偽俯斜柔性掩護支架不同架型間轉換應用技術研究

代 丹 程麒龍

（重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

偽俯斜柔性掩護支架不同架型間轉換應用技術研究

代 丹 程麒龍

（重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

本文針對偽俯斜柔性掩護支架采煤法的特點，通過在復雜地質條件下不同架型間轉換，進一步拓寬其靈活性、適應性，使掩護支架的優勢在礦井開采中得到進一步的推廣使用。

偽俯斜掩護支架；架型轉換；應用研究

1 前言

偽俯斜柔性掩護支架采煤法是適用于煤層傾角較大且賦存極其穩定的中厚煤層的一種開采方法，其最大優點是：①安全可靠——掩護支架有較強的整體性和堅固性，起到自然支撐頂板，減少頂板位移、防止冒頂滄碴事故；②經濟——掩護支架可以重復周轉使用，大量減少了開采成本；③員工勞動強度低——與單體液壓支柱和倒臺階采煤法相比，生產中無頂板支護操作工序，支架起到自然支撐頂板的作用。其缺點：不適宜于煤層薄、構造變化大的工作面開采，導致工作面遇變化時出現多次開切收尾，既浪費了資源，又增加了生產成本費用。為此，在北礦14454-5工作面進行了不同架型間轉換應用技術研究。

2 礦井概況

2.1 中梁山煤田屬于二疊系龍潭組，呈封閉式背斜構造，煤層平均傾角在70～72°，地質構造復雜，斷層發育，含煤10層，K6煤層不可采，K7、K8煤層局部可采，其余煤層均可采，可采煤層總厚度9.56m，薄煤層較多，分別采用了偽俯斜柔性掩護支架、倒臺階、偽俯斜短壁單體液壓支柱三種采煤方法（注：由于倒臺階充填采煤法安全系數低、生產成本高，目前已禁止使用）。

2.2 偽俯斜柔性掩護支架在北礦井的使用情況

北礦早在90年代初期就使用了偽斜柔性掩護支架采煤法，使用的掩護支架架型為2.5m、2.2m、1.8m、1.3m、1.06m五種架型，在實際生產應用當中，若遇到煤層整體變厚，則采用留底煤或換大型號掩護支架重新開切回采，若遇煤層整體變薄，采用強制破土（巖石）或換小型號掩護支架重新開切回采。由此造成煤炭資源損失較大、補做工程掘進進尺多、勞動力和材料消耗大、生產成本增加。

3 轉換架（過渡架）的由來

該工作面位于中梁山背斜西翼，140m水平-220m水平北西四石門-六石門之間，平均走向長270m，平均斜長72m，平均煤厚1.1m，上段K1K2煤層已開采，K3K45局部開采，下段K1K2K3煤層已開采完畢，從已開采的K1K2K3煤層來看，地質構造復雜，推斷該采區現有3條斷層，其中小于煤層傾角的逆斷層2條，高角度重復逆斷層1條，從上段K45煤層開采情況推斷，該采區由于受沉積影響較大，煤層沉積不穩定，厚度在0.1～2.0m之間，另外回采過程中還將會遇到一些隱伏斷層，都將會給開采帶來較大影響。

煤層綜合柱狀圖（圖1）。

圖1 綜合柱狀圖

從工作面開切斜坡、眼子、進回風巷揭露的資料證實和資料推斷，工作面開切系統以52m，進風巷以下30m范圍煤層厚度0.05～0.6m，屬于煤層薄化帶、缺失帶，該區域不可采。為了進一步探明構造，在C5以北布置了一條找煤斜巷，已探明在進風巷102～150m沿傾斜方向30m，走向48m范圍內受沉積影響，煤層厚度在0.6～1.3m，平均煤厚1.1m，工作面其余區域煤厚均在1.0～1.5m；由于地質條件極其復雜，給開采方法的選擇帶來極大困難。采用偽斜短壁單體液壓支柱采煤法，不但成本高，而且在厚煤區開采頂板安全管理難度大，加上員工的操作技能的差異，安全無法得到保證；而倒臺階已是重慶能源投資集團公司明令禁止的采煤法；只能采用偽斜柔性掩護支架采煤法開采，若采用1.3m掩護支架，薄化帶開采需要大量破土巖石，推進緩慢，煤質差；又因K45煤層屬于強發火層，對工作面的防火極其不利，為此，決定在該工作面首次進行不同架型間轉換應用技術的研究，通過使用過渡架，實現不同架型間的轉換，從而實現不同架型的掩護支架在同一工作面不同地質條件下的正常開采推進。

圖2工作面布置立面圖（1：1000）。

圖2 K45采煤工作面開采設計圖

1.3m支架、1.06m掩護支架開采剖面圖（圖3～4）。

圖3 1.3m掩護支架開采剖面圖

圖4 1.06m掩護支架開采剖面圖

3.2 過渡架設計參數圖（附支架設計圖5）

圖5

3.3 過渡架在工作面的使用

3.3.1 過渡架的鋪設要求

工作面由1.06m的支架轉換成1.3m（或1.8m）架型的支架，過渡架依次由小到大順序鋪設，反之則由大到小順序鋪設。過渡架均采用雙壓板固定鋼繩。

3.3.2 鋼絲繩選型

根據過渡架的不同架型規格，由1.06m支架轉換成1.3m支架采用直徑21.5mm鋼絲繩；1.3m轉換到1.8m支架，采用直徑24.5mm鋼絲繩，通過實踐證明，所采用的鋼絲繩能夠滿足安全生產的需要。

3.3.3 過渡架段回采技術要求及注意事項

開切初采期，上部煤層厚度在1.1～1.4m之間，適宜鋪設1.3m支架，下部煤層厚度在1.1～1.5m之間，決定鋪設1.3m掩護支架進行開切；上下段在A點進行接架（在工作面接架在中梁山公司已經成功使用，在此不作闡述）；在接架前工作面下段超前上段2個循環進度，并在到達A點接架處位置時，將過渡架按由大到小的順序依次鋪設好，等待上段的支架沿斜坡下放到A點即進行接架工作。當工作面開采到220NWC6以北150m處（接近沉積薄化帶前），根據掩護支架的下放軌跡（70度）掌握控制，從進風巷開始鋪設1.06m掩護支架，保證在薄化帶區域全部是1.06m規格的支架覆蓋，當進風巷支架鋪至220NWC以南52m處（已跨過薄化區），將1.06m支架再通過過渡架轉換到1.3m規格的架型回采。

在過渡架段回采時，嚴格按照小架型支架的技術要求進行回采，采深控制在0.8～1.0m，支架緊貼頂板下放，當回采到過渡架下方時，當班必須開采過此段并將支架下放到位，不能在些處人為造成長時間的停頓，防止因鋼絲繩受張力過大造成斷繩現象，回采中必須是隨采隨放架，嚴禁形成大跨度地放架，施工單位每班要有專人負責檢查鋼絲繩，發現螺帽松動必須現場即時擰緊，如果發現有斷絲等斷繩征兆時，必須進行重新綁繩加固，保證回采安全。

4 應用效果及結論

4.1 經濟指標比較

表1

4.2 應用效果

該工作面現已開采結束安全收尾，歷時7個月，生產過程中開采順利，未重新開切，減少了補掘系統工程量，提高了勞動效率，避免了工作面破巖石，減少了員工的勞動強度，提高了煤炭回收率，工作面月產平均達6400t，提高了煤炭質量，原煤灰分與上水平同一煤層比較下降了3.2個百分點，增加經濟收入28.82萬元，創造了良好的經濟效益，事實證明，工作面在遇沉積和煤層賦存變化影響采用過渡架進行不同架規格架型轉換技術，對礦井資源回收和提高煤炭質量效果較好。

4.3 結論

在同一工作面通過過渡架進行架型間轉換技術應用，在中梁山煤電氣公司礦業分公司北礦獲得了成功，并得到了進一步推廣使用。目前礦業分公司南北礦在開采偽斜柔性掩護支架采煤工作面過程中，依據地質部門提供的資料，可適時進行架型轉換應用技術。

TD823

A

1004-7344（2016）03-0148-02

2016-1-10

代丹（1972-），男，工程師，注冊安全工程師，本科，主要從事煤礦生產技術管理工作。

程麒龍（1979-），男，工程師，本科，主要從事煤礦生產技術管理工作。