王健

摘 要：对柔性掩护支架采煤法在急倾斜中厚煤层坚硬顶板工作面中的应用进行了设计、研究，取代木支护降低成本，为提高煤炭回采率、工作面单产、开采的安全稳定及减轻劳动强度。

关键词：急倾斜、中厚煤层、中等稳定顶板；柔性掩护支架采煤法；研究；设计

1 概况

1.1工作面情况

向阳煤矿十一井59#煤层，厚度1.8～2.2m，倾角为500～540，直接顶为3.0m粉砂岩。该煤层顶板较完整，无明显周期压力及初次压力显现，该区域煤层赋存稳定。由于该层顶板易冒落，所以掘进时采用1m一组锚索进行管理顶板。工作面走向300m，倾斜长度50m，地质储量3.6万t，该工作面为低瓦斯煤层，涌水量较小。

1.2工作面巷道布置

采面布置伪倾斜柔性掩护支架采煤法，采煤工作面是直线形，按伪斜方向布置，沿走向推进，该采煤方法区段高度取决于煤层倾角、沿倾科变化情况以及采煤技术条件。工作面上下巷正倾斜在距离50m左右，工作面伪斜后长度为70m。区段运输巷和回风巷掘到边界后，距采区边界5m处掘进一对斜巷，两巷相距5-8m，并沿傾斜方向每隔10～15m用联络巷贯通。斜巷贯通回风巷后，在回风巷安装掩护支架。利用这两条斜巷逐步把水平铺设的掩护支架。下入到与水平面呈30～35°夹角伪倾斜位置，即完成伪倾斜采煤工作面布置。

2 回采工艺

2.1落煤

根据煤层硬度、厚度和采场周围压力情况布置炮眼，采用打排炮形式，每排3个眼，排距 1.0m，眼深不大于1.2m，药量每眼3管药0.45kg。

2.2攉放煤

采用人工攉放煤，按由下向上的顺序铺溜子板并逐段扒煤，煤经溜子板溜到溜煤眼。

2.3调整下放支架

随着出煤支架在自重和上部煤矸的压力作用下逐步下降，此时派专人对支架进行调整，利用支横撑和立撑对支架进行有目的控制。主要近控制它的沉降速度、沉降位置及支架形态。

2.4拆除延续支架

一个循环完成后，要拆除下仓头部分支架，保持尾架长度为5m。拆下来的支架运至上仓头续接。

2.5取渣充填

工作面每推进1-2个循环时，检查上仓头渣层厚度，如上仓头厚度符合规定的情况下，可不取渣，如渣层不足时则必须在上巷取渣充填一次，确保渣层厚度不小于5m。

3 工作面的支护

根据实际揭露煤层状况选用适宜的柔性掩护支架进行支护（支架宽度为大于煤层平均厚度0.2m），支架间使用背板背紧，采用4根直径≥32mm的钢丝绳将支架连接成一个整体，由此将采空区的矸石与采场空间隔开。

1）设计“八”字型支架，主要由矿用12#工字钢、螺母、衬板、钢丝绳组成，本工作面采用2.0×0.2m的支架，四根∮32钢丝绳牵引。安装时，上巷长度不小于2m，下巷尾部不大于5m，便于回收。

2）支架间距140mm，每0.7m五部支架。安设回采时，配合架内使用DZ1.8—1.8/G100单体支柱及瑭池溜槽。

3）支架安装好后，架内打单排点柱，点柱打在煤壁底根侧，走向间距1.4m，支柱支设必须牢固可靠，每棵支柱必须设有牢固可靠的防倒绳；支柱防倒绳每班必须检查，发现磨损、损坏必须更换。

4 回采工作面顶板管理

1）采空区处理：采用自然垮落法。

2）采面内必须支设迈步支撑以保证支架正常行走，迈步支撑有两种形式，即横撑和立撑，主要控制支架的沉降速度、位置及形态。

3）支架在行走过程中，不得离开顶板，若柔掩支架的架头离开顶板或顶板破碎时，迈步支撑间距不大于1m，在支架架头支设立撑，顶板破碎时划背顶板。

4）摆架子时，钢梁之间保持20～30mm的空隙，然后用螺栓和夹板将钢丝绳和架子联成一个整体，在支架铺设上一定保证钢梁垂直于顶底板铺设。

5）支架在下放过程中，支架两端不能悬空。如果发现有支架端头悬空现象，其暴露长度沿走向超过1.0m 时，要立即用点柱或托板控制。发现梁头有窜煤、矸危险的地点，要用巾帮柱和撞楔控制，并要插严背实。

6）在开采过程中，如因梁头窜煤、矸石或其它原因生堵沟现象要进行处理时，应尽量采取自上而下的处理方法。如果需要自下而上进行处理时，必须用点柱及遮挡板控制，且1人工作，1人观察。

5 需要解决注意的几个问题

5.1支柱防倒问题

支架防倒采用9.3mm油丝绳作防倒绳，沿倾斜方向连接，把每组支架连成一个整体。每棵支柱设一个防倒绳与其相邻上部支架活性连接。

5.2控顶区防矸石串入问题

我们在用柔性掩护支架回采前，工作面上方必须留5m缓冲渣层，防止采空矸石串入支架内。支架与支架连接空隙采用衬木板隔离。

6 柔性掩护支架采煤方法技术比较分析

1）将工作面倾角变缓，工作面较长，从而具有了缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、进率低的一些优点。

2）安全生产有保障。利用掩护支架这个整体刚性框架把工作面空间与采空区隔开，防矸石窜入大大简化了复杂的顶板管理工作，为安全生产和三班出煤创造了良好的条件。

3）提高了资源的利用率，减少了留煤柱造成的资源损失。

4）有利于瓦斯管理。采用柔性掩护支架采煤法，实现了走向长壁式回采，通风系统合理，从根本上杜绝了采煤工作面瓦斯事故。

5）减轻了工人的作业强度。比大倾角单体液压支柱工作面减少了单体支柱频繁移串的工作量。柔性掩护架对该煤层可长期运用，支架靠自重自动前移，降低了木支护采煤方法频繁选料、支护的劳动强度。

5）改革了采煤方法。使原来废弃资源和难于开采利用的资源得到了回收，消灭了木支护。

6）安全效果好。柔性掩护支架采煤方法支护顶板的可靠性远大于木支护采煤工作面，杜绝了局部冒顶、大块矸石堵塞仓口，丢煤等现象，基本能杜绝顶板事故，实现消灭轻伤以上事故的目标。

7）正常生产后，降低了原煤生产材料费支出。

7 存在的问题

1）掩护支架的结构固定而不能调宽，对煤层厚度、倾角等产状变化的适应性较差，特别是出现支架刮煤层底板时，处理较为困难。

2）目前，该采煤方法尚难实现机械化作业，工作面基本是单点出煤，限制了这种采煤方法各项技术经济指标的进一步提高。

3）炮后支架有所下放，而浮煤不能及时外运，使架内空间变小，影响工作面通风，特别是高瓦斯煤层工作面炮后瓦斯易超限。

4）随着采煤技术的提高，伪倾斜柔性掩护支架采煤法必将得到越来越广泛的应用，某些限制生产及效率低的问题也会逐步解决。

总之，全方位推广柔性掩护支架采煤方法，为国家采煤方法改革打下了坚实基础。使用柔性掩护支架采煤方法，符合煤炭科学发展观的求，资源回采率高，安全有保障，经济效益好，并能够提供出一些成功的经验资料，为煤矿急倾斜煤层采煤方法的改革开辟了一条新的发展道路。

参考文献：

[1]王慧杰. 急倾斜煤层走向壁式开采基本顶垮落规律研究[D].太原理工大学，2012.