淺談急傾斜煤層使用八字型柔性掩護(hù)支架采煤

□ 云南富源 宋桂芳

煤炭是能源安全的基石，煤炭是工業(yè)的糧食，煤炭資源的開(kāi)采利用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾生活水平的提高，對(duì)工業(yè)的發(fā)展致關(guān)重要。但煤炭資源開(kāi)采后不能再生，且煤炭生產(chǎn)是高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，井下安全環(huán)境惡劣，特別是急傾斜煤層開(kāi)采，難度大、安全系數(shù)低。為了提高安全效益和煤炭回采率，改變井下安全環(huán)境，隨著煤炭工業(yè)的科技發(fā)展，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的總結(jié)、研究，井下采煤方法、采煤工藝不斷得到改進(jìn)更新。急傾斜煤層開(kāi)采技術(shù)也有新的突破，方法也較多。針對(duì)煤層情況，選擇合理采煤方法、采煤工藝是非常重要的。近年來(lái)急傾斜煤層采用柔性掩護(hù)支架采煤，已取得成功，得到了較好的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益。大河篆灣煤礦針對(duì)煤層賦存情況，多次論證，合理選擇八字型柔性掩護(hù)支架進(jìn)行采煤。

一、篆灣煤礦M5煤層賦存情況

該煤層屬穩(wěn)定煤層、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，煤硬度為1—1.5、采高變化不大、最大厚度2.2米、最小厚度1.8米，平均厚度2.0米，煤層厚度較穩(wěn)定。煤層傾角在45°—65°，平均傾角在55°，屬于高瓦斯礦井，煤層頂板為泥質(zhì)粉砂巖夾似層狀菱鐵巖，巖石硬度小，易破碎。偽頂厚0.2米—0.3米的泥巖，底板直接底為灰色泥巖，遇水易膨脹。

二、八字型柔性掩護(hù)支架的特點(diǎn)

1.柔性掩護(hù)支架機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，用礦工鋼焊接或用油壓千斤頂冷壓彎曲而成。篆灣煤礦根據(jù)煤層厚度，煤層傾角選用11號(hào)礦工鋼制成八字型掩護(hù)支架，設(shè)計(jì)寬度為2米，用鋼絲繩、木板，螺栓夾板將支架連成一柔性整體，將采空區(qū)與操作空間隔開(kāi)，人在掩護(hù)支架下作業(yè)，安全性高。

2.八字型掩護(hù)支架。采高h(yuǎn)可以在0.3米―0.5米范圍內(nèi)變化，以增大掩護(hù)支架下的工作空間高度。

3.偽傾斜柔性掩護(hù)支架工作面回采。支架裝好后直到工作面結(jié)束，不需支柱、回柱（而單體支護(hù)工作面存在），只需在移架后加頂柱，頂板回采垮落后推動(dòng)支架，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的頂板管理工作，減少了繁重的體力勞動(dòng)，安全可靠性增加，支護(hù)材料降低。

4.工作面通風(fēng)簡(jiǎn)單?；夭擅貉毓ぷ髅孀曰\(yùn)輸，同時(shí)也減少機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備。

5.偽傾斜柔性掩護(hù)支架。按煤層厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)制成，一次采全高，回采率達(dá)到90%以上，回采率高，噸煤成本低。

6.掩護(hù)支架安裝和拆除工作。在空間上能與工作面的正常采煤分開(kāi)，三者可以平行作業(yè)，互不影響，采煤工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)三班連續(xù)破煤，單產(chǎn)高，經(jīng)濟(jì)效果良好。

7.偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法將工作面傾角變緩。工作面?zhèn)蝺A斜長(zhǎng)度增大，巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，管理方便，工作面連續(xù)推進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)，搬遷次數(shù)減少，有利于安排工作面均衡生產(chǎn)，有利于發(fā)展采煤機(jī)械化。

8.不足之處。柔性支架的寬度在制作中已按煤層高度形成固定，對(duì)煤層采高只能在0.3米―0.5米范圍內(nèi)變化。

三、偽傾斜柔性掩護(hù)支架的安裝、回采、收尾

1.安裝。安裝前，進(jìn)行擴(kuò)巷、挖地溝，先將工作面回風(fēng)巷擴(kuò)至煤層頂?shù)装?，從開(kāi)切眼以外5米處開(kāi)始挖倒梯形地溝，地溝深度不小于0.8米，安裝支架第一根應(yīng)從距開(kāi)切眼以外3米―5米的地方開(kāi)始鋪起，其一端緊靠頂板，墊高0.2米―0.4米，使鋼梁與水平方向呈3度―5度，以便于支架、鋼絲繩連接，有利于支架下放。鋼絲繩、支架、方木用螺栓、柱夾板連接成整體，支架間距0.18米，每根支架必須用四根鋼絲繩連接起來(lái)。安裝工作沿走向推進(jìn)15米后，方將回風(fēng)平巷支架拆除，使上部煤矸垮落。保證掩護(hù)支架上有2米―3米厚墊層，以避免開(kāi)采過(guò)程中大塊頂?shù)讕r石垮落砸壞掩護(hù)支架，若墊層厚度小于煤厚2倍以下時(shí)，應(yīng)采用爆破方法強(qiáng)制獲取。為了防止掩護(hù)支架在下放過(guò)程中出現(xiàn)褶皺或變形，應(yīng)使煤矸垮落點(diǎn)距偽斜工作面上部拐點(diǎn)的距離經(jīng)常保持在5米以上，當(dāng)掩護(hù)支架安裝水平長(zhǎng)度達(dá)15米，就可以調(diào)放掩護(hù)支架，下放支架利用開(kāi)切眼來(lái)完成。

2.回采。在掩護(hù)支架下進(jìn)行破煤，隨著工作面的推進(jìn)，同時(shí)要在回風(fēng)平巷鋪設(shè)支架。在工作面下端掩護(hù)支架平位置撤出部分支架。掩護(hù)支架下采煤可采用爆破方式或風(fēng)鎬方式，采取放炮爆破，炮眼深度不超出支架的兩端為限。工作面爆破后，自下而上鋪設(shè)溜槽，煤由溜槽自溜到眼口下部運(yùn)輸巷裝車(chē)。隨著煤層的破落、清除，受頂板垮落推動(dòng)，掩護(hù)支架會(huì)整體受頂板垮落推動(dòng)，自動(dòng)下落一定距離，每次控制在0.8米―1米，操作人員應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)整，使掩護(hù)支架落到預(yù)定位置（篆灣煤礦頂板易垮落，易達(dá)到）。一般在采點(diǎn)用頂住來(lái)控制掩護(hù)支架下落，每1.5米支設(shè)一根。使它在工作面中保持平直，支架正常行走。

3.收尾。偽傾斜掩護(hù)工作面推至停采線前，在停采線靠工作面一側(cè)掘進(jìn)兩條收尾眼，兩眼相距8米―10米，沿傾斜每隔10米―15米用聯(lián)絡(luò)巷連通。掩護(hù)支架鋪設(shè)到收尾眼時(shí)，應(yīng)停止鋪架，利用收尾眼，撤出上端多余的支架，使支架下放到回采處水平位置。在拆出掩護(hù)支架過(guò)程中應(yīng)始終保持支架落平部分與運(yùn)輸平巷不少于3個(gè)溜煤眼相通。以滿足通風(fēng)、行人和拆架的需要，但最多不超過(guò)5個(gè)溜煤眼，避免壓力過(guò)大給拆除掩護(hù)支架造成困難。

四、柔性掩護(hù)支架回采易出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法

1.工作面支架走到煤壁，支架必須按規(guī)定的傾角沿煤層均勻下放。發(fā)生壞頂、啃底、趴架、走架等必須調(diào)整及時(shí)。

2.在回采中煤層變厚，煤質(zhì)變軟，易發(fā)生頂?shù)酌浩瑤?，造成支架失去支撐、懸空。利用支柱，撐木支柱及頂?shù)装蹇臻g，逐步將支架下放到正常位置。

3.操作及管理不當(dāng)。支架下放時(shí)產(chǎn)生扭斜，褶皺，使鋼絲繩受張力過(guò)大，繩卡松動(dòng)、脫落，致使支架扭斜受力不均。若發(fā)生斷繩后，必須立即停止采煤，迅速用8米―10米的短鋼絲繩和8―12個(gè)繩卡將斷脫兩端連接好。在生產(chǎn)過(guò)程中，要注意檢查繩卡，螺栓是否擰緊，嚴(yán)重時(shí)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行更換，盡量保全工作面采深一致。

4.工作面頂?shù)装迤扑榛蛎簩釉龊窕蛎嘿|(zhì)松軟。支架頂端的煤炭垮落后，支架頂部與頂板間會(huì)出現(xiàn)部分空隙，支架上部頂板側(cè)采空區(qū)矸石會(huì)大量竄入，或由于爆破時(shí)，崩壞地溝兩側(cè)煤幫和頂?shù)装?，必須用斜撐支住支架，用方木、木板、笆片做成假頂堵塞，防止繼續(xù)滑矸。

5.支架過(guò)斷層或破碎帶。當(dāng)遇有斷層，斷距大于1米，使煤層完全斷脫時(shí)，只能撤架，重新鋪設(shè)支架，若斷層斷距小于1米褶曲變化不大，可適當(dāng)挑頂、破底，借助于留頂煤或底煤，調(diào)大支架仰角或俯角。經(jīng)多次調(diào)整，可使支架處于正常位置。

6.支架過(guò)老巷?？梢圆扇〈蛄⒅睋沃螒铱罩Ъ芎推扑轫敯?，撤出巷道中損壞支架。利用煤矸填滿底板空隙作為假底，并注意加強(qiáng)管理頂板，使支架安全通過(guò)舊巷。

五、應(yīng)注意的問(wèn)題

1.在傾角為45°―60°，厚度不同的急傾斜煤層中用。掩護(hù)支架下放容易發(fā)生事故，要求具有較高技術(shù)及管理水平。

2.工作面上隅角煤壁在5米范圍內(nèi)。從0°平滑過(guò)渡到30度，嚴(yán)禁出現(xiàn)直轉(zhuǎn)角。

3.溜煤眼與工作面交岔處。眼口因壓力大支架易被壓壞，易發(fā)生冒頂，必須加強(qiáng)支護(hù)。

4.眼口處坡度應(yīng)與工作面坡度一致。這樣，以便推進(jìn)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生皺架。

5.工作面尾必須及時(shí)回拆或走架到位。防止眼口暴露空間過(guò)大不易維護(hù)，拆架前必須將支架固定并打好支柱，將下幫關(guān)好，防止竄矸。

六、結(jié)束語(yǔ)

柔性掩護(hù)支架，在煤層賦存穩(wěn)定、傾角和厚度變化較小、夾矸層較薄采用，既安全、又能使產(chǎn)量增大、噸煤成本較低，但柔性支架結(jié)構(gòu)固定，在下放過(guò)程中，對(duì)煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化適應(yīng)性差，對(duì)斷層，有夾矸的煤層推進(jìn)難道大。因此，柔性支架，必須選擇穩(wěn)定煤層，進(jìn)行開(kāi)采。