陸　江

（鹽邊縣金谷煤業(yè)有限責(zé)任公司，四川　攀枝花　617100）

偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法的應(yīng)用

陸江

（鹽邊縣金谷煤業(yè)有限責(zé)任公司，四川攀枝花617100）

摘要為了實(shí)現(xiàn)急傾斜薄煤層的安全、高效開采，對(duì)偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行了改進(jìn)，并取得了成功。介紹了偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在四川鹽邊金谷煤業(yè)公司的應(yīng)用，論述了采煤系統(tǒng)布置方式以及掩護(hù)支架的選型和制作方法，可為類似煤礦開采復(fù)雜難采煤層提供借鑒。

關(guān)鍵詞偽傾斜；柔性掩護(hù)支架；采煤方法；支架選型；采煤系統(tǒng)

四川省鹽邊縣金谷煤業(yè)有限責(zé)任公司1井位于攀枝花紅坭礦區(qū)，礦區(qū)煤層賦存于三疊系上統(tǒng)大蕎地組三灘段，系陸相含煤建造，受地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境影響，煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化較大，屬大部分可采和局部可采的不穩(wěn)定～較穩(wěn)定、急傾斜、極薄～中厚煤層。金谷1井開采63＃、61＃、60＃、58＃、52＃、47＃等6層煤，過去采用倉儲(chǔ)式、網(wǎng)格狀多支巷道式、密集支柱等采煤方法進(jìn)行開采，不但成本高、產(chǎn)量低、資源浪費(fèi)大，而且巷道掘進(jìn)率高、通風(fēng)困難、生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜、頂板管理難度大，安全得不到保障。為了實(shí)現(xiàn)安全、高效開采，結(jié)合采用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法，能將急傾斜工作面傾角變緩，工作面呈直線，具有走向長壁采煤法的某些特點(diǎn)，巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、掘進(jìn)率低，特別是利用柔性掩護(hù)支架隔離采空區(qū)，確保工人在掩護(hù)支架下安全生產(chǎn)。但考慮到煤層賦存條件復(fù)雜，認(rèn)為其適用性很差，致使改革一時(shí)難以實(shí)施。自2007年1月以來，公司先后請來攀西煤監(jiān)分局和攀煤集團(tuán)太平煤礦工程技術(shù)人員進(jìn)行采煤方法經(jīng)論證，認(rèn)為金谷公司1井一半的煤炭資源基本達(dá)到偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤方法的條件要求，決定進(jìn)行改革。

首先在金谷1井選擇了煤層賦存條件較好的中厚煤層區(qū)域，采用架型為1．6 m的單腿支撐式四邊形柔性掩護(hù)支架進(jìn)行試采，月產(chǎn)量達(dá)6 000～8 000 t。采用架型為1．3 m的四邊形柔性掩護(hù)支架進(jìn)行試采，月產(chǎn)量達(dá)4 000～5 000 t，擴(kuò)大了煤層可采范圍。對(duì)于厚度在1．2 m以下的極薄～薄煤層，賦存不穩(wěn)定，采場空間高度小，需破硬巖，開采難度大。

1　工作面概況

金谷1井6311采煤工作面位于＋1 905 m水平一區(qū)段，區(qū)段高度45m，走向長290 m，開采63＃煤層，南翼開切巷道以F121斷層煤柱為邊界，儲(chǔ)量22．3 kt。根據(jù)巷道揭露情況和生產(chǎn)地質(zhì)工作表明，煤層傾角一般為53°～62°，平均55°，局部達(dá)80°，煤層厚度0．7～1．3 m，平均1．0 m，煤質(zhì)中硬局部松軟。煤層偽頂相對(duì)較軟，巖性一般為深灰色泥巖或炭質(zhì)泥巖，厚度小，隨煤體開采而垮落；直接頂為粉砂巖，局部為細(xì)粒砂巖，厚度大，裂隙不發(fā)育，一般便于維護(hù)；老頂為巨厚層狀中～粗粒砂巖，較長時(shí)間內(nèi)一般不易垮落［1－3］。底板多以粉砂巖為主，泥質(zhì)巖較少，個(gè)別為細(xì)粒砂巖，局部有輕微底鼓現(xiàn)象，一般便于維護(hù)。

2　采煤系統(tǒng)布置方式

回采巷道采用單巷布置形式，工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷掘進(jìn)至南翼F121斷層煤柱線，然后由運(yùn)輸巷向回風(fēng)巷施工傾角38°的偽傾斜上山巷道，聯(lián)通形成開切斜巷，從而形成采煤、通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)。工作面巷道布置見圖1。

圖1　工作面巷道布置圖

開切斜巷貫通后，在回風(fēng)巷安裝掩護(hù)支架，利用開切斜巷逐步把水平鋪設(shè)的掩護(hù)支架下放到與水平面成25°～30°夾角的偽傾斜位置，從而形成偽傾斜采煤工作面，然后在掩護(hù)支架下采煤，并在回風(fēng)巷中不斷接長架頭支架。當(dāng)掩護(hù)支架下放至距運(yùn)輸巷5 m（偽斜小眼長度為8 m）的位置，架尾落平不再下放，沿走向推進(jìn)正常回采。正?；夭蓵r(shí)，隨工作面推進(jìn)，從運(yùn)輸巷沿走向每隔8 m施工傾角38°的偽斜小眼向上貫通工作面，同時(shí)維持的小眼應(yīng)不小于2個(gè)，以便溜煤、通風(fēng)行人。當(dāng)工作面推進(jìn)到邊上山附近10 m時(shí)，利用原已布置的邊上山做收作眼，逐步將掩護(hù)支架下放成水平位置后全部回收。

工作面采下的煤，沿工作面鋪設(shè)的溜板，經(jīng)溜煤小眼到運(yùn)輸巷外運(yùn)。支架材料由區(qū)段回風(fēng)石門運(yùn)進(jìn)，經(jīng)工作面回風(fēng)巷運(yùn)到安裝地點(diǎn)?；夭蓵r(shí)，新鮮風(fēng)流從區(qū)段運(yùn)輸石門進(jìn)入，經(jīng)工作面運(yùn)輸巷、通風(fēng)行人眼到采煤工作面，回風(fēng)流從工作面經(jīng)回風(fēng)巷進(jìn)入?yún)^(qū)段回風(fēng)石門排出。

這種改進(jìn)的偽傾斜上山巷道布置形式與傳統(tǒng)的真傾斜上山巷道布置雙巷開切眼、收尾眼方式相比，具有突出的優(yōu)點(diǎn)。既能減少小眼聯(lián)絡(luò)巷，又優(yōu)化了工作面采煤、通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)；偽傾斜上山巷道方便行人、運(yùn)輸，避免了冒頂和矸石下滑傷人，施工安全和工程質(zhì)量得到了有效提升，而且在初采過程中支架架尾隨偽傾斜上山開切巷道下放，基本可以避免架尾拆架工作，不僅減少拆架回收工作量，而且減少了煤柱損失。

3　掩護(hù)支架的選型和制作

偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法主要采用掩護(hù)支架與采空區(qū)隔離，支架在自重和采空區(qū)垮落的矸石墊層重力推動(dòng)作用下運(yùn)動(dòng)下移。經(jīng)研究分析和現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，支架因受力總是具有向側(cè)向的水平方向和傾斜方向運(yùn)動(dòng)的趨勢，因此，在采煤工作中應(yīng)采取相應(yīng)措施，借助圍巖壓力（或阻力）、支柱支撐、角度調(diào)整、架間擠壓或牽拉等綜合作用，改變支架運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)工人在掩護(hù)支架下工作應(yīng)確保操作空間的安全和方便，從而達(dá)到安全采煤的目的［4］。

結(jié)合該礦使用柔性掩護(hù)支架的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮到工作面煤層薄，厚度、傾角等產(chǎn)狀變化大，平均為1．0 m，若采用原有1．3 m架型的四邊形柔性掩護(hù)支架，就會(huì)增加開采時(shí)破硬底巖石工作量，影響勞動(dòng)生產(chǎn)效率和煤炭質(zhì)量，同時(shí)產(chǎn)生大量的矸石，破壞生態(tài)環(huán)境。為了避免上述不利因素，同時(shí)為今后開采類似條件的煤層提供經(jīng)驗(yàn)，并確保掩護(hù)支架下的安全工作空間，必須進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。經(jīng)綜合考慮決定在礦井已成功使用的1．3 m架型基礎(chǔ)上，通過減少四邊形鋼梁中的腰肢長度，改造成架高為1．0 m的固定式柔性掩護(hù)支架，其他參數(shù)不變，并且利用相對(duì)成熟的加工制作和安裝技術(shù)。

柔性掩護(hù)支架由四邊形鋼梁（9＃礦用工字鋼制作）和連接這些鋼梁的走向鋼絲繩組成，架間采用與鋼梁四邊長度相適應(yīng)的撐木板（寬150 mm×厚50 mm）控制鋼梁間距并防止漏矸，支架間距為170 mm。為了適應(yīng)煤層變化條件，采用7根d26．5 mm的鋼絲繩連接，其中上肢、中肢和下肢各2根（可用1根新的和1根舊的鋼繩并行搭配使用），腰肢1根；每段鋼絲繩長度加工成20 m并且兩端做好封頭，鋼絲繩搭接長度1．5～2 m并用6個(gè)繩卡夾緊，鋼絲繩封頭距繩卡0．5～1．0 m，防止抽頭；鋼梁與鋼絲繩采用螺栓和鋼夾板連接固定，螺栓規(guī)格為M16×75或M16×90，鋼夾板規(guī)格為150mm×100 mm×12mm，并加工成3孔，方便使用。使用時(shí)在支架下面打設(shè)單體液壓支柱控架。實(shí)踐表明，該掩護(hù)支架具有安裝操作方便、承載能力強(qiáng)、操作空間相對(duì)較大、下放性能好、不易竄矸、不易啃底、對(duì)煤層變化適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

4　采煤工藝技術(shù)

回采工作一般分3個(gè)階段，即準(zhǔn)備回采（安架初采）、正常回采和收尾［5］。工作面按25°～30°偽斜角布置（最大不超過35°，以方便調(diào)架和煤炭能自溜為宜），沿走向推進(jìn)，采用掩護(hù)支架隔離采空區(qū)，單體液壓支柱控架，全部垮落法管理頂板。工作面采用爆破落煤，采煤工藝流程：安全檢查→打眼→裝藥→改柱清底→警戒、爆破→安全檢查→出煤、放架、調(diào)架→清掃浮煤→收工檢查。

5　結(jié)　論

通過研究改進(jìn)柔掩支架型號(hào)和工藝，采用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法開采地質(zhì)條件復(fù)雜的急傾斜薄煤層取得了成功，月產(chǎn)量達(dá)2 500～2 900 t，提高了資源回收率，實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，擴(kuò)大了適用范圍。但由于是生產(chǎn)礦井原有系統(tǒng)改造而來，導(dǎo)致該薄煤層工作面長度過長，達(dá)80 m以上，當(dāng)班不能完成一個(gè)循環(huán)，不利于勞動(dòng)生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高，今后應(yīng)注意改進(jìn)調(diào)整區(qū)段高度，一般工作面長度以40～60 m為宜，這樣有利于快速通過地質(zhì)變化帶，加快回采速度。

參考文獻(xiàn)

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［3］Jianjun Liu，Linzhi Zhang，Jinzhou Zhao．Numerical Simulation on Open Wellbore Shrinkage and Casing Equivalent Stress in Bedded Salt Rock Stratum［J］．The Scientific World Journal，2013（10）：5．

［4］顏奇峰．淺談急傾斜煤層偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（5）：117．

［5］徐永圻．煤礦開采學(xué)［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993：31－32．

中圖分類號(hào)：TD823．4＋7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672－0652（2014）01－0023－03

收稿日期：2013－11－24

作者簡介：陸江（1971—），男，四川武勝人，1996年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，工程師，主要從事煤礦開采技術(shù)與管理方面的工作（E－mail）sclujiang＠chinaren．com

Application of Diagonal Flexible Shield Support Coal Mining Method

Lu Jiang

AbstractIn order to mine the steeply inclined thin coal seam safely and efficiently，the diagonal flexible shield support coal mining method was improved and achieved success．Introduces the application of diagonal flexible shield support coal mining method in Sichuan Yanbian Jingu coal mine，discusses the coal mining system arrangement form，selection and production methods of shield support．It can provide a reference for the similar complex coal seam．

Key wordsDiagonal；Flexible shield support；Coal mining method；Support type selection；Coal mining system