沿傾科變化情況以及采煤技術(shù)條件。工作面上下巷正傾斜在距離50m左右，工作面?zhèn)涡焙箝L度為70m。區(qū)段運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷掘到邊界后，距采區(qū)邊界5m處掘進(jìn)一對(duì)斜巷，兩巷相距5-8m，并沿傾斜方向每隔10～15m用聯(lián)絡(luò)巷貫通。斜巷貫通回風(fēng)巷后，在回風(fēng)巷安裝掩護(hù)支架。利用這兩條斜巷逐步把水平鋪設(shè)的掩護(hù)支架。下入到與水平面呈30～35°夾角偽傾斜位置，即完成偽傾斜采煤工作面布置。

2 回采工藝

2.1落煤

根據(jù)煤層硬度、厚度和采場周圍壓力情況布置炮眼，采用打排炮形式，每排3個(gè)眼，排距 1.0m，眼深不大于1.2m，藥量每眼3管藥0.45kg。

2.2攉放煤

采用人工攉放煤，按由下向上的順序鋪溜子板并逐段扒煤，煤經(jīng)溜子板溜到溜煤眼。

2.3調(diào)整下放支架

隨著出煤支架在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降，此時(shí)派專人對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整，利用支橫撐和立撐對(duì)支架進(jìn)行有目的控制。主要近控制它的沉降速度、沉降位置及支架形態(tài)。

2.4拆除延續(xù)支架

一個(gè)循環(huán)完成后，要拆除下倉頭部分支架，保持尾架長度為5m。拆下來的支架運(yùn)至上倉頭續(xù)接。

2.5取渣充填

工作面每推進(jìn)1-2個(gè)循環(huán)時(shí)，檢查上倉頭渣層厚度，如上倉頭厚度符合規(guī)定的情況下，可不取渣，如渣層不足時(shí)則必須在上巷取渣充填一次，確保渣層厚度不小于5m。

3 工作面的支護(hù)

根據(jù)實(shí)際揭露煤層狀況選用適宜的柔性掩護(hù)支架進(jìn)行支護(hù)（支架寬度為大于煤層平均厚度0.2m），支架間使用背板背緊，采用4根直徑≥32mm的鋼絲繩將支架連接成一個(gè)整體，由此將采空區(qū)的矸石與采場空間隔開。

1）設(shè)計(jì)“八”字型支架，主要由礦用12#工字鋼、螺母、襯板、鋼絲繩組成，本工作面采用2.0×0.2m的支架，四根∮32鋼絲繩牽引。安裝時(shí)，上巷長度不小于2m，下巷尾部不大于5m，便于回收。

2）支架間距140mm，每0.7m五部支架。安設(shè)回采時(shí)，配合架內(nèi)使用DZ1.8—1.8/G100單體支柱及瑭池溜槽。

3）支架安裝好后，架內(nèi)打單排點(diǎn)柱，點(diǎn)柱打在煤壁底根側(cè)，走向間距1.4m，支柱支設(shè)必須牢固可靠，每棵支柱必須設(shè)有牢固可靠的防倒繩；支柱防倒繩每班必須檢查，發(fā)現(xiàn)磨損、損壞必須更換。

4 回采工作面頂板管理

1）采空區(qū)處理：采用自然垮落法。

2）采面內(nèi)必須支設(shè)邁步支撐以保證支架正常行走，邁步支撐有兩種形式，即橫撐和立撐，主要控制支架的沉降速度、位置及形態(tài)。

3）支架在行走過程中，不得離開頂板，若柔掩支架的架頭離開頂板或頂板破碎時(shí)，邁步支撐間距不大于1m，在支架架頭支設(shè)立撐，頂板破碎時(shí)劃背頂板。

4）擺架子時(shí)，鋼梁之間保持20～30mm的空隙，然后用螺栓和夾板將鋼絲繩和架子聯(lián)成一個(gè)整體，在支架鋪設(shè)上一定保證鋼梁垂直于頂?shù)装邃佋O(shè)。

5）支架在下放過程中，支架兩端不能懸空。如果發(fā)現(xiàn)有支架端頭懸空現(xiàn)象，其暴露長度沿走向超過1.0m 時(shí)，要立即用點(diǎn)柱或托板控制。發(fā)現(xiàn)梁頭有竄煤、矸危險(xiǎn)的地點(diǎn)，要用巾幫柱和撞楔控制，并要插嚴(yán)背實(shí)。

6）在開采過程中，如因梁頭竄煤、矸石或其它原因生堵溝現(xiàn)象要進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)盡量采取自上而下的處理方法。如果需要自下而上進(jìn)行處理時(shí)，必須用點(diǎn)柱及遮擋板控制，且1人工作，1人觀察。

5 需要解決注意的幾個(gè)問題

5.1支柱防倒問題

支架防倒采用9.3mm油絲繩作防倒繩，沿傾斜方向連接，把每組支架連成一個(gè)整體。每棵支柱設(shè)一個(gè)防倒繩與其相鄰上部支架活性連接。

5.2控頂區(qū)防矸石串入問題

我們?cè)谟萌嵝匝谧o(hù)支架回采前，工作面上方必須留5m緩沖渣層，防止采空矸石串入支架內(nèi)。支架與支架連接空隙采用襯木板隔離。

6 柔性掩護(hù)支架采煤方法技術(shù)比較分析

1）將工作面傾角變緩，工作面較長，從而具有了緩斜、傾斜煤層走向長壁采煤法巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、進(jìn)率低的一些優(yōu)點(diǎn)。

2）安全生產(chǎn)有保障。利用掩護(hù)支架這個(gè)整體剛性框架把工作面空間與采空區(qū)隔開，防矸石竄入大大簡化了復(fù)雜的頂板管理工作，為安全生產(chǎn)和三班出煤創(chuàng)造了良好的條件。

3）提高了資源的利用率，減少了留煤柱造成的資源損失。

4）有利于瓦斯管理。采用柔性掩護(hù)支架采煤法，實(shí)現(xiàn)了走向長壁式回采，通風(fēng)系統(tǒng)合理，從根本上杜絕了采煤工作面瓦斯事故。

5）減輕了工人的作業(yè)強(qiáng)度。比大傾角單體液壓支柱工作面減少了單體支柱頻繁移串的工作量。柔性掩護(hù)架對(duì)該煤層可長期運(yùn)用，支架靠自重自動(dòng)前移，降低了木支護(hù)采煤方法頻繁選料、支護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5）改革了采煤方法。使原來廢棄資源和難于開采利用的資源得到了回收，消滅了木支護(hù)。

6）安全效果好。柔性掩護(hù)支架采煤方法支護(hù)頂板的可靠性遠(yuǎn)大于木支護(hù)采煤工作面，杜絕了局部冒頂、大塊矸石堵塞倉口，丟煤等現(xiàn)象，基本能杜絕頂板事故，實(shí)現(xiàn)消滅輕傷以上事故的目標(biāo)。

7）正常生產(chǎn)后，降低了原煤生產(chǎn)材料費(fèi)支出。

7 存在的問題

1）掩護(hù)支架的結(jié)構(gòu)固定而不能調(diào)寬，對(duì)煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化的適應(yīng)性較差，特別是出現(xiàn)支架刮煤層底板時(shí)，處理較為困難。

2）目前，該采煤方法尚難實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，工作面基本是單點(diǎn)出煤，限制了這種采煤方法各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的進(jìn)一步提高。

3）炮后支架有所下放，而浮煤不能及時(shí)外運(yùn)，使架內(nèi)空間變小，影響工作面通風(fēng)，特別是高瓦斯煤層工作面炮后瓦斯易超限。

4）隨著采煤技術(shù)的提高，偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法必將得到越來越廣泛的應(yīng)用，某些限制生產(chǎn)及效率低的問題也會(huì)逐步解決。

總之，全方位推廣柔性掩護(hù)支架采煤方法，為國家采煤方法改革打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。使用柔性掩護(hù)支架采煤方法，符合煤炭科學(xué)發(fā)展觀的求，資源回采率高，安全有保障，經(jīng)濟(jì)效益好，并能夠提供出一些成功的經(jīng)驗(yàn)資料，為煤礦急傾斜煤層采煤方法的改革開辟了一條新的發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]王慧杰. 急傾斜煤層走向壁式開采基本頂垮落規(guī)律研究[D].太原理工大學(xué)，2012.