伪倾斜柔性掩护支架采煤法在大众煤矿的探索与应用

伪倾斜柔性掩护支架采煤法在大众煤矿的探索与应用

王鹏杰

乐山市金祥矿山技术服务有限公司 四川乐山 614900

摘要：分析俯伪斜柔性掩护支架采煤法在大众煤矿应用的可行性，设计俯伪斜柔性掩护支架采煤法的布置方式及支架结构，探讨俯伪斜柔性掩护支架采煤法在生产过程中可能存在的问题及对策。

关键词：急倾斜；薄煤层；柔性掩护支架

1 前言

雅安市雨城区大众煤业有限公司（大众煤矿）11101采煤工作面，开采烟泡沙煤层，采面走向长度350m，倾斜长度100m。煤层为二一结构，上分层煤层厚度0.45~0.85m, 下分层煤层厚度0.25~0.35m,夹矸厚度0.25~0.35m，平均煤层厚度0.96m，采高0.9~1.5m。倾角50°~60°。煤层伪顶为0.25m厚度的砂质泥岩，直接顶为3m厚度的中厚层石英砂岩。煤层伪底为0.5m厚度的炭质泥岩。

采面上部为采空区，雨季采空区涌水量0.5m³/h，对采煤工作面开采有一定影响。

2 采煤方法特点

根据烟泡沙煤层赋存状况和开采技术条件，对俯伪斜柔性掩护支架采煤法进行分析:

优点：

工作面沿走向推进，具有走向长壁采煤法的优点，减少了辅助巷道工程量。

简化了复杂而繁重的顶板管理工作，使生产工艺大为简化，掩护支架的安装和拆卸与工作面的回采工序在空间上互不干扰，可实现三班采煤。

把急倾斜煤层变成了缓倾斜煤层来开采，使工作面行人、操作比较方便，减轻了工人的劳动负荷，工作安全可靠。

掩护支架受力较小，支架可多次回收复用，使矿井的材料消耗和生产成本降低。

缺点：

适应煤层厚度变化差，不能在下放过程中适应煤层厚度的变化，要求煤层赋存比较稳定。

工艺虽然简单，但难以实现机械化回采，拆装支架的劳动负荷较大。

在回采过程中不能排除矸石，当煤层中含有夹矸以及煤层变薄需要破底时，会降低煤炭质量。

适用条件：适用于煤层倾角45°以上，采高1m以上，顶底板破碎，不宜采用其它采煤法的煤层。

2.4采煤法选择

综合上述采煤法的优缺点，根据烟泡沙煤层倾角大、薄煤层及厚度变化中等、上部采空区涌水影响，结合矿井工人操作技术水平，以安全高效为主，设计采用俯伪斜柔性掩护支架采煤法。

3 柔性掩护支架的布置及结构

3.1 柔性掩护支架的布置

柔性掩护支架的布置为多边形，说明：

⑴工作面长度160m，布置间架0.18m。

⑵支架采用9#矿工钢加工制作，单架矿工钢用量1.76m，重量31.15 kg 。

⑶支架隔离板采用硬质木材加工制作，生产过程中重复使用。

3.2 柔性掩护支架的结构

支架宽度设计为1.1m，支架形状为四边形，顶板侧全长0.3m，底板侧全长0.26m，顶部宽0.65m。支架用4根ø24.5mm钢绳配钢制压板连接为一个整体。支架间用厚100mm的硬质木方块间隔，增加支架柔韧性和隔离采空区。

4 巷道布置与生产系统

4.1 巷道布置

运输平巷、回风平巷、下顺槽和分段辅助溜煤眼均布置在烟泡沙煤层中；工作面下部运输平巷采用梯形断面矿工钢钢厢支护，回风平巷采用半圆拱断面料石砌碹支护。运输平巷主要用于通风、运煤、运料、行人；回风平巷主要用于通风、行人和安设支架；分段辅助溜煤眼采用圆木垛盘支护，主要用于溜煤；开切眼采用双眼布置，矩形断面。采面下顺槽采用溜煤眼形式与运输平巷联通，主要用于进风、行人和回撤支架；

4.2 生产系统

4.2.1 运输系统

工作面采用人工攉煤，煤炭通过搪瓷溜槽自溜至分段溜煤眼、采面下部溜煤眼，运输平巷采用1吨“V”型矿车装煤、防爆蓄电瓶机车牵引至集中运输大巷车场，再经主平硐列车运出井口。

4.2.2 通风系统

工作面实际需风量根据瓦斯、工作面温度和同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值进行风速验算，满足要求时，该最大值即是工作面实际需风量，同时满足采面下顺槽和运输平巷最低风速要求且瓦斯不超限，采面配风量90～120m³/min，工作面为上行风。

4.2.3 按照规范，结合现场实际完善供电、排水、监控、防尘、防火、通讯系统。

5 采煤工艺

5.1 采面条件

采煤工作面伪倾角35°，工作面长度160m，分段辅助溜煤眼伪倾角35°，溜煤眼最大长度80m，分段辅助溜煤眼间距60m。

5.2 采煤工艺

工作面采用爆破落煤工艺，工艺流程为：打炮眼→爆破落煤→装运煤→安撤支架；每天一至两个循环，一个循环进度0.8m。

5.3 爆破落煤

工作面采用ZQST25/2.0型风煤钻打眼。

炮眼布置方式：炮眼采用单排眼沿倾向布置（祥见图四），炮眼与煤壁夹角60°~70°，炮眼间距0.8m，炮眼深度1.0m,装药量200克，每个炮眼封泥长度不低于0.5m（其中水炮泥长度0.20m，炮泥长度不低于0.3m）。

爆破方法：采用串联法连线，严禁采用并联法连线爆破。

6 效果分析及对策

6.1 效果分析

大众煤矿11101采煤工作面2010年8月下旬开始进行柔性掩护支架的安装、调试和下放。预计11月中旬支架架尾下放至下部顺槽支架放平位置，11月中旬起投入调试和试生产，调试和试生产期间预计循环进度逐步增加，由每天一个循环增加至每天两个循环。

6.2 存在问题

支架下放、调试和试生产过程中预计存在以下问题:

柔性掩护支架采煤法在大众煤矿是新工艺，在调试过程中支架下移较慢，循环进度不够。

炮眼布置深度不够，角度不够，爆破效果较差，导致循环进度不够。

支架顶撑、底撑安设位置不当，导致支架趴架、仰架及由趴架、仰架引起的漏顶、漏底事故。

支架架头拉力不够，架尾下放不顺利，导致支架皱架。

6.3 对策

加强工人培训，采取外送内培的培训方式，使工人尽快掌握支架下移和爆破布眼等工艺技术。

每隔3～5m设置一个单体液压支柱作顶撑和底撑，及时调节，防止趴架和仰架。

架头安设回柱绞车或大吨位手动葫芦，拉紧架头；架尾安装时爆破顶板，增加架上冒落矸石和重量；增加支架下移动力。

7 结论

俯伪斜柔性掩护支架采煤法在大众煤矿的应用是可行的，通过加强员工培训、严格执行各项安全管理制度，实行三班生产，是可以达到安全高效生产的目的。

参考文献

1. 张荣立， 何国纬，李译主编． 采矿工程设计手册 煤炭工业出版社

2. 徐永主编．采矿学．中国矿业大学出版社，2003.1．

3. 杭美华，孔德慧，刘宗林．伪倾斜柔性掩护支架受力分析与支护要求．煤矿开采2001[12]．

4. 国家发展和改革委，煤矿生产能力核定标准．中国经济出版社

5. 国家安全生产监督管理总局．国家煤矿安全监察局．煤矿安全规程，2009．

6. 周乐兵．陆千友．田文彬．柔性掩护支架采煤法在向阳井煤矿的运用．2009．

作者简介：

王鹏杰，1968年7月30日出生，单位为乐山市金祥矿山技术服务有限公司，2010年时任大众煤矿总工程师，职称为工程师

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