柔性掩护支架采煤法

伪倾斜柔性掩护支架采煤法这种采煤方法是用柔性掩护支架八采空区与回采空间隔开，随着工作面推进，掩护支架靠自重和上部冒落矸石的压力推动而下移。

工作面为直线形，与煤层走向成25~30°的伪倾斜布置并沿走向推进。

伪倾斜柔性掩护支架采煤法的采区巷道布置一、采区巷道布置1、一般采用双翼采区布置，上图表示采区一翼的布置情况，采区一翼的走向长度为200m~300m,划分为2个区段，一区段在回采，二区段在准备，区段高为30~40m。

2、从采区运输石门上方沿煤层顶板倾斜掘进一组上山眼，至少有三条眼（溜煤眼、运料眼、行人眼），需要时还应掘进出矸眼，各眼的间距为10m。

为了安全起见，行人眼应错开布置，各眼之间用联络巷贯通。

当上山眼与回风石门贯通后，就可以从上山眼开始掘进区段运输平巷和区段回风平巷。

每隔5m左右沿区段运输平巷向上掘进溜煤小眼，当区段运输平巷和区段回风平巷掘完后，距采区边界5m处，在煤层中间偏底板位置掘进间距5~8m的两条切割眼，每隔10~15m 用联络巷贯通。

两条切割眼的作用是为了支架逐步下放使工作面成伪倾斜，以便出煤、通风和行人需要而布置的。

3、随着工作面的推进，为了存放和行人方便在工作面下端，区段运输平巷上部3~5m处，掘进超前区段平巷。

二、运输系统1、采下的煤沿工作面的搪瓷溜槽溜下，经溜煤小眼、区段运输平巷、采区溜煤眼，下放到采区运输石门装车外运。

2、材料由采区运输石门，经运料眼向上运到区段回风平巷，送到工作面或由采区回风石门、经区段回风平巷送到工作面。

第一运料方式：此方式材料从运料眼往上运输较困难。

如果区段运输系统采用刮板机或皮带输送机运输，那么材料运输更困难，就必须考虑机轨合一，因此，在掘区段运输平巷时，必须考虑到材料运输方式。

第二运料方式：在区段回风系统中，采区措施后，可优先采用该运输方式。

但该运料方式要在回风石门和区段回风平巷设置轨道运输。

三、通风系统四、回采工艺这种采煤方法的回采工艺可分为准备回采（初次放架）、正常回采（正常放架）收尾或收作（结束下放）3个阶段。

1、准备回采主要是在回风平巷内安装掩护支架，并逐步下放支架使工作面成伪倾斜工作面，为正常回采做准备。

安装支架前，应先将回风巷扩大到煤层顶底板，并从初采斜巷以外5m处开始挖地沟。

其规格根据架宽选取（参见下表）地沟规格：伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤方法具有巷道布置生产系统简单、生产成本较低、安全保障度高等优点。

随着煤炭生产科技水平的不断提高,在条件适宜的情况下,应积极开展伪倾斜柔性掩护支架采煤方法的应用实践。

伪倾斜柔性掩护支架采煤方法用柔性掩护支架隔离采空区和回采空间,工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作,对支架的整体性和稳定性要求较高。

另外,急倾斜煤层开采,不仅顶板岩石会垮落,而且底板岩石也易产生滑动、脱落,而掩护支架是靠其自重力和其上的碎煤矸垫层重力自动下放,自身调整能力很低,这些都增加了采场支护和开采工作的复杂性。

笔者针对柔性掩护支架采煤法在急倾斜煤层中的应用进行了总结和分析。

1 采面布置伪倾斜柔性掩护支架采煤法具有走向长壁采煤法的某些特点,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、沿倾斜变化情况以及采煤技术条件。

目前实际使用一般在30m左右,若煤层沿倾斜赋存稳定、构造简单,区段高度可加大到40～60m。

在区段范围内,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,并沿倾斜方向每隔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放到与水平面呈25～30°夹角伪倾斜位置,即完成伪倾斜采煤工作面布置。

2 准备回采准备回采的主要工作是在回风巷内安装掩护支架,并逐步下放支架使工作面成伪斜工作面,为正常回采工作做准备。

①安装支架前,应先将回风巷断面扩大至煤层顶底板,并从初采斜巷外5m处开挖倒梯形断面的地沟。

②挖好一段地沟后,即可安装掩护支架。

其一端仅依靠顶板并垫高,使钢梁有3～5°的倾斜,便于连接钢梁和钢丝绳,而且也有利于支架成伪倾斜时转动方便。

钢梁从初采斜巷以外5m处就开始敷设。

钢丝绳和钢梁用螺栓和夹板连接好一段距离后,就可以在钢梁上铺竹笆。

③在铺梁的同时,不断挖地沟并接长钢丝绳。

钢丝绳接头处的搭接长度不小于2m,用5个钢夹夹紧,防止支架由于受力致使绳头滑脱。

在连接钢梁和钢丝绳时,应将绳拉紧,每条钢丝绳的拉紧程度要一致。

掩护支架安装超过一定距离后,将平巷的支架拆除,使上面的煤柱自行垮落或者进行放炮崩落,使掩护支架上面存留2～3m 厚的煤矸垫层,用以保护掩护支架。

④为了防止支架在下放过程中下滑,应使煤和矸石垮落点距伪斜工作面上部拐点的距离保持在5m以上。

支架安装长度超过15m,并形成矸石垫层以后,即可调整支架下放,使支架的尾端由水平状态逐步调斜下放,支架与水平面呈25～35°的夹角。

在支架下放到工作面下端时,再调整回水平位置(图1)。

图1 掩护支架的调斜3 正常回采在正常回采阶段,除了在掩护支架下采煤外,同时要在回风巷接长支架,并在工作面下端支架放平位置拆除一端支架。

掩护支架下采煤工序包括打眼、装药、放炮、铺溜槽出煤及调整支架等工作。

(1)打眼、放炮。

为保证工作面的运煤和通风,随着工作面的推进,在区段运输巷内沿走向每隔5～6m掘进溜煤小眼。

炮眼位置根据架宽和煤的硬度确定。

在架宽≤2m时,仅布置单排地沟即可,眼距为015～016m,眼深为112～116m;当架宽为2～3m时,打双排地沟眼,眼距和眼深同上,排距为014～015m;架宽在3m以上、顶底板侧煤质坚硬时,应增加帮眼,帮眼的水平位置与架子下放后的位置一致,炮眼深度以不超出支架两端为限。

(2)爆破出煤。

①工作面全长一次爆破。

全工作面一次爆破,其主要优点是爆破出煤后掩护支架可以全工作面同步向下滑移到新位置,掩护支架不会受拉变形。

缺点是打眼、出煤不能平行作业,工时利用差,影响工作面单产的提高,有时还造成碎煤堵塞工作面。

②工作面分段爆破。

马家沟、赵各庄等煤矿采用自下而上分段爆破的方式放炮出煤,优点是使工作面的工时利用率较高;缺点是下段爆破出煤之后,掩护支架受拉易变形损坏。

(3)敷设溜煤槽、溜煤。

工作面爆破之后,自上而下敷设溜槽,将煤装入溜槽后自溜到下部运输巷中。

工作面采下的煤,沿工作面敷设的搪瓷溜槽,经溜煤小眼到区段运输巷的输送机,为了使溜煤、通风和行人互不干扰,同时维持的溜煤眼应不少于3个。

(4)调整支架。

出煤、掩护支架自动下落的同时,应注意随时调整支架,并保证支架落到预定的位置。

一般用点柱来控制掩护支架,使它在工作中保持平直。

钢梁应垂直顶底板,并根据煤层的倾角不同而保持2～5°的仰角。

在工作面回采的同时,同样要在回风巷中不断接长掩护支架,以便连续回采。

随着工作面向前推进,要及时拆除掩护支架下端的一段支架。

在工作面下端掩护支架放平处,将巷道断面扩大,露出钢梁两端,并及时打上点柱托住钢梁,应使支架下面的空间保持112m以上的高度,以便于拆架时工人进行操作。

卸掉螺栓,将钢丝绳经过小眼拉到运输巷内,然后拆除点柱,回收钢梁。

将回收的钢丝绳和钢梁经采区运料眼运回支架安装地点,重复使用。

(5)移支架、溜槽。

煤出清后,支架整体沿走向推进一定距离,一般为018～019m。

然后拆除溜槽,再进行下一个循环打眼放炮和出煤调架工作。

(6)支架回收。

当工作面推进到采区上山眼附近时,在该处开掘收尾面,逐步将掩护支架下放至水平位置,然后全部回收。

4 收尾工作当工作面推进到区段终采线前,在终采线靠近工作面一侧掘进收尾面,面宽8～10m,并沿倾斜每隔5m用联络巷联通(图2)。

支架安装到收尾面处,不再继续接长,然后利用收尾面将支架前端逐渐下放,即逐渐减小工作面的伪倾斜角度,并拆除上端多出的一段支架,最后使支架过程下放到回收支架的水平位置。

用上述拆除支架的方法,把支架全部拆除。

在拆除支架过程中,应始终保持掩护支架落平部分与区段运输巷不少于3个(下转第62页)・25・2009年第5期中州煤炭总第161期图1 施工准备示意(2)施工注意事项:①灌浆时戴上防护眼镜,不得对孔直视,以防喷射伤眼。

②按“先四周,后中央”的灌注顺序,在10min内,迅速将浆体灌入孔口。

③静态破碎剂灌注完毕后,在孔口盖上草袋,人员撤离现场。

当浆体溅到皮肤或眼里时,要立即用清水洗干净。

④破碎剂要随配随用,如其流动性丧失,不可继续加水使用。

⑤灌孔要分期分批从自由面向内灌,相互间隔4h。

⑥灌浆环境温度为1～15℃,注意拌制环境温度不得超过40℃。

(3)施工效果分析。

从图2可以看出,采用无声破碎剂破壁没有对车场巷道产生破坏,井筒本身图2 变形观测曲线示意也没有明显的变形,说明巷道围岩基本稳定,围岩变形量不会再随时间继续变大。

与前几次修复相比,此次的修复取得了明显的效果。

4 结语(1)采用静力破碎技术拆除井壁,减少了对围岩的多次扰动,有效控制了软岩的塑性变形,保证附近巷道的稳定。

(2)充分发挥了无声破碎剂在地面的应用效果,使预破井壁出现明显裂纹,用风镐很容易破除,大大提高了工作效率。

(3)随着开采深度逐渐增加,各矿井陆续进入深部开采,围岩的松、软特性也相应显现,均将面临放炮震动使围岩扰动、附近巷道变形的问题。

因此,该技术有广泛的应用前景。

(责任编辑:秦爱新)(上接第52页) 溜煤眼相通,以满足通风、行人和回收掩护支架的需要。

但最多不超过5个溜煤小眼,避免压力过大给拆除掩护支架造成困难。

图2 回采收尾示意5 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优缺点(1)优点:①巷道布置及生产系统简单。

②和其他采煤法相比,简化了支柱支护及回收,无处理采空区等工艺环节,提高劳动效率。

③工作面内煤炭自溜,省去机械出煤环节,减少了人力劳动。

④生产成本较低,正常生产时除炸药、雷管外,其余几乎不需投入。

⑤安全保障度高。

工人在支架梁下工作,极少出现安全事故。

⑥保证了煤炭产量。

工作面回采工艺简单、易于操作,降低了工人的劳动强度,提高了煤炭采出率。

工作面在正常回采过程中,实现日正规循环2个,并且达到日产量260t、全员工效813t/工的技术水平,保证了煤炭产量。

(2)缺点: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,采煤工艺尚难实现机械化作业,工作面基本上是单点出煤,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。

6 结语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。