張崇禮　薛風(fēng)

摘 要：急傾斜煤層賦存條件復(fù)雜，開采難度大，原采用的采煤方法有巷放式、偽斜柔性掩護(hù)支架式、倉(cāng)儲(chǔ)式等方法，其中巷放式、倉(cāng)儲(chǔ)式已是國(guó)家禁止采用的采煤方法。針對(duì)4～8 m急傾斜單一厚煤層開采方法一直以來都沒有得到很好解決，也是制約著此類煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)主要因素。為此本文介紹一種“ZF3200/17.5/27F型放頂煤液壓支架”，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)及應(yīng)用證明，可以比較好地解決開采4～8 m急傾斜煤層。同時(shí)體現(xiàn)出工作效率高、工作面支護(hù)條件好，安全可靠、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、推進(jìn)速度快、對(duì)煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：4～8 m急傾斜煤層 放頂煤液壓支架 工作面開采方法 工業(yè)性試驗(yàn)及應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（a）-0-02

1 急傾斜煤層通常采用的采煤方法

急傾斜特厚煤層國(guó)內(nèi)外一般采用水平分段放頂煤采煤方法，急傾斜厚煤層一般采用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法，但對(duì)于煤層厚度介于厚及特厚之間的急傾斜厚-特厚煤層開采在國(guó)內(nèi)外還是一個(gè)難題，至今沒有比較成熟的采煤方法。原采用的采煤方法有巷放式、偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法、倉(cāng)儲(chǔ)式等方法。

巷放式采煤方法是較原始的采煤方法，一般沿煤層走向僅布置一條獨(dú)頭巷道，回采時(shí)，在巷道內(nèi)由里向外后退回收，由于生產(chǎn)系統(tǒng)不完善，只能采用局扇供風(fēng)。為了提高資源回收率，一般需要人員進(jìn)入老空打眼放炮，極不安全，是國(guó)家禁止采用的采煤方法之一。

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤方法是工作面沿煤層偽斜布置，用一定結(jié)構(gòu)形式的掩護(hù)支架，將回采工作面空間與采空區(qū)冒落的矸石分開，使之不受冒落巖石的影響，隨著回采工作面推進(jìn)，掩護(hù)支架在其自重和冒落巖石的作用下，緊隨工作面下放，采煤工作在掩護(hù)支架下進(jìn)行。該采煤方法由于工作面作業(yè)空間小，作業(yè)環(huán)境差，工作面工效低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，厚度變化較大時(shí)，易丟煤，煤層傾角較緩時(shí)支架下放困難等缺陷，僅適用于煤厚為2～6.0 m，煤層傾角在45 °以上急傾斜煤層。

在煤層厚度10 m以上的急傾斜煤層中，成功的推廣了水平分段采煤方法。但在厚度4～8 m的煤層，因?yàn)樵谕粋€(gè)水平中不能布置工作面進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)兩條順槽因而無法推廣上述采煤方法。

為解決厚度10 m以下近距離急傾斜煤層群的采煤方法問題，烏魯木齊礦業(yè)集團(tuán)公司與西安科技大學(xué)完成了“烏魯木齊礦區(qū)急傾斜近距離煤層水平分段輕型液壓支架放頂煤開采”技術(shù)研究和試驗(yàn)。項(xiàng)目在兩個(gè)鄰近煤層中分別布置進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷，采用水平分段、聯(lián)合布置、聯(lián)合開采工藝和輕型液壓支架支護(hù)，采用20 m大段高放頂煤開采。對(duì)煤層賦存為急傾斜4～8 m厚單一煤層，不具備“近距離煤層”的條件，因此新疆中煤礦山設(shè)備制造維修有限公司聯(lián)合煤炭科學(xué)研究總院天地科技公司開采研究院共同研制了“ZF3200/17.5/27F型放頂煤液壓支架”。該產(chǎn)品已獲得專利，而且已經(jīng)在新疆的幾個(gè)礦井開始投入使用。

3 開采4～8 m急斜煤層放頂煤工作面巷道布置

水平分段液壓支架巷道放頂煤采煤方法的特點(diǎn)是：在采區(qū)內(nèi)，將同一個(gè)煤層沿傾向劃分為分段高10 m的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段上部沿煤層走向布置工作面回風(fēng)平巷，在區(qū)段下部沿煤層走向布置工作面運(yùn)輸平巷。在采區(qū)邊界處，布置工作面切眼，溝通運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷，構(gòu)成工作面生產(chǎn)系統(tǒng)。正?；夭蓵r(shí)上下巷道之間每隔6 m采用穿孔機(jī)掘通風(fēng)眼一個(gè)，其中每間隔30 m將通風(fēng)眼擴(kuò)大成為通風(fēng)行人眼，作為工作面一個(gè)安全出口，運(yùn)輸巷作為工作面另一安全出口。采用由礦山壓力和支架初撐力相互作用及預(yù)裂爆破法松動(dòng)上部煤體，運(yùn)輸平巷端部放頂煤支架放煤，再通過刮板輸送機(jī)和皮帶連續(xù)運(yùn)出。工作面通風(fēng)采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)和通風(fēng)鉆孔全負(fù)壓通風(fēng)相結(jié)合，由運(yùn)輸巷-通風(fēng)眼-回風(fēng)巷構(gòu)成工作面“U”型通風(fēng)系統(tǒng)。

待擴(kuò)巷操作完成時(shí)，以后支架為支撐，前支架移架600 mm，為防止前后支架中間頂部有空隙漏煤，頂梁上加有掩護(hù)蓋板。為適應(yīng)煤層厚度的變化，支架頂梁上邊兩側(cè)加有掩護(hù)梁，可依據(jù)巷道空間尺寸起掩護(hù)作用。

放頂煤時(shí)，以前部支架為支撐拖拉后部支架移架600 mm，形成放煤步距，巷道上方煤體將垮落在支架上方，通過支架后部尾梁的開啟將煤放落到刮板運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)出。工作面推進(jìn)同時(shí)，頂煤不斷垮落，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)巷-移架-放煤-運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)作業(yè)程序。

5 工業(yè)性試驗(yàn)

在此發(fā)明之前，一直采用偽傾斜柔性掩護(hù)支架、水平分層懸移支架放頂煤，但在實(shí)際操作中，這種方法卻存在著很多的缺點(diǎn)，尤其資源回收率低，給國(guó)家的礦物資產(chǎn)帶來了不必要的浪費(fèi)，所以還沒有一臺(tái)可以滿足4～8 m煤層的水平分層開采的機(jī)器設(shè)備。

2008年至2009年在新疆巴里坤明鑫煤炭公司混合斜井進(jìn)行了近一年的工業(yè)性試驗(yàn)。本次采煤方法改革試驗(yàn)采用水平分段放頂煤（見圖1），初期采用懸移支架支護(hù)，后期改用F3200/17.5/27F型放頂煤液壓支架。

試驗(yàn)工作面基本情況：

（1）該工作面B2煤層厚度4.5～8.0 m，煤厚變化較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為較穩(wěn)定煤層。

（2）煤層傾角55～75 °，走向上自西向東略陡特點(diǎn)。

（3）礦井瓦斯等級(jí)鑒定屬低瓦斯礦井，B2煤層為低瓦斯煤層。

（4）煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。

（5）煤層屬不易自燃煤層。

該方案分段高10 m，開幫高度2.5 m，放頂煤高度7.5 m，工作面煤炭采用刮板機(jī)運(yùn)輸。工作面采用全負(fù)壓通風(fēng)和局部通風(fēng)機(jī)相結(jié)合的方式。結(jié)合巴里坤明鑫煤炭公司混合斜井已有采區(qū)巷道布置，設(shè)計(jì)采用“水平分段放頂煤采煤法”，其巷道布置、回采工藝基本符合礦井實(shí)際，具有回采工藝簡(jiǎn)單、易操作、安全性較好、便于管理、勞動(dòng)強(qiáng)度低、作業(yè)環(huán)境好、巷道掘進(jìn)率低等優(yōu)點(diǎn)。通過井下差不多一年的工作試驗(yàn)考察來看，回采工作面月產(chǎn)量、回采率和安全性等主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

以后該型支架又陸續(xù)在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十三師紅山煤業(yè)總廠煤礦、新疆托克遜縣龍泉煤礦、鄯善縣七克臺(tái)鄉(xiāng)第二煤礦等煤礦的應(yīng)用，得到了一致的好評(píng)，并且在使用期間沒有因?yàn)橹Ъ芏鴮?dǎo)致的事故，獲得了廣大用戶的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

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