文/康松

俯伪斜走向长壁分段水平密集支柱采煤法的应用

文/康松

湖南省冷水江市龙王池煤矿煤层赋存条件十分复杂，区内5煤层不能全采，可采区域的5煤层倾角在45°～60°，煤厚1.5m～2.0m。龙王池煤矿积极探索，成功地在23采区2351工作面推行“俯伪斜走向长壁分段水平密集支柱”采煤法，突破了单体液压支柱在急倾斜煤层工作面中分段水平密集支柱控顶方式的应用。与传统的台阶式采煤法相比，“俯伪斜走向长壁分段密集支柱”采煤法改变了顶板岩石受力状况，使急倾斜工作面的倾斜得到有效控制，增加了顶底板的相对稳定性，较好地解决了滑底、推顶、采空区冒落矸石窜入工作面等难题。同时，在区段垂高相同的情况下，工作面有效利用率比伪斜短壁采煤法提高30%～40%，相同地质条件下，单产提高90%左右，回采工效提高50%左右，取得了较好的安全和经济效益。

一、矿井开采条件及2351工作面概况

1.矿井开采条件

龙王池煤矿位于冷水江复式向斜东翼中段，冷水江矿区塘冲井田的南端65～67勘探线之间，地层总体成复式向斜。地层走向北东，以宽缓褶皱为主、断层次之。褶皱构造主要有坪烟背斜、赖子岭向斜、杨家佬背斜等，断裂构造主要有光大湾正断层、溴皮溪逆断层、庙湾逆掩断层等，光大湾正断层倾角有65°～80°，造成梓门桥下部灰岩及煤系地层部分缺失，煤层受到破坏，赋存条件复杂。

2.2351工作面概况

2351工作面位于矿井23采区南端，2331工作面下部，区内含煤三层，从上到下分为3煤层、5煤层、6煤层。目前，3煤层已采完，6煤层不可采，5煤层受断层构造的影响，部分区域缺失，倾角较大，达45°～60°，煤厚1.5m～2.0m，平均煤厚1.8m。正常涌水量10m3∕h，最大涌水量25m3∕h，水文地质条件简单。

5煤层伪顶为炭质页岩，厚0.2～0.4m，随采随落，直接顶为细砂岩、粉砂岩。5煤层绝对瓦斯涌出量1.36m3∕min，相对瓦斯涌出量16.7m3∕min。无突出危险性，无自然发火倾向，无煤尘爆炸危险性。

工作面走向长218m，倾斜长90m，DZ型单体液压支柱架棚，分段水平密集支柱切顶，放顶与自然充填方式管理顶板。

二、2351工作面布置方式

2351工作面成俯伪斜直线方式布置，运巷、回风巷与走向长壁工作面相同。见图1。工作面斜长90m，伪倾斜角35°左右，确保了煤炭能自溜进斗，又方便了作业人员行走。考虑溜煤、通风、行人等工作的方便，工作面下部的溜煤眼要提前掘成3个以上，呈漏斗状，并铺溜槽。

当工作面运巷、回风巷掘到采区边界时，沿煤层倾斜方向掘切眼，连通运巷和回风巷，构成全负压通风系统，如图2所示。

三、2351工作面采煤工艺

1.工作面初采

图1工作面布置图

由切眼与工作面回风巷交接处开始，按工作面伪斜角方向，分段自上而下推进，工作面长度逐渐增大，如图2所示。初采时工作面出煤和作业人员均由切眼处通行。随着工作面向下推进，切眼自上而下逐段报废。当推进至工作面下端距回风巷4.2m时支设分段水平密集支柱。支柱间隔不超过0.3m，由采空区侧朝煤壁侧向上倾斜10°左右，每隔4.2m设置一排水平密集支柱，每排水平密集支柱沿走向长4.2m，上铺高分子阻燃纤维网。密集支柱随工作面推进，前添后回，相邻两排水平密集支柱沿煤层走向保持1.0～1.5m错距。由于伪顶只有0.2～0.4m，随采随落。当初期分段水平密集支柱长度达到4.2m而直接顶仍不垮落时，人工在支柱上铺1.5m左右的矸石垫层。随着工作面的继续推进，不断增设新的分段水平密集支柱。当工作面煤壁达到图2所示位置时，初采工作结束。

2.工作面回采

当直线俯伪斜工作面及分段水平密集支柱逐段形成后，转入正常回采。自下而上分段爆破落煤，从上往下分段支柱。当放炮完成后，从回风巷往下支柱，支到第一分段水平密集支柱的位置时，将该水平密集支柱延伸到工作面的第二排支柱，用档板挡严，然后拆除第一分段水平密集支柱采空区侧的应撤支柱。同时，沿工作面倾斜方向继续往下支柱，支到第二分段水平密集支柱的位置时，将该水平密集支柱延伸到工作面的第二排支柱，用挡板挡严，然后拆除第二分段水平密集支柱采空区侧的应撤支柱。如此往复，直到撤回最后一排水平密集支柱应撤的支柱。

3.工作面末采

当工作面上端推进到距回风口10m左右时，在距回风口4m左右掘收作眼，掘好收作眼后，毎隔5m加快掘进水平联络巷，收作眼靠工作面一侧设保护煤柱，宽4m，倾斜长5m。工作面自上面下分段缩短长度，如图3所示。工作面收尾时，收作眼需始终保持畅通，从而满足通风、运料和行人的安全。

4.采空区处理与支护形式

采空区处理以放顶和自然充填相结合，上分段采空区冒落矸石可放入本分段采空区，采空区出现大面积悬顶时，采用人工强制放顶，初期采用铺垫石，各分段密集支柱之间末被矸石充填满的“三角区”仍用点柱支护。支护形式采用DZ型单体液压支柱配铰接顶梁，倒悬臂齐梁齐柱布置，柱距0.6m，排距0.8m，2～4排控顶，DZ型单体液压支柱采取防倒措施。靠煤壁一端的水平密集支柱与煤壁之间始终保持2排支柱以上，平行煤壁的第一排点柱要戴帽。

四、结语

实践表明，分段水平密集支柱分段的长度与顶板性质、工作面采高、采空区冒落矸石的安息角、煤层瓦斯涌出量，以及相邻两排密集支柱的间距等因素有关。分段水平密集支柱长度过长，工作面控顶距增大，顶板压力随之增大，回柱困难，且在分段水平密集支柱下方的“三角区”也容易积聚瓦斯。分段水平密集支柱长度过短，则不能有效地起到挡矸作用。龙王池煤矿俯伪斜走向长壁分段水平密集支柱采煤法工作面呈俯伪斜直线布置，工作面上下分段可同时回柱放顶，充分利用时间和空间，加快了工作面推进速度，避免了煤壁片帮伤人，减少了煤炭自溜过程中因窜入采空区而造成的丢煤，也为进一步实现采煤机械化创造了条件。

（作者单位：湖南省冷水江市煤炭局）

（责任编辑：周琼）

图2

图3