六盘水市能源局
摘要：煤炭是工业以及世界发展的动力重要来源。而煤炭的来源主要是依靠对矿区地下进行开采，同时因为开采是在矿洞中进行，所以采煤技术对煤矿的开采影响极大。伴随着煤炭企业科学技术和装备发展，高产高效综采工作面、矿井层出不穷。本文重点就伪斜柔性掩护支架采煤法在煤矿中的应用进行了简要的分析。
关键词：伪斜柔性掩护支架；应用技术
一、引言
伪斜柔性掩护支架采煤法是我国目前开采急倾斜煤层的主要方法之一，而该煤矿的主采厚煤层，由于-230m水平18#煤倾角较小、煤层较厚，这种情况下使用柔性掩护支架采煤法在国内无成功的经验可借鉴。经该矿多年的生产实践证明：煤层倾角的大小对伪斜柔性掩护支架采煤法有很大的影响，当煤层倾角小于55，支架容易切入底板，下放较为困难。单腿助单腿支撑实现支架在大顷角煤层（35o～55o）的顺利下放。根据《煤矿支护手册》关于柔掩架型选择认为：支架宽度为煤层平均厚度1m。长将架宽定为2m，采用柔掩侧向放煤技术解决了厚煤层一次采全高的问题。
二、煤矿的地质状况
煤层赋存条件：-230m，水平18#煤为单层结构，厚度较稳定，平均4m，倾角平均45o。伪顶为厚0～0.8m较软炭质岩，随采随落；老顶为厚15～20m砾岩；直接顶为厚25m左右粉细砂岩；底板为厚20m左右的粉砂岩，夹煤线2～3层。地质构造：在本区内，东三西至中背斜轴煤岩层走向在165o～190o之间，东三东至超龄向斜轴煤岩层走向在90o左右，倾角43o～85o，在两侧边界中背斜和超龄向斜轴附近煤岩层可能倒转，岩层受挤压比较破碎。
三、伪倾斜柔性掩护支架采煤法
伪倾斜柔性掩护支架采煤法的特点是回采工作面成直线形，按伪倾斜方向布置，沿走向整体推进，掩护支架是柔性的，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。
（一）巷道布置
岩石底板巷掘反眼到见煤点，向同一方向掘进若干条煤巷上山（即溜煤斜坡），各山之间用若干条煤层斜坡联络，煤层斜坡间距为20～30m，上山与斜坡的坡度均为23o，形成回采条件。在边界溜煤斜坡上向反方向掘进安装柔掩护工作面，其它溜煤斜坡与柔掩工作面掘透。
（二）支架架型设计
支架的架型设计既要考虑到适应煤层倾角、厚度的变化，便于支架下放，又要考虑尽量提高煤炭回收率和支架在以后工作面的重复利用，还要考虑到工作面支架下要有足够的空间，便于工人操作。根据本工作面煤层赋存情况和产状及顶底板岩性，架型采用11#工字钢加工而成的“八”字型2m的矿制柔性掩护支架。
（三）回采工艺
伪倾斜柔性掩护支架采煤法的回采工艺主要有支架安装、支架的下放以及支架拆除三个环节。正常回采时工作面倾角23o，沿煤层伪斜布置，沿走向推进。正常回采期间主要有3项工作同时进行：在区段回风平巷内不断接长掩护支架；在工作面下端不断拆除掩护支架；在工作面掩护支架下采煤。掩护支架工作面目前一般采用爆破落煤，所以掩护支架工作面采煤包括打眼、装药、放炮、铺溜槽出煤和调整掩护支架等工作。
四、伪斜柔掩支架采煤技术要点
（一）单腿支撑迈步柔掩支架分析
根据本工作面煤层赋存情况，该面采用支撑式柔性掩护支架。单腿支撑式掩护支架的形式是在支架走向钢粱上每隔1m支设一棍柱（即单腿支撑支柱），将架体提起，下肢悬空，以支点为轴，在矸石压力作用下，支架下移，上肢端头移向顶板，借助单柱支撑，在煤层倾角为40o～50o时实现柔性掩护支架的迈步式下放。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆掩护支架下放的过程运动轨迹：工作面地沟眼偏煤层底板一侧布置，爆破后铺溜槽先出底板一侧的煤，挂溜槽后用长把工具除掉顶板一侧煤帮（顶煤硬时爆破或用风镐放落）。支架顶端失去支撑时，在架后采空区矸石的推动下，单腿以下支点为圆心，顶起支架转动一个角度，直到支架顶端靠到煤帮上，到达指定位置，支架下端和单腿支撑于指定点。再去掉单腿，掩护支架下端落到底板上，居指定位置下落到指定点，最后适当清理上端煤壁、调整支架，使其上端由起始点到最终点，使支架在最终的状态与下放前相同，再支单腿，这样就完成了一次迈步式下放。
（二）柔掩侧向放煤技术
（1）利用扒煤原则使柔掩工作面支架的下肢逐步扬起，并在下肢上每米打一根木支撑来保证支架的稳定，沿工作面伪倾走向每隔5m布置一个侧放煤口，宽2m，并在放煤口挡好封塘木。
（2）工作面每推进三循环（即溜煤斜坡下推63m）便开始在沿着工作面靠实体煤-侧煤帮部开一放煤口，进行一次侧放煤。第一轮放煤将煤量放出60％，第二轮将煤量放出40％左右，为了提高回采率。可在2个放煤口之间，增开一放煤口将原来两放煤口之间的“死煤”进行补放。在回采过程中，要确定合理的放煤步距。首先，认为放煤理论与金属矿的放矿理论相似；其二，认为煤的塌落是一个椭球体；第三，设定放煤方案，即单轮顺序放煤、多轮顺序放煤、单轮间隔放煤。在放煤实践中，放煤步距逐次定为12、15、2.0、3.0m等。经试验认为：每采两个循环即放煤一次，放煤口间距5.0m，每口最多放煤量300t。
五、生产中主要问题及处理方法
（一）支架挂顶或啃底问题
如支架已挂顶阻碍了支架下放，可用打眼放炮崩去顶板岩石，并使嵌入顶板一端的下放步距大于另一端，控制下放步距，架子恢复正常；如支架已啃底阻碍了支架下放，可用打眼放炮崩去底板岩石，并使嵌入底板一端的下放步距大于另一端，控制下放步距，架子恢复正常。
（二）窜矸问题
发生窜矸事故的处理方法：把窜矸处的空洞用笆片或木料堵上，并采取相应的措施，使支架在下一循环下放时落实在顶底两帮的煤台上。若为钢梁间窜矸，可根据具体情况，用笆片、木料或型钢插堵并用铁丝固定。如果架端空洞面积较大除用笆片、木料堵塞外，还可以每间隔一定距离用木梁或点柱支撑。
（三）顶底板凸起不平问题
当支架上肢切到顶板或遇到顶板突然凸起时，支架落架困难，此时，采用的处理方法为：先用千斤顶向底板方向顶架，然后打一加强支柱支撑下肢，再用煤电钻破掉凸出的顶板，慢慢落架使支架达到正常工作状态。当支架下肢切到底板突然凸起时，先用千斤顶向顶板方向斜顶架，使下肢离开底板，然后用加强支柱支撑上肢，再用煤电钻破掉凸起的底板，或用导链拉下肢，慢慢落架，使之进入正常支护状态。
（四）断绳故障与绳头抽头处滑移
处理方法：用一根10m长的钢丝绳加固在断绳或绳头滑移处，两边各用3～5个绳卡子卡紧。
六、技术经济效果分析
该矿主采区全部是急倾斜和大倾角煤层，煤层变化大、褶曲多，给煤炭的采掘工作带来众多困难，长期以来，一直延用陷落法采煤，回采率较低，大倾角厚煤层的回采问题没有得到根本解决。经过几年来的现场生产实践，表明柔性掩护支架采煤法和侧向放煤技术相结合、利用单腿支撑迈步的采煤方法是开采大倾角厚煤层一个新的、有效的采煤方法。它打破了传统的单一俯伪斜柔性掩护支架式开采的框架及巷道布置方式，建立起新的采煤系统，即在一个采区内应用二种 采煤工艺、采煤方式进行合理的巷道布置和开采。这种采煤方法不仅简化了回采巷道布置与运输系统，降低了巷道的万吨掘进率，其万吨掘进率仅为245m（陷落法为465m）。提高了资源的回收率，其回收率达到93.8％，与陷落法相比提高了25.8％，提高了单产。
七、结语
通过单腿支撑柔掩支架采煤法成功地解决了支架在大倾角煤层中顺利下放的问题，具有很好的适应性；利用柔掩侧放煤技术解决了厚煤层一次采全高的问题，有效地回收煤炭资源，通过井下生产实践，表明单腿支撑柔性掩护支架采煤法和侧向放煤技术相结合是开采大倾角厚煤层一个新的、有效的采煤方法。
论文作者:丁勇
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/27
标签：支架论文; 煤层论文; 掩护论文; 工作面论文; 倾角论文; 柔性论文; 底板论文; 《基层建设》2016年9期论文;