柔性掩护支架开采法在急倾斜煤层开采中的实践

摘 要：以淮南某矿251308工作面为例，从柔性掩护支架采煤法应用、应解决的关键问题和回采工艺等方面介绍了柔性掩护支架在急倾斜煤层开采中的应用。开采实践表明，柔性掩护支架采煤法回采工艺较简单，简化了工作面支护作业，取消了采空区放顶，降低了工人劳动强度，有助于采煤工作面综合经济效益的提高。

关键词：柔性掩护支架；急倾斜煤层；回采工艺；应用分析

1 工作面概况

淮南某矿251308工作面位于西五采区东翼，西起-480m西五石门，东至-480m四五石门东740m。该工作面上部为251306、241305工作面采空区，西部和东部分别为251307和241307工作面采空区，北部和南部为实体煤。受地质条件影响，风巷在-480m～-410m西五13-1煤生根眼煤眼以东500m段、机巷在煤眼以东400m段范围内煤层倾角65°～72°；风巷在煤眼以东500m至开切眼段、机巷在煤眼以东400m至开切眼段煤层倾角40°～57°。据工作面掘进资料可知，f25-01和f25-01断层附近煤层赋存不稳定，煤厚变薄；该工作面设计可采走向长度为700m，阶段垂高为33.8m；直接顶为均厚4.0m的灰～深灰色、薄层状砂质泥岩，老顶为均厚3.5m的灰～灰白色、厚层状细砂岩，直接底为均厚8.0m的灰～灰褐色、厚层状砂质泥岩，老底为均厚18m的浅灰～灰白色、厚层状石英砂岩。根据矿井开采经验，该工作面采用八字形柔性掩护支架伪倾斜开采。

2 采煤方法的应用

2.1 采场支护

2.1.1 支护材料的确定

根据地质说明书提供的煤厚，采场支架选用宽度为2.4m～3.0m的“ ”字型架料。具体选型见表1。2.4m和2.7m支架架下用3组钢丝绳连结，3.0m支架架下用4组钢丝绳连结，钢丝绳直径均为32～36mm。“T”字型螺栓的丝扣长度为60mm，直径为18mm。“ ”字型支架架下连接的钢丝绳必须错茬搭接，不得出现其中两组及两组以上钢丝绳同时搭接的现象。每组钢丝绳接头处搭接长度不小于2.5m，且任意两组之间错距不小于2.0m。

2.1.2 支架的安装

支架沿顶板摆设，安装时上肢超前下肢0.2m。支架架下钢丝绳必须保持完好，连接支架和钢丝绳时，必须拧到钢丝绳变形。安装支架时，顶板棚腿随支架安装而逐根回撤，并采用单根前探梁对回撤掉棚腿的棚梁进行临时支护。风巷超前支护架梁随支架安装向外回撤，一次回撤最多不得超过2.0m，并及时将回撤的架梁向外延接，确保超前支护长度不小于20m。支架安装时，上肢应与棚梁平行；支架安装后在支架上肢与棚梁之间采用木板或老料等接上劲，从而将棚梁托住。架内单体液压支柱应沿煤层走向支设，风巷平架长度不小于8.0m，不大于30m，压实碴不小于7.0m，老塘口距离架头1.0～3.0m之间。

2.1.3 支架的下放

当支架安装压实茬长度为15～30m时即可进行初次下放架子，在工作面架尾下放至机巷之前，架尾应保持3.0～5.0m的平架子，允许上翘角度不得超过15°，架尾至少保留2个眼，且不能同时出煤，确保一个小眼管理完好，余煤清理干净，供通风和上下人使用。工作面初次下放时，开切眼眼口（距离开切眼0～2.0m）作业人员必须佩带保险带，且生根牢固。架子正常推进时，工作面伪倾角保持在25°～30°之间，上拐点及分段放炮连接处，伪倾角可适当变大，但不得超过35°。严禁出现陡台阶。架子仰角保持在不大于煤层法线方向的10°。平架子地沟高度在1.2～1.5m之间，地沟顶板侧打一行单体液压支柱，沿走向间距不超过2.0m。如顶板破碎易窜矸时，必须将单体液压支柱间距缩小至1.0～1.5m，并用大板或老料将顶板腰背严实。

2.1.4 架头平架段及斜架管理

架头平架段浮煤杂物必须经常清理，顶板腰背严实，确保断面符合要求。上拐点顶板暴露处必须采用老料、大板等背实，防止大块煤矸片落伤人。人员进入工作面时，必须先检查支架内支柱及顶、底板情况，发现问题及时处理。架下设置牢固的扶手绳，方便行人使用。打眼前必须将自滑溜槽拴牢在架料上，在距离老塘附近（距离老塘口0.5～0.8m），上下各打一根支柱。如支柱损坏或缺少，应及时更换或增补，歪倒的支柱及时扶正并与支架打上劲。

2.2 应解决的关键问题

251308回采工作面范围内煤层倾角变化较大，对工作面回采影响较大，支架是否能够顺利下放是影响该工作面回采的关键。为确保工作面支架顺利下放，该工作面在-480m西五石门东600处至开切眼范围内施工了腰巷。工作面回采时，首先回采腰巷上段工作面，暂将腰巷下段工作面进行封闭，待后期进行回收。当工作面推至老开切眼位置时，若工作面煤层倾角可以满足支架下放条件时，则通过老开切眼将腰巷上方工作面支架下放至机巷；若此时工作面煤层倾角仍不足以满足支架下放条件时，则继续向西施工腰巷并每隔5.0～6.0m施工高眼贯通腰巷，继续推进腰巷上方工作面，直至煤层倾角满足支架下放条件时，则将工作面支架下放至机巷。

2.3 回采工艺

工作面伪倾斜柔性掩护支架下打眼、装药、放炮落煤→人工攉煤至自滑溜槽→刮板输送机运煤→架下支护→采空区处理。

在回采过程中，采用爆破落煤，人工攉煤至自滑溜槽的装煤方式，循环进度确定为1.1m。采腰巷上方工作面期间运煤方式为煤由腰尾第2部刮板输送机转至腰巷第1部刮板输送机，通过251308工作面老切眼（煤眼）再转至机巷第一部胶带输送机，经机巷第二部胶带输送机至-480m西五采区石门，通过-550～-480m西五13-1煤生根眼（煤眼）进入矿井总运出煤系统；工作面正常回采期间运煤方式为煤由机尾刮板输送机转至机巷胶带输送机，至-480m西五采区石门，通过-550～-480m西五13-1煤生根眼（煤眼）进入矿井总运出煤系统。

3 结束语

针对急倾斜煤层开采而言，柔性掩护支架采煤法回采工艺较简单，简化了工作面支护作业，取消了采空区放顶，大幅度的提高了作业人员的工作效率，降低了工人劳动强度。同时，所用柔性掩护支架拆装方便，可为作业人员提供较高的安全保障。此外，运用该柔性掩护支架采煤法时可减少大量坑木的使用，有助于提高工作面综合效益。251308工作面开采实践表明，运用柔性掩护支架开采急倾斜煤层是可行的，符合煤炭科学发展观的要求。当然，该开采方法也具有一定的局限性，如对煤层倾角变化适应较差，综合机械化程度较低，但仍不失为急倾斜煤层小型工作面开采的有效方法。

作者简介：徐良（1983，12-），男，湖北红安人，本科，助理工程师，2008年毕业于安徽理工大学土木工程專业，现从事煤矿开采技术管理工作。