偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在泉塘沖井的應(yīng)用

鄭廣義 湯祖文

摘?要：本文介紹了偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在泉塘沖礦井的應(yīng)用，常見問(wèn)題的處理方法，及取得的效果情況。

關(guān)鍵詞：偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤方法效果與體會(huì)

中圖分類號(hào)：TD164+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0086-02

株洲市桃水煤礦泉塘沖井屬煤與瓦斯突出礦井，開采急傾斜煤層。礦井相對(duì)瓦斯涌出量12.22m3/t，煤層無(wú)自燃傾向性，煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性。自70年代建井以來(lái)，一直采用水平分層和巷道式等采煤法。這些非正規(guī)采煤方法已難以適應(yīng)礦井的現(xiàn)代管理，也不能滿足國(guó)家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的要求。而長(zhǎng)壁式、臺(tái)階式等正規(guī)采煤法又明顯不能適應(yīng)礦井的開采技術(shù)條件（煤層傾角大，頂板容易冒落）。因此，必須尋找一種合適的采煤方法來(lái)取代礦井現(xiàn)時(shí)的采煤方法。

在上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門、技術(shù)專家的指導(dǎo)下，我礦經(jīng)反復(fù)論證和多次派人赴外礦考察學(xué)習(xí)，認(rèn)為偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法比較適合于泉塘沖井的開采技術(shù)條件。

1 偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法的試驗(yàn)

1.1試采工作面概況

試采工作面為泉塘沖礦井-300m水平的NE803石門4煤層工作面，即NE8432工作面。該工作面上部邊界為-243m，下部邊界為-293m，北邊開切眼以斷層煤柱為界，南至NE8422采空區(qū)邊界。走向長(zhǎng)度280m，垂高50m，煤層傾角78～90°；煤層厚度1.6～2.0m，儲(chǔ)量3.62萬(wàn)t。煤層頂板為1級(jí)，極易冒落；底板為1～2級(jí)，抗壓性差。

1.2試采工作面布置

NE8432工作面布置方式如圖1所示。

1.3支架設(shè)計(jì)和制作

參照條件相近礦井的經(jīng)驗(yàn)，該工作面的柔性掩護(hù)支架選用“四邊”形，輔配MY一型單體液壓支柱（調(diào)架時(shí)使用）。根據(jù)煤層賦存條件，支架寬度確定為1.63m，高度為0.815m，巷道斷面為0.962m2，支架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)工作面壓力和支架寬度計(jì)算，支架選用9﹟礦用工字鋼，每米6.7架，中間用方木加塞，方木規(guī)格為厚43mm，寬150mm。支架底梁長(zhǎng)715mm，側(cè)梁長(zhǎng)650mm，頂梁長(zhǎng)560mm，支梁長(zhǎng)440mm，然后用拉馬拉緊。鋼絲繩選用￠21.5mm（6×19）鋼絲繩，每根鋼絲繩長(zhǎng)約50m，端面焊牢，搭接長(zhǎng)5m，用5個(gè)繩卡卡緊。支架用四根鋼絲繩聯(lián)接形成整體，繩松緊一致。在工字鋼支架梁內(nèi)側(cè)兩邊中心位置鉆四組φ18孔（單繩用近孔，雙繩搭接用遠(yuǎn)孔），用M16mm×65mm螺桿及M16螺母（螺栓頭焊接φ6×40mm擋耳）和夾板四塊將繩與支架固定，小夾板40mm×110mm×80mm（孔距70mm），大夾板40mm×130mm×80mm（孔距90mm），支架規(guī)格見圖2。

1.4試采情況

為了確保偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法安全試采成功，礦井成立了采煤方法改革辦公室，并決定在初期支架和試采期間實(shí)行管理人員和技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)帶班制，對(duì)工作面試采進(jìn)行全過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)研究和指導(dǎo)。

1.4.1支架鋪設(shè)

鋪架前在回風(fēng)引巷開切天眼往南方向挖好地溝，地溝布置在架子中間位置呈倒梯形，上寬0.6m，下寬0.4m，深0.6m，地溝超前鋪架3m，并確保達(dá)到要求，不留余煤，保證暢通無(wú)阻。支架鋪設(shè)由回風(fēng)引巷開切眼以北3m處開始，先沿回風(fēng)巷鋪設(shè)4根鋼絲繩，每根鋼絲繩長(zhǎng)約50m，4根鋼絲繩接頭錯(cuò)開10～15m，每個(gè)接頭兩根鋼絲繩搭接5～8m，并用5～7個(gè)繩卡卡緊卡牢，以防止接頭滑動(dòng)，每根鋼絲繩頭反卷2～3m，并用繩卡卡牢在另一根鋼絲繩上。

每間隔0.78m安裝一付支架，并使長(zhǎng)腿邊靠頂板側(cè)正立，相鄰支架之間用撐木撐住。支架腿子緊靠底板，且頂梁與底板垂直，然后用鋼絲繩、螺栓、螺帽、撐木與支架連成整體。在安裝過(guò)程中必須把鋼絲繩拉直，螺帽擰緊，繩卡卡牢，用大錘打緊支架，使撐木與支架緊貼在一起，防止支架與鋼絲繩之間產(chǎn)生松動(dòng)移位現(xiàn)象。再用豎橫竹折子鋪密做假頂，用木條斜壓，用鐵絲扎緊壓緊在支架上，鋪架后的地溝高度必須保證有0.4～0.6m的高度，以便運(yùn)料、通風(fēng)、行人等。

1.4.2初期調(diào)架

當(dāng)掩護(hù)支架鋪設(shè)長(zhǎng)度在回風(fēng)巷達(dá)20m以上，即可在開切眼兩側(cè)進(jìn)行回采工作。第一，先拆除開切眼的四盤樹，采開切眼以北底板的煤至架尾，同時(shí)按3m的間距依次打好點(diǎn)柱，再采開切眼以北頂板的煤至架尾；第二，依次采溜煤天眼以北頂、底板的煤，且打好點(diǎn)柱；第三，將第一次采完煤的支架放落，并挖好地溝；第四，依次采溜煤天眼以南頂、底板的煤，向上落煤采長(zhǎng)為3m，同時(shí)按3m的間距打好點(diǎn)柱，形成傾角為10～15°的偽傾斜上山，與開切眼支架形成下拐點(diǎn)；第五，將第二次落煤的支架放落，并挖好地溝；第六，繼續(xù)往南落煤采長(zhǎng)為2m，保持傾角為10～15°的沿煤上山，且與回風(fēng)巷支架形成一個(gè)上拐點(diǎn)；第七，將采完的支架放落，并挖好地溝，整個(gè)過(guò)程完成了采煤落架第一道工序。

第二道工序：將溜煤天眼以北的支架水平煤下落，溜煤天眼以南按照以上順序采煤、下放支架。如此循環(huán)，將工作面形成25°的偽傾斜沿煤上山，完成初期調(diào)試過(guò)程。

在初期調(diào)架時(shí)，第一次的采深不得超過(guò)0.6m，正常回采落煤深度為0.8m，只有溜煤天眼以北保持水平架子即可，溜煤天眼以南下拐點(diǎn)按10～20°的斜度下放，其弧度要圓滑，以防止兩拐點(diǎn)打皺。

1.4.3工作面落煤

采用炮破落煤，炮眼為雙排三花眼布置，眼深0.92m，眼距1.0m，從上往下打眼裝藥。放炮時(shí)，從下往上分段一次爆破，每次爆破長(zhǎng)度不超過(guò)20m。

1.4.4煤炭裝運(yùn)

工作面爆落的煤炭經(jīng)搪瓷溜槽溜至附近天眼暫存，余煤經(jīng)人工扒煤至溜槽內(nèi)。人工推桶至天眼下接煤，再經(jīng)采區(qū)運(yùn)輸巷電瓶機(jī)車運(yùn)出采區(qū)。

1.4.5落架

底煤掏空后，將控架單體卸壓，支架在老塘矸石、頂板及支架自重作用下下落，先底板側(cè)下落，再將控架頂起，掏空頂煤，后單體卸下，支架頂板側(cè)下落，重新把單體支起，完成落架全過(guò)程。要求工作面支架平直，保持3～5°迎山角，在下出口附近應(yīng)適當(dāng)縮短每次下放支架的距離。

1.4.6拆架

掩護(hù)支架下放至平巷棚上時(shí)，首先要將行人開切眼以內(nèi)平巷沖好雙中栓，再回撤擠門和支架腿子，用煤充實(shí)，以防抽底和便于支架擔(dān)山回撤。回架時(shí)必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況先回平巷支架，再回掩護(hù)支架，回架采用回柱絞車。拆除掩護(hù)支架前應(yīng)清理架尾遺煤，架內(nèi)高度不小于1.2m，支架應(yīng)調(diào)整平直，拆架子應(yīng)先卸底梁的螺栓，每次卸螺栓必須超過(guò)1付支架，然后逐步卸掉其他位置的螺栓，用撬棍和回柱絞車回出掩護(hù)支架，每回完一付支架，必須將煤矸用廢木或者毛柴擋嚴(yán)，以防煤矸跨落，掩埋后面支架。

1.4.7支架搬運(yùn)

回撤的支架人工搬至采區(qū)車場(chǎng)，從巖石上山運(yùn)至工作面回風(fēng)巷安裝地點(diǎn)復(fù)用。

2應(yīng)用情況及常見問(wèn)題的處理

2.1應(yīng)用情況

泉塘沖礦井在NE8432工作面試驗(yàn)偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法獲得成功，并把成功的經(jīng)驗(yàn)推廣至SE9201、NE9212等工作面。現(xiàn)已安全高效地生產(chǎn)煤炭6.3萬(wàn)t，礦井職工已掌握掩護(hù)支架工作面生產(chǎn)工藝、操作技術(shù)和常見問(wèn)題的處理。

2.2回采過(guò)程中常見問(wèn)題的處理

2.2.1支架扭斜

經(jīng)過(guò)多次放架，在鋼絲繩的拉伸作用下，聯(lián)接螺絲繩卡會(huì)松，因此必須確保安裝質(zhì)量并及時(shí)維護(hù)。

2.2.2竄矸

由頂板破碎，煤層變厚，支架與頂板間隙增大時(shí)，必須借助單體支柱，將支架往頂板方向移動(dòng)，減少支架與頂板間隙，并及時(shí)用木料封閉處理或加密頂柱盡量往頂板調(diào)架。

2.2.3支架掛頂啃底

煤層變薄，傾角變小，頂板堅(jiān)硬，煤層松軟時(shí)易發(fā)生，要及時(shí)進(jìn)行挑頂、破底，并打上一定數(shù)量頂柱幫助放架。

2.2.4支架懸空

因煤層變薄、松軟所致，此時(shí)要加密頂柱幫助支架，減少鋼絲繩張力，并及時(shí)拆除尾部下放懸空支架。

2.2.5斷繩、脫繩

煤層產(chǎn)狀變化，工作面褶曲不直，鋼絲繩卡松脫或受壓力過(guò)大引起，應(yīng)加強(qiáng)檢查，操作規(guī)范。發(fā)現(xiàn)斷繩時(shí)，應(yīng)立即用同樣型號(hào)的鋼絲繩，兩端搭接長(zhǎng)度在4m以上，用8～10副繩卡，將斷繩兩端聯(lián)接好。

2.2.6斷螺桿、支架變形拉稀

用φ10mm鋼絲繩將支架捆在鋼絲繩上，拉稀處用料卡緊并用小鋼絲繩把它固定在大鋼絲繩上。

2.2.7過(guò)薄煤帶的處理

當(dāng)煤層變薄支架無(wú)法下放時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定其位置，需要與水平面保持45夾角打好正或反立柱，再用風(fēng)鎬破底或頂板，使其下放。

2.2.8遇到架子翻轉(zhuǎn)情況處理

當(dāng)?shù)装逑蝽敯宸D(zhuǎn)時(shí)，則在底板打好反立柱，且用單體支柱或千斤頂加壓，將支架往頂板平移，使支架往下落架；當(dāng)頂板向底板翻轉(zhuǎn)時(shí)，則在底板打好正立柱，且用單體支柱或千斤頂加壓，將支架往底板平移，使支架往下落架。

2.2.9架子撕開，撐木脫落情況的處理

當(dāng)架子撕開，撐木脫落時(shí)則在其位置加工適當(dāng)長(zhǎng)度的撐木斜放在工字鋼的中央，用斧頭打正。

3 效果與體會(huì)

偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法特點(diǎn)是：把回采工作面布置呈偽斜直線，用一定結(jié)構(gòu)形式的掩護(hù)支架，將回采工作空間遮掩起來(lái)，使之不受冒落巖石的影響；隨著回采工作面沿走向的推進(jìn)，掩護(hù)支架在其自重和冒落巖石壓力的作用下，緊隨工作面移動(dòng)，采煤工作在掩護(hù)支架下進(jìn)行的一種采煤方法。

與礦井原先采用的水平分層采煤法相比，優(yōu)點(diǎn)有：生產(chǎn)安全，資源回收率高（由原80%提高到98.5%），噸煤成本降低，坑木消耗少（由原280m3/（萬(wàn)t）降低為27.23m3/（萬(wàn)t），巷道掘進(jìn)工程量少（萬(wàn)t掘進(jìn)率降低了70%以上），巷道維修量少，功效高（提高了81%），回采工藝簡(jiǎn)單，工作面是全負(fù)壓通風(fēng)，兩個(gè)安全出口，通風(fēng)瓦斯管理、頂板管理方便，煤質(zhì)提高（灰分降低了20%），利于環(huán)保，為管理科學(xué)現(xiàn)代化創(chuàng)造條件，為企業(yè)減負(fù)增效建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化礦井打下良好基礎(chǔ)。