煤矿开采应用伪倾斜柔性掩护支架技术要点分析

煤矿开采应用伪倾斜柔性掩护支架技术要点分析

柏林昆

红河州泸西县煤炭工业管理局652400

摘要：煤炭是工业产业的黑色血液，推动着社会生产向前发展。它主要埋藏在地表以下，需要进行地下开采，但是多数煤炭资源埋藏较深，多采用地下挖洞开采，开采难度大危险系数高，所以煤炭开采技术很关键。

关键词：伪斜柔性掩护支架应用技术

1、急倾斜煤层开采的主要特点

1.1急倾斜煤层的构造复杂,断层和褶曲多,煤层厚度变化较大,开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此,开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井。

1.2急倾斜煤层的倾角大于岩石安息角,采煤工作面采下的煤能自动下滑,从而简化了工作面的装运工作,但下滑的煤和矸石容易冲倒支架,砸伤人员,急倾斜煤层和围岩的节理发育,初次来压和周期来压与不明显,易发生无预兆的大面积突然冒顶垮落,造成顶板事故,给生产带来一些不安全因素。因此,生产的不安全因素多,安全性差。

1.3急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小,而沿倾斜作用的分力大,煤层开采后,煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落,支架稳定性差,易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。

2、急倾斜煤层开采技术存在的问题

总的来说,目前我国急倾斜煤层开采方法中不同程度地存在很多问题,这些问题主要表现在以下几个方面:

2.1煤炭损失率高。主要存在于那些采落的煤炭与采空区冒落矸石无隔离设施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、仓储式等。这些采煤方法的煤炭损失率有的高达40%-50%,与此同时,生产的煤炭往往有较高的含矸率。煤炭损失率高,不但给煤炭自燃创造了条件,而且浪费资源,缩短矿井寿命。

2.2巷道掘进率高。这些问题主要表现在斜坡式、小分段爆破和沿倾斜推进的掩护支架等采煤方法中。这些采煤法,有相当大的一部分巷道是在支承压力带内掘进和维护的,维护这些巷道的工作量很大。掘进率高,增加了巷道掘进维护的费用,影响工作面的接替,给通风管理工作造成困难。尤其在有冲击地压危险的煤层中,巷道对煤体切割过多,增加了冲击地压的危险。

2.3通风条件差。这一问题,大部分急倾斜煤层采煤方法都不同程度地存在,而斜坡式、小分段爆破、仓储式和长孔爆破采煤法尤为严重。这些采煤方法中,通风系统复杂,有的采煤工作面为独头通风,工作面风流中,煤尘和瓦斯的含量较高,对工人的健康和安全危害较大。

2.4工人劳动强度大。这是所有急倾斜煤层采煤方法共同的缺点,由于煤层赋存条件的限制,急倾斜煤层中大部分巷道和工作面坡度大、空间小,工人在工作面落煤、支护、运料、行走均十分困难,劳动强度大。

2.5开采效益差。与倾斜或近水平煤层比较,急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低,而且成本高、煤质差,因此,这类急倾斜煤层矿井规模小、效益差。

3、采煤法伪倾斜柔性掩护支架

随着采深的不断加大，煤矿的回采区域接近井田向斜轴部，煤层倾角越来越小，至三水平后，煤层平均倾角约50°左右，用八字形钢梁组成的柔性掩护支架来开采，在工艺措施不改进的情况下越来越困难。

3.1巷道布置

对于采煤工作中的巷道布置是采煤工作的第一步，通过从岩石底板处反眼能看到见煤点，顺着同一方向挖掘出多条煤巷上山，这就是溜煤斜坡，每个山之间都用煤层斜坡联络，一般情况下，煤层斜坡的间隔为25米左右，而坡度则在23度即可，这样才能达到回采条件。

3.2支架架型设计

在整个采煤工作中，支架起着很重要的作用，它关乎整个采煤工作是否安全稳定的进行。通常支架的选择不仅要考虑到煤层角度、厚度变化，还需要考虑煤的回采率和支架的重复使用率，以便于降低成本，提高经济实用度。对于支架下方的空间，也需要合理安排，因为这是工作人员工作的位置，要考虑其人身安全和工作时的顺利操作。

3.3回采工艺

支架安装、支架下放和支架拆除共同组成伪倾斜柔性掩护支架采煤法，这些方法在回采技术中缺一不可。在工作时，工作面的倾斜度很重要，要把握好，通常在23度，工作面一般依据煤层面来布置，向着一方逐渐推进。在回采时，往往三项工作共同进行：掩护支架必须不断的接长，不能使其变短、工作面的下段还要同时拆除掩护支架、最后就是在掩护支架下方进行采煤工作了。掩护支架工作面的采煤一般选用爆破落煤的方法，基本步骤包括打眼、装药、放炮、铺溜槽出煤和适当调整掩护支架。掩护支架关系着工作人员和整个采煤项目的安全，所以一定要格外注意。

4、伪斜柔掩支架采煤技术要点

4.1单腿支撑迈步柔掩支架分析

通常，不同煤层的储存情况不一样，所以在开采时往往方法就各不相同，对于本文中煤层的储存情况来看，一般选择支撑式柔性掩护支架的方法进行。单腿支撑式掩护支架是在支架往钢梁方向每米处设立一根棍柱进行支撑的形式，在支撑时，将架体提起，下肢悬空，在矸石的作用下移动支架，上肢端头则作用于顶板，在这些棍柱的支撑作用下，达到预期的效果。

一般情况下，掩护支架下放过程都是类似的，其运动轨迹是：对于工作面地沟眼一般放置在偏向于煤层底板一侧布置，等到爆破完成后，底板一侧的煤最先顺着铺溜槽出来，最后在用工具将顶板的煤清理出来。当支架的顶端没有支撑时，矸石就起着推动作用，以单腿支点为圆心，转动相应的角度，以便于支架顶端与煤帮衔接，防止煤漏出，等到规定的位置后，支架下端和单腿就定于规定的位置。接着，去掉单腿后掩护支架就落到底板位置，进一步到指定点的位置，最后就是适当的清理工作了，把上端煤壁位置清理一下，支架适当的调整一下，使起始点和最终点能衔接紧密，也就是与下放前相同，这样就完成了整个下放过程。

4.2柔掩侧向放煤技术

柔掩侧向放煤技术通常是利用扒煤原则来进行的，其使工作面的支架下肢逐渐升起，在每米处打下一根木头起到相应的支撑作用，保证整个支架的稳定，沿着工作面每五米处都要布置一个侧放煤口，煤口往往宽两米，放煤口一般还要挡上封塘木。

当工作面的溜煤斜坡下推到六十三米时就会进行一次开放煤口的工作，通常放煤口的位置在实体煤-测煤帮部的位置，这就实现了一次侧放煤。放煤的数量并不是一次就放完，而是第一次先放出煤量的百分之六十，然后在将剩余部分放出。为了提高采煤的数量，可以在每两个放煤口之间加一个放煤口，这样可以实现放出更多的煤，防止浪费。回采也是需要一定的技巧，一般回采时，要规定合适的放煤距离。第一、放煤理论和实践与金属矿的放矿理论类似；第二、煤的塌落与椭球体相似；第三、在放煤前，要合理设定相关方案，不能盲目的放煤，通常放煤方式有单轮间隔放煤、多轮顺序放煤和单轮顺序放煤。

5、生产中主要问题及处理方法

5.1支架挂顶或啃底问题

在煤矿开采中会有许多问题，支架挂顶则就是一个。通常支架挂顶会影响支架的下放，这时就可以用打眼放炮崩去顶板岩石的办法，但是要求顶板的一端下放的距离要大于另一端才可以，下放的距离控制的好坏会影响架子的恢复情况。对于支架啃底导致支架无法下放的情况，依然运用此方法，但是此处是崩去底板岩石，并且底板的距离要大于另一端，才能使架子恢复正常。

5.2窜矸问

窜矸问也是煤矿开采中的常见问题之一，遇到这种情况解决办法如下：对于窜矸处出现的空洞可以用木料或者其他可用的东西填堵上，根据具体情况采取相应的办法。对于钢梁间的窜矸，在用木料堵住后还需要用铁丝固定。对于架端空洞较大的情况，空出面积除了用木料堵住外还需要在一定间隔用木柱进行支撑。

6、技术经济效果分析

就目前而言，许多矿区的开采工作都较为困难，这正是因为大多数矿区都采用大倾角煤层和急倾斜煤层，这两种煤层的变化较大，褶曲也较多，在挖掘煤资源时，较为困难，而这些年在采煤中，都采用了陷落法这种回采率较低的办法，所以一直以来，煤资源的回采问题都没有一个有效的解决办法。近几年，柔性掩护支架采煤法有效的解决了这样的问题，它与侧向放煤技术相结合，依靠单腿支撑进行采煤，这是一个新型的、效果良好的采煤方法。这种新型的采煤方法打破了传统单一的采煤技术，给采煤工作人员的工作带来了极大的便利。这样一种新的采煤方法具有先进的采煤系统，通过一个采区建立两种采煤工艺，采煤方式也进行了合理的布置，对开采工作的顺利进行具有重要意义。这种方式的推出不仅加强了工作人员的人身安全，而且在整个设备和系统中也大大降低了人力物力，进一步提高了资源的回收和煤的开发。

7、结束语

总之，煤矿产业是我国目前的重要资源，对我国的发展具有重要意义，所以合理的开发利用煤矿产业能有效推动我国的经济发展。所以利用柔掩侧放煤技术与单腿支撑柔性掩护支架采煤法相结合，有效解决了传统的采煤技术带来的不便之处，为我国的煤矿产业的发展带来一个新的阶段。

参考文献：

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[2]荀智,伍开雄.伪倾斜柔性掩护支架采煤法在同心煤矿应用的可行性分析[J].科协论坛(下半月).2010(01)

[3]川煤改进柔性掩护支架采煤法[J].中国矿山工程.2015(05)