伪俯斜柔性掩护支架不同架型间转换应用技术研究

代 丹 程麒龙

（重庆中梁山煤电气有限公司 重庆 400052）

伪俯斜柔性掩护支架不同架型间转换应用技术研究

代 丹 程麒龙

（重庆中梁山煤电气有限公司 重庆 400052）

本文针对伪俯斜柔性掩护支架采煤法的特点，通过在复杂地质条件下不同架型间转换，进一步拓宽其灵活性、适应性，使掩护支架的优势在矿井开采中得到进一步的推广使用。

伪俯斜掩护支架；架型转换；应用研究

1 前言

伪俯斜柔性掩护支架采煤法是适用于煤层倾角较大且赋存极其稳定的中厚煤层的一种开采方法，其最大优点是：①安全可靠——掩护支架有较强的整体性和坚固性，起到自然支撑顶板，减少顶板位移、防止冒顶沧碴事故；②经济——掩护支架可以重复周转使用，大量减少了开采成本；③员工劳动强度低——与单体液压支柱和倒台阶采煤法相比，生产中无顶板支护操作工序，支架起到自然支撑顶板的作用。其缺点：不适宜于煤层薄、构造变化大的工作面开采，导致工作面遇变化时出现多次开切收尾，既浪费了资源，又增加了生产成本费用。为此，在北矿14454-5工作面进行了不同架型间转换应用技术研究。

2 矿井概况

2.1 中梁山煤田属于二叠系龙潭组，呈封闭式背斜构造，煤层平均倾角在70～72°，地质构造复杂，断层发育，含煤10层，K6煤层不可采，K7、K8煤层局部可采，其余煤层均可采，可采煤层总厚度9.56m，薄煤层较多，分别采用了伪俯斜柔性掩护支架、倒台阶、伪俯斜短壁单体液压支柱三种采煤方法（注：由于倒台阶充填采煤法安全系数低、生产成本高，目前已禁止使用）。

2.2 伪俯斜柔性掩护支架在北矿井的使用情况

北矿早在90年代初期就使用了伪斜柔性掩护支架采煤法，使用的掩护支架架型为2.5m、2.2m、1.8m、1.3m、1.06m五种架型，在实际生产应用当中，若遇到煤层整体变厚，则采用留底煤或换大型号掩护支架重新开切回采，若遇煤层整体变薄，采用强制破土（岩石）或换小型号掩护支架重新开切回采。由此造成煤炭资源损失较大、补做工程掘进进尺多、劳动力和材料消耗大、生产成本增加。

3 转换架（过渡架）的由来

该工作面位于中梁山背斜西翼，140m水平-220m水平北西四石门-六石门之间，平均走向长270m，平均斜长72m，平均煤厚1.1m，上段K1K2煤层已开采，K3K45局部开采，下段K1K2K3煤层已开采完毕，从已开采的K1K2K3煤层来看，地质构造复杂，推断该采区现有3条断层，其中小于煤层倾角的逆断层2条，高角度重复逆断层1条，从上段K45煤层开采情况推断，该采区由于受沉积影响较大，煤层沉积不稳定，厚度在0.1～2.0m之间，另外回采过程中还将会遇到一些隐伏断层，都将会给开采带来较大影响。

煤层综合柱状图（图1）。

图1 综合柱状图

从工作面开切斜坡、眼子、进回风巷揭露的资料证实和资料推断，工作面开切系统以52m，进风巷以下30m范围煤层厚度0.05～0.6m，属于煤层薄化带、缺失带，该区域不可采。为了进一步探明构造，在C5以北布置了一条找煤斜巷，已探明在进风巷102～150m沿倾斜方向30m，走向48m范围内受沉积影响，煤层厚度在0.6～1.3m，平均煤厚1.1m，工作面其余区域煤厚均在1.0～1.5m；由于地质条件极其复杂，给开采方法的选择带来极大困难。采用伪斜短壁单体液压支柱采煤法，不但成本高，而且在厚煤区开采顶板安全管理难度大，加上员工的操作技能的差异，安全无法得到保证；而倒台阶已是重庆能源投资集团公司明令禁止的采煤法；只能采用伪斜柔性掩护支架采煤法开采，若采用1.3m掩护支架，薄化带开采需要大量破土岩石，推进缓慢，煤质差；又因K45煤层属于强发火层，对工作面的防火极其不利，为此，决定在该工作面首次进行不同架型间转换应用技术的研究，通过使用过渡架，实现不同架型间的转换，从而实现不同架型的掩护支架在同一工作面不同地质条件下的正常开采推进。

图2工作面布置立面图（1：1000）。

图2 K45采煤工作面开采设计图

1.3m支架、1.06m掩护支架开采剖面图（图3～4）。

图3 1.3m掩护支架开采剖面图

图4 1.06m掩护支架开采剖面图

3.2 过渡架设计参数图（附支架设计图5）

图5

3.3 过渡架在工作面的使用

3.3.1 过渡架的铺设要求

工作面由1.06m的支架转换成1.3m（或1.8m）架型的支架，过渡架依次由小到大顺序铺设，反之则由大到小顺序铺设。过渡架均采用双压板固定钢绳。

3.3.2 钢丝绳选型

根据过渡架的不同架型规格，由1.06m支架转换成1.3m支架采用直径21.5mm钢丝绳；1.3m转换到1.8m支架，采用直径24.5mm钢丝绳，通过实践证明，所采用的钢丝绳能够满足安全生产的需要。

3.3.3 过渡架段回采技术要求及注意事项

开切初采期，上部煤层厚度在1.1～1.4m之间，适宜铺设1.3m支架，下部煤层厚度在1.1～1.5m之间，决定铺设1.3m掩护支架进行开切；上下段在A点进行接架（在工作面接架在中梁山公司已经成功使用，在此不作阐述）；在接架前工作面下段超前上段2个循环进度，并在到达A点接架处位置时，将过渡架按由大到小的顺序依次铺设好，等待上段的支架沿斜坡下放到A点即进行接架工作。当工作面开采到220NWC6以北150m处（接近沉积薄化带前），根据掩护支架的下放轨迹（70度）掌握控制，从进风巷开始铺设1.06m掩护支架，保证在薄化带区域全部是1.06m规格的支架覆盖，当进风巷支架铺至220NWC以南52m处（已跨过薄化区），将1.06m支架再通过过渡架转换到1.3m规格的架型回采。

在过渡架段回采时，严格按照小架型支架的技术要求进行回采，采深控制在0.8～1.0m，支架紧贴顶板下放，当回采到过渡架下方时，当班必须开采过此段并将支架下放到位，不能在些处人为造成长时间的停顿，防止因钢丝绳受张力过大造成断绳现象，回采中必须是随采随放架，严禁形成大跨度地放架，施工单位每班要有专人负责检查钢丝绳，发现螺帽松动必须现场即时拧紧，如果发现有断丝等断绳征兆时，必须进行重新绑绳加固，保证回采安全。

4 应用效果及结论

4.1 经济指标比较

表1

4.2 应用效果

该工作面现已开采结束安全收尾，历时7个月，生产过程中开采顺利，未重新开切，减少了补掘系统工程量，提高了劳动效率，避免了工作面破岩石，减少了员工的劳动强度，提高了煤炭回收率，工作面月产平均达6400t，提高了煤炭质量，原煤灰分与上水平同一煤层比较下降了3.2个百分点，增加经济收入28.82万元，创造了良好的经济效益，事实证明，工作面在遇沉积和煤层赋存变化影响采用过渡架进行不同架规格架型转换技术，对矿井资源回收和提高煤炭质量效果较好。

4.3 结论

在同一工作面通过过渡架进行架型间转换技术应用，在中梁山煤电气公司矿业分公司北矿获得了成功，并得到了进一步推广使用。目前矿业分公司南北矿在开采伪斜柔性掩护支架采煤工作面过程中，依据地质部门提供的资料，可适时进行架型转换应用技术。

TD823

A

1004-7344（2016）03-0148-02

2016-1-10

代丹（1972-），男，工程师，注册安全工程师，本科，主要从事煤矿生产技术管理工作。

程麒龙（1979-），男，工程师，本科，主要从事煤矿生产技术管理工作。