柔性掩護(hù)支架在急傾斜煤層開(kāi)采中的新應(yīng)用

摘 要：偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法主要適應(yīng)于60°以上的煤層，隨著新集三礦開(kāi)采水平的延深，煤層逐漸變緩，原有的“八”字型支架已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。鑒于此，對(duì)原“八”字支架進(jìn)行更新，同時(shí)調(diào)整開(kāi)采工藝，并以254308工作面進(jìn)行實(shí)踐。結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)支架和回采工藝的革新，較好的解決了原有開(kāi)采問(wèn)題，為工作面高產(chǎn)、高效奠定了基礎(chǔ)，為指導(dǎo)類(lèi)似工作面開(kāi)采提供了一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：柔性掩護(hù)支架；急傾斜煤層；“八”字型支架；回采工藝

引言

國(guó)投新集能源股份有限公司新集三礦二水平以上儲(chǔ)量已基本開(kāi)采完畢，現(xiàn)逐步進(jìn)入三水平開(kāi)采，隨著開(kāi)采水平的不斷延伸，煤層傾角逐漸變緩，地質(zhì)構(gòu)造漸趨復(fù)雜，采用現(xiàn)有的新“八”字型柔性掩護(hù)支架進(jìn)行回采時(shí)，架下頂、底板管理難度越來(lái)越大，工作面支架在下放過(guò)程中，極易造成支架刮底板矸石，以往采取通過(guò)調(diào)整支架仰角保障工作面生產(chǎn)，從而易造成頂板暴露面積大，頂板管理難度增大，工作面推進(jìn)緩慢，影響產(chǎn)量和煤質(zhì)的正常完成，同時(shí)也給采空區(qū)防滅火工作帶來(lái)一定的難度。針對(duì)此種現(xiàn)狀，在無(wú)新支架投入的背景下，通過(guò)多方調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)研究實(shí)踐摸索出一套適合急傾斜煤層傾角變緩時(shí)的開(kāi)采新技術(shù)-單體斜撐引領(lǐng)支架，并通過(guò)優(yōu)化采煤工藝，實(shí)現(xiàn)了工作面的順利開(kāi)采。現(xiàn)以251308工作面為例，介紹改進(jìn)型“八”字型掩護(hù)支架急傾斜煤層角度變緩的情況下的應(yīng)用。

1 工作面概況

251308工作面上方為251306工作面采空區(qū)，下部為尚未掘進(jìn)的251310工作面，北部為正在掘進(jìn)251108工作面，西部為251307工作面采空區(qū)。工作面回采范圍內(nèi)地層南傾，傾角40°～72°，走向90°～100°。受地質(zhì)構(gòu)造影響，工作面內(nèi)地層傾角變化大，風(fēng)巷在-480m～-410m西五13-1煤生根眼煤眼以東500m段、機(jī)巷在煤眼以東400m段范圍內(nèi)煤層傾角65°～72°，平均傾角70°；風(fēng)巷在煤眼以東500m至開(kāi)切眼段、機(jī)巷在煤眼以東400m至開(kāi)切眼段范圍內(nèi)煤層傾角40°～57°，平均傾角45°。

2 支護(hù)及回采工藝

2.1 支護(hù)優(yōu)化

針對(duì)此種現(xiàn)狀，通過(guò)多方調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)研究實(shí)踐，在無(wú)新支架投入的背景下，我礦摸索出一套適合急傾斜煤層傾角變緩時(shí)的開(kāi)采新技術(shù)-單體斜撐引領(lǐng)支架，變架下單體被動(dòng)支撐領(lǐng)架為主動(dòng)斜撐領(lǐng)架；變架下炮眼“八”字雙排炮眼布置方式為平行頂板雙排炮眼布置，破頂板側(cè)煤，給單體主動(dòng)斜撐提供支撐領(lǐng)架空間；變更通過(guò)帶仰角減少刮矸方式為主動(dòng)斜撐控制支架仰角，減少頂板暴露面積和支架刮矸量等。具體支護(hù)方式詳見(jiàn)圖1和圖2所示：

2.2 回采工藝優(yōu)化

2.2.1 巷道布置及支護(hù)

根據(jù)急傾斜煤層賦存特點(diǎn)，251308工作面沿13-1煤走向布置風(fēng)巷、機(jī)巷，風(fēng)巷沿煤層頂板掘進(jìn)，為工字鋼梯形棚支護(hù)，斷面規(guī)格為棚梁×棚腿×棚腿=2.4m×2.4m×2.4m；機(jī)巷沿煤層底板掘進(jìn)，為工字鋼梯形棚支護(hù)，斷面規(guī)格為棚梁×棚腿×棚腿=2.4m×2.4m×2.4m；在工作面東邊界沿13-1煤傾向布置開(kāi)切眼，為木盤(pán)支護(hù)，斷面規(guī)格為1.0m×1.0m；工作面生根眼布置在工作面西邊界。

2.2.2 回采工序

工作面采用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行回采，斜架子偽傾角保持在25°～30°之間，采用“八”字型掩護(hù)支架配合單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)。工作面生產(chǎn)工序如下：

工作面?zhèn)蝺A斜柔性掩護(hù)支架下打眼、裝藥、放炮落煤→人工攉煤至自滑溜槽→刮板輸送機(jī)運(yùn)煤→架下支護(hù)→采空區(qū)處理。

（1）支架安設(shè)：支架安設(shè)從開(kāi)切眼東邊5.0m處開(kāi)始，沿頂板側(cè)擺設(shè)，支架與支架之間永代用梁填實(shí)，用鋼絲繩將支架連接成整體，鋼絲繩與支架之間用螺絲和墊板固定牢固。

（2）初次下放：支架安裝壓實(shí)碴長(zhǎng)度達(dá)到15～30m時(shí)，即可利用開(kāi)切眼進(jìn)行初次下放架子，在工作面架尾下放至機(jī)巷之前，架尾應(yīng)保持3.0～5.0m的平架子，允許上翹角度不得超過(guò)15°，架尾至少保留2個(gè)眼，滿(mǎn)足行人、通風(fēng)和出貨的需要。

（3）工作面落煤、運(yùn)煤：工作面采用爆破落煤，炮眼布置為雙排眼，眼深1.2m，沿工作面?zhèn)蝺A斜方向的間距為1.0m，炮眼排距為0.6m；放炮后出貨過(guò)程中，由下向上及時(shí)鋪設(shè)自滑溜槽，利用自滑溜槽將煤炭運(yùn)至機(jī)巷，通過(guò)機(jī)巷刮板輸送機(jī)和膠帶輸送機(jī)運(yùn)至礦井主運(yùn)系統(tǒng)。

（4）采空區(qū)處理：全部垮落法。

3 效果分析

此種單體斜撐引領(lǐng)支架的創(chuàng)新，取得的效果表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

3.1 通過(guò)這種新型的引領(lǐng)支架的方式，增大了急傾斜煤層開(kāi)采中偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法適用的范圍，解決了煤層變緩時(shí)支架容易刮矸石的難題，盡最大可能地減少或者避免支架回采過(guò)程中刮矸石的程度，改善了工作面的作業(yè)環(huán)境，同時(shí)避免出現(xiàn)了斜架子出貨過(guò)程中滾矸傷人現(xiàn)象的發(fā)生；同時(shí)降低了職工因打矸石眼的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了勞動(dòng)安全系數(shù)，為礦井的安全生產(chǎn)出了一份力量。

3.2 保證了礦井月度產(chǎn)量和煤質(zhì)的完成；以往工作面在回采過(guò)程中，遇到煤層變緩，刮矸石嚴(yán)重時(shí)，不得不將工作面斜架子拆除，進(jìn)行跳采，工作面支架的拆除和重新安裝極大地影響礦井月度產(chǎn)量和年度計(jì)劃的完成，而且極易造成煤炭資源的浪費(fèi)，不能最大限度地回收煤炭資源；此種創(chuàng)新避免了不必要的工作面的跳采，保證工作面的正常生產(chǎn)。

3.3 保證了礦井正常的生產(chǎn)接替：工作面在回采過(guò)程中，通過(guò)減少刮矸石的程度，減少了工作面因地質(zhì)構(gòu)造因素?zé)o法正常生產(chǎn)而跳采的次數(shù)，減少了非生產(chǎn)性因素的影響，加快了工作面的推進(jìn)度，滿(mǎn)足安全高效開(kāi)采的要求，從而避免了煤層自燃等災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)工作面的一通三防工作起到了極大的促進(jìn)作用。

3.4 創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)此種創(chuàng)新的應(yīng)用，能最大限度地回收工作面的煤炭資源，提高了工作面的回采率，僅251308工作面的應(yīng)用，初步計(jì)算，多回收了1.93萬(wàn)噸的煤炭資源，直接效益達(dá)到772萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法適合于急傾斜煤層中煤層傾角在60°以上的煤層中，在一定范圍內(nèi)，煤層傾角越大，此種采煤方法越適合。鑒于新集三礦煤層逐漸變緩，原有的“八”字型柔性掩護(hù)支架出現(xiàn)了諸多不適性，在原有的“八”字型支架基礎(chǔ)上，對(duì)支架進(jìn)行更新，同時(shí)對(duì)回采工序進(jìn)行變更，并以251308工作面進(jìn)行實(shí)踐。結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)支架和回采工藝的革新為工作面順利回采奠定了基礎(chǔ)，獲取了較好的經(jīng)濟(jì)效益。此種創(chuàng)新的應(yīng)用，對(duì)新集三礦的安全生產(chǎn)有著極大的意義，為其他采煤工作面傾角變緩頂板管理難度大、推進(jìn)慢、采空區(qū)防滅火等工作難度大等提供了參考借鑒價(jià)值，同時(shí)為深部采區(qū)開(kāi)采工藝提供了技術(shù)支持，為礦井下一步回采發(fā)揮更大的作用，帶來(lái)巨大的效益。

作者簡(jiǎn)介：王曉凱（1986，1-），男，河南柘城縣人，本科，助理工程師，2009年畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事煤礦開(kāi)采技術(shù)管理工作。