“八”字型傾斜柔性掩護支架在急傾斜煤層中的應用

摘 要：為了實現急傾斜煤層工作面安全、高效回采，新集三礦在268107工作面采用“八”字型傾斜柔性掩護支架采煤法進行回采，并取得了較好的效果。文章介紹了“八”字型柔性掩護支架相比于其他柔性掩護支架所具有的優點，并對支架結構和采煤工藝進行了系統的敘述。通過開采實踐可知，該采煤法的實施可有效提高工作面回采率和單月產能。

關鍵詞：“八”字型柔性掩護支架；急傾斜煤層；回采工藝；效益分析

1 工作面概況

新集三礦268107工作面位于西六采區西翼，可采走向長度為508m，平均垂高為29.7m。工作面上部為268105工作面采空區，東部為258107工作面采空區，西部和南部均無采掘活動，北部為261107工作面采空區。該工作面所采煤層為8煤，煤層厚度為1.6-3.1m，平均為2.6m，煤層傾角為68°-80°，平均為72°；煤層賦存相對較穩定，中間無夾矸；煤層中瓦斯含量較低，煤層自然發火期為3-6個月。工作面直接頂為厚約4m的灰-深灰色、薄-中厚層狀砂質泥巖，泥巖致密堅硬，以石英為主；基本頂為厚約8m的灰-灰白色、厚層狀細砂巖，細砂巖致密堅硬；直接底為厚約3m的灰色、中厚層狀砂質泥巖，基本底為厚約9m的灰-灰白色、厚層狀細砂巖。預計工作面回采過程中正常和最大涌水量分別為10-30m3/h和80m3/h，對工作面正常回采有一定的不利影響。工作面共布置機、風兩條巷道，兩巷均采用11#礦工鋼架設梯形棚進行支護。

2 采煤方法的確定

急傾斜煤層采煤法多采用俯威柔性掩護支架法進行采煤，以往相當部分煤礦采用“一”字型柔性掩護支架和“七”字型柔性掩護支架進行采場支護?！耙弧弊中腿嵝匝谧o支架能適應穩定性較好的急傾斜煤層，否則容易造成支架啃頂鉆底；“七”字型柔性掩護支架下部支撐底板，在上部壓力的作用下可以沿頂板自動下移并自動支撐，遇到煤層產狀變化時可以依靠支架間的油缸實現調整，其缺點是對底板硬度要求較高，否則容易出現支架鉆底，造成支架失穩[1-4]。鑒于上述分析，新集三礦參考其他礦井急傾斜開采經驗，并結合礦井自身特點，研制出來“八”字型柔性掩護支架，具體見圖1所示?！鞍恕弊中腿嵝匝谧o支架可以兼顧支撐頂底板，支架穩定性較好，且這種支架對于煤層厚度、傾角變化適應性較好，且下架方便，架下空間較大，有利于職工操作和提高煤炭回采率。“八”字型柔性掩護支架采煤法已經在新集三礦2108102、1108108工作面得到較好的應用，故決定在268107工作面采用“八”字型柔性掩護支架采煤法進行煤炭回采。

“八”字型柔性掩護支架采用11#礦工鋼進行制作，支架架下用直徑32-36mm的3組鋼絲繩進行連接，同組鋼絲繩采用配套鋼繩繩卡進行固定。根據煤層賦存情況和煤層厚度采用2.0m、2.4m和2.7m的三種“八”字型柔性掩護支架，上肢和下肢與中肢之間夾角分別為140°和120°，上肢和下肢與中肢通過鉆孔配合規格為直徑18mm×60mm的“T”字型螺栓進行連接，中肢代用梁規格長度分別為800mm、900mm和1000mm，上肢和下肢代用梁規格分別均為600mm、700mm和800mm，代用梁采用直徑不小于140mm的半圓木，長度與所用“八”字型支架相配套。

3 回采工藝

3.1 支架鋪設與回撤

在工作面安裝“八”字型柔性掩護支架之前需要在材料道進行擴棚，在巷道中間臥深約800mm的地槽溝，然后沿地槽溝鋪設3組鋼絲繩，沿鋼絲繩每隔200mm放一根支架。安裝代用梁、上螺栓和墊板，鋼絲繩卡在兩根螺栓之間，用墊板夾住，擰緊螺帽，將掩護支架和鋼絲繩連成整體，并將代用梁置于兩根架料之間的凹槽內，同架料一起擠緊。支架沿頂板擺設，安裝時上肢超前下肢200mm，安裝支架時頂板棚腿隨支架安裝逐根回撤。當支架安裝壓實碴長度為15-30m時即可進行初次支架下放，在架尾下放到機巷之前，架尾保持30-50m的平架子，允許上翹角不超過15°，機尾保持兩個眼用以通風、行人和出煤，兩眼不能同時出煤。工作面正常推進時，偽傾斜角度為25°-30°，上拐角及分段放炮連接處可稍大。

隨著工作面的正?；夭?，工作面風巷支架要不斷進行接長，超出上出口一定距離，下部水平段支架相應進行回撤，根據工作面實際情況，當下部水平段末架滯后4-6m時進行回撤。

3.2 回采工序

工作面偽傾斜柔性掩護支架下打眼、裝藥、放炮落煤→人工攉煤至自滑溜槽→刮板輸送機運煤→架下支護→采空區處理。工作面采用由上而下分段爆破落煤，采用人工攉煤至自滑溜槽，炮眼布置方式雙排眼布置，眼深1.2m，沿著工作面偽傾斜方向布置，炮眼間距為1.0m。放炮后，支架上下兩肢失去支撐點，在采空區矸石和自重作用下實現自動移動。支架下落后，作業人員采用手鎬將活動煤、矸去除，調整支架和溜槽。破落的煤體由機巷刮板運輸機和膠帶運輸機實現外運。架下采用DW-300/100型單體液壓支柱進行支護，要求支護初撐力不低于35KN。采空區頂板采用全部垮落法進行管理，當懸頂超過規定值時采用強制放頂。

3.3 兩巷和安全出口頂板管理

工作面上、下出口斷面要符合規定，上、下出口向外20m范圍內巷道高度不得低于1.8m，行人側寬度不得小于0.8m，并保持暢通無阻、支護完好。工作面上下安全出口與巷道連接處超前壓力影響范圍內必須采用單排或雙排架梁進行加強支護，且加強支護的巷道長度不得小于20m，要求單體柱壓力不低于要求值。

4 應用效果分析

268107工作面采用“八”字型俯偽柔性掩護支架采煤法進行采煤，采取的合理的方式對工作面頂板進行有效控制，同時配合合理的通風系統、防滅火系統和瓦斯治理措施，工作面回采效果較好，回采率可達95%以上，單月產能可達9700余噸，相比于以往柔性掩護支架采煤法回采率和單月產能提高了40%和20%左右。該柔性掩護支架可以實現回收，大幅度降低了工作面坑木、竹笆等材料消耗量，且“八”字型柔性掩護支架安全性更高，職工作業空間更大，更有利于實現工作面的安全回采。當然，“八”字型柔性掩護支架也存在一定的弊端，如相比于綜采工藝來說其機械化程度較低，不能調整支架寬度，產能低，通風易受浮煤厚度的影響，故應進一步改良該工藝，以期實現工作面安全、高產和高效。

參考文獻

[1]孫樹根，張玉泉.偽傾斜柔性掩護支架采煤工藝在急傾斜煤層中的應用[J].中國煤炭工業，2015（2）：62-63.

[2]林在峰.偽傾斜柔性掩護支架采煤法在急傾斜煤層中的應用[J].煤炭與化工，2014，37（2）：44-47.

[3]陸江.偽傾斜柔性掩護支架采煤法的應用[J].山西焦煤科技，2014（1）：23-25.

[4]程劍，李洪彪.柔性掩護支架采煤法在急傾斜煤層開采的應用[J].科技創新與應用，2012（21）：85.

作者簡介：岳強（1988，10-），男，安徽淮南人，本科，助理工程師，現從事煤礦開采技術管理工作。