偽斜柔性掩護支架采煤法在斷層構造帶的應用研究

李順 尹向軍 謝波

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

偽斜柔性掩護支架采煤法在斷層構造帶的應用研究

李順 尹向軍 謝波

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

采煤過程中經常遇到斷層構造帶的情況，針對這一復雜地質結構，為了提高采煤效益，必須尋找科學的應用方法。本文結合工程實例，分析了偽斜柔性掩護支架采煤法在斷層構造帶的應用，提出了施工過程中的質量控制措施。

偽斜柔性掩護支架采煤；斷層構造帶；應用探究

隨著能源問題的日益突出，如何最大效益地開采煤礦資源已成為業界的研究熱點。在采煤過程中難免會遇到復雜的地質問題，例如中厚傾斜煤層和斷層構造帶，給實際施工帶來了較大的困難，其中斷層構造帶的采煤面臨較大的技術挑戰。在科學技術不斷發展的過程中，有越來越多的新技術被應用于采煤工程中，威脅柔性掩護支架采煤法在長期發展的過程中，技術已日趨成熟，采煤效益也逐漸提高，值得推廣和應用。

1 偽斜柔性掩護支架采煤法介紹

偽斜柔性掩護支架采煤法將采煤工作面布置成一條偽斜直線，采用牢固可靠的掩護支架對回采工作面形成保護，在回采工作面逐漸推進的過程中，掩護支架會在自重和巖石壓力的作用下逐漸隨采煤工作面移動，施工人員在支架的掩護下作業[1]。

偽斜柔性掩護支架采煤法在我國已有近30多年的應用歷史，是目前煤炭開采領域應用最經濟、安全簡便的方法。在工作面遇到地質變化時，例如復雜的斷層構造帶或者煤層傾角，有時會將單溝采煤工作面變為雙溝采煤工作面，一般需要在原工作面的基礎上進行可靠收尾，。必須注重工作面的產量和成本，重視采煤過程中的安全管理。針對地質構造變化的情況，偽斜柔性掩護支架采煤法提供了很好的技術措施，能夠獲得較高的經濟效益。

2 工程概況

采煤區擬采用雙溝偽斜柔性掩護支架采煤法，工作面階段垂高20m，工作面設計走向為280m，煤層平煤層平均厚度2.0～2.5m，為薄煤層開采。煤層傾角約為65～69°，平均傾角67°。從煤層結構上來看，煤層沉積較為穩定，煤層結構比較穩定，煤區表現為急傾斜特厚煤層。

在開采施工的過程中，在210m位置遇到斷層構造帶，構造帶呈正斷層分布，落差大約2.8m，在斷層構造帶的影響下，采煤工作受到嚴重的影響，工作面地質狀況發生變化。工作在開口位置向180m延伸的位置出現角度為69°的煤層傾角，180～280m位置出現40～56°的煤層傾角，與180m以外的順槽走向差約為30～40°。從整體結構上來看，采煤工作面開口位置到200m位置表現出的煤層傾角較大，但煤層走向較為正常，可以采用雙溝偽斜柔性掩護支架采煤法采煤；從200～280m位置表現出的煤層傾角較小，可以采用單溝偽斜柔性掩護支架采煤法采煤。對工作面地質狀況進行詳細的考察后，結合偽斜柔性掩護支架采煤法的施工工藝，選擇科學的支架下方軌跡，最終決定采用直接通過斷層構造帶的采煤方法，應用連續開采的方法通過原來的采煤工作面通過斷層構造帶，在單溝偽斜柔性掩護支架采煤法的基礎上直接變更為雙溝偽斜柔性掩護支架采煤法，以獲得較高的開采效益。

3 偽斜柔性掩護支架采煤法的應用

3.1 巷道設計

3.1.1 布置板溝回風巷道、板邊眼巷道

在底運輸道設計方面，從剛開口位置向順槽方向掘進290m到達停采線位置，在具體的設計中，工作面的底溝和板溝可以共用一條運輸道[2]。

板溝回風巷道有上山開口位置向順槽方向掘進月260m到達停采線位置，板邊眼巷道由運輸道290m為指向中間掘進，再由運輸道向上掘進，與板溝回風巷道貫通，在邊眼設計方面，設計兩起三節立眼，控制節眼高度，每節眼高6m。

3.1.2 布置底溝回風巷道、底邊眼巷道

底溝回風巷道從板溝回風巷道開始，掘進10m位置將臺棚向煤門位置掘進，大約1m后停止，再向底溝回風巷道掘進120m，底溝回風巷道在掘進過程中必須離底端1m。底溝邊眼在運輸道180m位置向中掘進，5m改臺棚4個，再沿底部掘底邊眼，邊眼設計掘一節眼，同樣需要控制眼高，將眼高設計在8m，在立眼傷口掘爬坡26m，保證與底回風巷道相貫通。

3.2 工作面單溝改雙溝

3.2.1 板溝亮面

在板溝支護過程中，結合實際情況選擇了八字型支架，架型1.8m、2.2m，工作面落煤采用風鎬落煤，支架安裝好之后開始拆眼壓溝亮面。

3.2.2 板溝超前眼掘進

在板溝亮面工程結束之后，工程師檢查合格后方可進行正常回采。板溝回采過程中，保證超前眼與底溝的第一個立眼距離40m的位置后開始從運輸道掘眼，與此同時開始掘進煤門。在施工過程中，40m超前眼從運輸道直接向上掘眼，在35m位置的超前眼先從運輸道向煤門處掘進，約1m后向上開眼，每開一個超前眼都要比前一個超前眼多掘進1m的煤門。一般煤門的長度可以達到5m，之后板溝超前眼的煤門需要保持5m。

3.2.3 板溝溝面調節支架

在板溝崩溝的過程中，需要將支架逐漸甩出，溝面和超前眼向煤門處掘進，在立眼的過程中及時調節好支架追眼。結合底溝支架下方的極限軌跡，保證支架滿足最大仰角的要求，支架的最低仰角為15°，最大仰角不超過35°。在板溝超前眼距離底溝180m位置結合雙溝的要求調節煤層層位，底溝和板溝的煤層界限在3m以上，保證板溝到位后，板溝和底溝在煤層層位上滿足雙溝的變換要求[3]。

3.2.4 底溝亮面

3.2.5 工作面單溝改雙溝

板溝施工施工過程中必須滿足雙溝的要求，工作面在走向上板溝超前底溝約5m，在傾向上板溝超前底溝2m，同時設置合理的界限，板溝和底溝的煤層界限在3m以上，工作面板溝的施工滿足單溝改雙溝的要求后，板溝和底溝可以同時開采，在板溝和底溝開采的過程中必須保持兩者的相互位置。

3.2.6 回采

回采過程中，一般需要先在溝頭位置設置支架，待崩溝后超前拘謹，當溝尾展幫回架之后開展出煤工作。

3.3 細節問題

在板溝位置改擺支架的過程中，支架必須緊靠頂板，保證支架體有一定的仰角，一般將支架仰角控制在10°。

為了保證采煤工作面的施工質量，工作面出口位置的支架需要做好搭接，在搭接的過程中必須利用剎鉤上緊，并且保證剎鉤可以均勻分布。崩溝的過程中盡量避免出現階梯坎，為了防止溝面影響支架，階梯坎的高度不得大于1m。

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板溝崩溝的過程中，在支架位置打好點柱，并及時背好背板。溝面在超前眼施工的過程中及時甩出，并及時調節支架追眼，避免出現丟眼和撇眼問題。

在出煤的過程中，支架自動下落，可以采用單體液壓支柱的方法移動支架，保證支架可以下落到制定位置，及時采用點柱控制支架的平衡性，保證支架在工作面位置保持平直，單體液壓支柱在應用的過程中一般采用邁步式的方法下落支架[4]。

當支架下落的水平超過3個小眼時，可以拆除支架并回收，將螺絲壓板超出，字將鋼梁支架拉出。

利用直接法實現了單溝偽斜柔性支護向雙溝偽斜柔性支護的轉變，在采煤支護工作中取得了良好的效益，在回采過程中可以節約25m的坑木，同時可以少掘進100m，在連續生產的方法多產出月2.5萬t煤礦，經濟效益高達300萬元。

4 施工中常見問題及解決措施

掩護支架為八字型支架，架型1.8m、2.2m，工作面落煤采用風鎬落煤。落煤后及時裝設溜槽，溜槽必須從下往上依次裝設，煤礦自上而下進入運輸巷道。

當煤層的傾角發生變化，或者頂板底板出現松軟狀況時，會導致支架在下放過程中切入頂板或底板。針對此類問題，可以及時打掉局部的底板巖，適當增加切入端支架下方的長度，在每次下方的過程中，支架移動的距離不宜過大，必須經過仔細的調整保證支架逐步回到正常位置。

在支架安裝的過程中，由于鋼絲繩拉緊程度不同，或者沒有及時將螺栓擰緊，導致支架的控制出現問題，導致支架鋼梁懸空或者直接切入頂板或底板，導致支架扭曲。針對支架的扭曲問題，可以及時采用點柱支撐，將扭曲的支架調整過來[5]。

支架安裝過程中，鋼絲繩的繩卡數量不足，鋼絲繩沒有及時卡緊，或者鋼絲繩的質量不符合要求，鋼絲繩的強度不夠，導致在采煤過程中支架下方會出現控制不當的問題，導致支架受力不均，鋼絲繩的受力程度不同，極易出現鋼絲繩斷裂的危險，此時必須利用專用的材料進行背護。斷裂的鋼絲繩必須采用相同類型的鋼絲繩重新連接，及時采用材料背護，斷繩的位置必須根據具體情況做好支護，制定可靠的施工措施。

針對斷層結構的偽斜柔性掩護支架工作面，一般會面臨著采空區充填差的問題，矸石對支架產生的載荷不大，相對工作面的其它位置來說，支架的下放會遇到一定的困難。

5 結束語

偽傾斜柔性掩護支架采煤的施工方法具有較大的技術優勢，成為煤礦產業中應用最廣泛的方法，在中厚傾斜煤層和斷層構造帶中都可以實現良好的創收，在方便施工人員操作的同時，可以大大改善施工的環境，有利于煤礦產量的提高，降低材料成本，值得在現階段采煤工作中推廣。

[1]李俊斌.掩護支架工作面安全高效開采技術[J].煤炭科學技術，2012，34（1）：43～47.

[2]蔣 榮.偽斜柔性掩護支架采礦技術探討[J].黑龍江科技信息，2013，45（23）：151.

[3]吳鳳樹，楊占秋.偽斜柔性掩護支架采煤法在斷層構造帶的應用探索[J].河北能源職業技術學院學報，2012，7（1）：70～71.

[4]汪義勇.俯偽斜柔性掩護支架采煤工作面技術管理[J].煤礦開采，2011，10（3）：23～24.

[5]喻林.偽斜柔性掩護支架采煤法在過瓦煤礦的應用[J].礦業安全與環保，2014，33（2）：61～63.

TD823

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1004-7344（2016）04-0200-02

2016-1-2