俯伪斜柔性掩护支架采煤工作面技术的应用与管理

方旭华 张胜军

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司 重庆 400052）

俯伪斜柔性掩护支架采煤工作面技术的应用与管理

方旭华 张胜军

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司 重庆 400052）

由于传统支架结构复杂、操作困难、故障率高，而俯伪斜柔性掩护支架采煤法的应用，能够为采煤工程提高经济效益，具有技术、安全与效益上的明显优势。本文探讨了该采煤技术的应用，以及应用过程中相关问题的管理，以供参考。

俯伪斜柔性掩护支架；采煤；应用

引言

急倾斜煤层的开采施工中，俯伪斜柔性掩护支架采煤技术的应用较为广泛，该工艺具有技术含量高、适应性强、安全系数大、劳动强度低、煤炭回收率高等优势，为采煤作业解决了许多困难和问题，对采煤作业效率和安全都具有不小的影响，而通过俯伪斜柔性掩护支架采煤工艺，能够进一步提高煤矿井下作业高效安全性。

1 俯伪斜柔性掩护支架采煤工艺

1.1 基本原理

急倾斜煤层的基本性质一般都不太稳定，而且煤层条件较为复杂，在开采作业中形成较大的作业难度。由于煤层作业面的倾角很大，支护支架所能提供的支撑力较小，因此需要对支架可靠性进行全面考量，目前常用的技术为俯伪斜柔性掩护支架采煤法。

该方法的施工技术原理，是将开采工作面，设计布置成伪斜直线，通过利用一定的结构部件形成掩护支架，实现对回采工作空间的遮掩，从而保证开采施工不受空间顶部冒落碎石的影响。俯伪斜柔性掩护支架采煤法，是我国在开采急倾斜煤层过程中广泛应用的，具有经济合理、安全可靠、操作简单等特点的煤矿采煤工艺。

1.2 使用条件与优缺点

1.2.1 适用条件

俯伪斜柔性掩护支架适用于煤层的赋存条件较为稳定，采空区的水患问题不严重，煤层的倾角通常在40°以上，而煤层的厚度则超过1.2m煤矿开采。

1.2.2 优点

①该支架的架设为集中一次性投入，一套支架能够反复使用，即便出现损伤也容易进行加工修复；②该支架的采煤法开采技术和工艺相对简单；③相较于其他的急倾斜煤采煤法，此方法所需要的辅助巷道少，也不要求高掘进率，从而有效缓解了通风管理问题；④不需要管理采空区，解决了急倾斜煤层顶板难以管理的问题；⑤降低了工人的劳动强度；⑥煤炭的回采率高；⑦可以实现连续均衡生产，且维持较高的产量；⑧作业人员可以在掩体中进行作业，这样保证了安全性；⑨坑木的消耗较少。

1.2.3 缺点

①这种采煤法比较难以适应煤层的赋存条件会发生较大变化的工作面；②其作业的空间较为狭小；③支架的后方容易出现漏风，对于瓦斯的管理较为困难；④粉尘较大；⑤工作面如果出现水患，不容易进行治理；⑥对于煤质的管理难度较大，不便于进行工作面选矸；⑦火药雷管的消耗高。

2 俯伪斜柔性掩护支架采煤方法的应用

2.1 施工关键要领

①伪斜坡的坡度通常控制为30°左右，其上下误差不超过3°；②为确保柔掩支架整体均匀推进，每班开帮进度、开帮长度应根据现场情况决定；③打眼角度和深度，需根据支架情况调整，放完炮后，工作面煤壁成地沟形状，架头紧扣煤壁，架脚悬露；④柔掩支架应紧贴顶板推进，若煤层较硬可以留顶煤开采，宁爬勿仰；⑤初采期间严禁放底煤或顶煤，确保支架后有足够的垫层；⑥风道编架必须挖掘地沟，以确保上出口断面和工作面与风道交岔口圆弧过渡；⑦杜绝工作面多眼段开采，便于煤壁管理、支架管理、放炮管理、通风管理。

在城市规划中，公共空间和房屋政策是城市规划的重要组成部分。但是这两个方面的规划，都忽视了文化发展对多样性的需求。首先，在大规模建造的“文化创意产业软件园区”、“陶瓷文化园”“旅游产业园”这一类公共区域时，无形中剔除了产业的多样性，将文化产业与其他行业用地域边界物理隔离，使许多文化创意即无法与其他行业相融合，也无法与城市人群共享。其次，在上个世纪90年代城市内部“大亭子、大公园、大广场”等公共空间的建设过程中，往往忽略城市不同区域人口密度、人口结构，使得许多公共用地只能服务一类人群，作用不强。

2.2 俯伪斜柔性掩护支架采煤工艺的实际应用

2.2.1 采煤工程概况

某煤矿可开采作业煤层基本属于中厚煤层和急倾斜煤层，主要的开采煤层有C1，C3以及C5，其中C1的平均煤层厚度在1.06m左右，C3的平均煤层厚度在0.82m左右，C5的平均煤层厚度在1.90m左右，三个煤层的平均作业倾角为78°。

在该煤矿的开采过程中，应用了俯伪斜柔性掩护支架采煤工艺，不仅使得回采效率大幅提升，还有效降低了作业量，削弱了瓦斯事故的风险使煤矿开采逐步转向集约增产、经济高效的现代化作业。

2.2.2 实际应用

（1）回采。该煤矿的回采环节主要包括了落煤、铺设溜槽、安装支架、下放支架以及回收支架等流程，作业面的具体布置如图1所示支架移动轨迹线。根据采煤作业面布置就可以看出，俯伪斜采煤工作的倾角由原本的 78°左右，减小到 30°。

图1 采煤作业面布置示意图

（2）落煤。落煤作业一般是在煤层上爆破打眼，然后进行采煤运输的施工方式。实际施工中，要求在俯伪斜作业面上布置铁皮溜槽，使采出煤块可以自动下滑，并保持作业面与地面呈30°角。

（3）支架安装。安装支架可以分为制作和安装两个环节。

①制作环节，掩护支架的基本形式主要是钢丝绳和钢梁组成的，目前有部分煤矿企业对该技术进行了改进，创新开发出了液压掩护支架，但是实际应用和效果还需要进行验证。在该煤矿，主要使用了11＃工字钢进行支架制作，基本形状主要有“7”型和“C”型其中在C1和C3煤层主要使用了“7”型支架，而在C5煤层主要使用了“C”型支架。

②从采煤作业区域的边界处进行切眼时，可以对回风顺槽进行增扩，使其断面达到设计要求。完成增扩之后，应该在回风顺槽中及时架设掩护支架。由于煤柱的冒落，在形成2～3m厚度的岩石层之后，可重新调整支架，使其与水平面的夹角为30°，在完成以上程序后，即可进行回采施工的准备工作。回风顺槽的掩护支架采用的是“C”型支架，其具体的布置形式如图2所示。

图2 回风顺槽掩护支架布置示意图

③此处回采作业的作业面应该按照30°俯伪斜角进行推进，直到架头下停止采煤作业。该过程应当在掩护支架的保护下进行。顶板使用全部陷落法进行管理，采空区使用掩护支架进行分割。值得注意的是，作业面上的掩护支架向前推进的同时，回风顺槽上的掩护支架需要不断进行接长，而作业面下方的掩护支架则需要不断进行拆除，并且将拆除的掩护支架从溜煤小眼中下放到运输顺槽，然后将其装入材料车，再通过轨道运输到上方回风顺槽。

在作业面尚未达到终采线时，需要在作业面一侧开掘收尾眼，眼距为10m，并且在俯伪斜面使用联络平巷在20～25m的范围内进行连通，当回风顺槽不再需要接长掩护支架时，就通过收尾眼下放支架，最后在采煤作业完成后拆除全部掩护支架。

3 俯伪斜柔性掩护支架采煤施工问题的管理

3.1 采面参数的确定

俯伪斜柔性掩护支架采煤法的使用中，对于施工采面参数的选择，受到原采区的开拓系统布置所限制，采面段的高通常在30～60m之间，最大段可以高达110m，斜长在220m以上。区段高将会决定采煤工作面的长度，而工作面长度则需要依据实际的开采条件、生产要素以及管理水平等各方面因素进行确定。例如：断层问题，煤层赋存状况，开采队伍素质，工作面水文条件等。如果工作面的段高难以调整，还可以适量增加与采面反向斜坡之间的角度，达到调整工作面斜长的目的。通常情况下，要求工作面的斜长为1个圆班走1个正规循环。

3.2 上隅角瓦斯超限管理

当该支架采煤工作面的长度增大时，将有利于进行多点开采，提高工作面单产，但同时也可能导致上隅角出现回风瓦斯超出限值的状况。造成这种状况的原因主要是以下几点：①铺设于支架上的垫层，出现局部的偏薄或放空，导致采空区漏风，从采空区带出大量瓦斯；②由于采面较长、采煤点较多，破碎煤体会释放出大量的瓦斯；③由于工作面长，煤层中会释放许多瓦斯。

针对这种情况，需要在采面风巷的每30m掘顶板石门，设置抽放钻场，使用钻机向工作面采空区的打顺层进行钻孔，抽放瓦斯。注意使钻孔平行于煤层，并布置在煤层开采后所形成的顶板裂隙带内，如果超过采面上拐点l0m以上，且风巷中钻孔可以沿着煤层顶板，顺层上斜、下斜进行布置（见图3），即可有效解决风巷和上隅角瓦斯超限的问题。

3.3 工作面作业空间控制

图3 柔性掩护支架采面及抽放钻孔布置

加大工作面的斜长后，将会延长工作面的循环时间，下段支架的压力长时间作用于煤墙，并反复遭受放炮震动和支架运动多向力作用，导致工作面下部段作业空间变小，不利于通风、行人和下煤。应当以每大班1个循环的作业方式，来确定工作面伪斜长度，利用超前掘反向伪斜坡，划分工作面，这样既能够解决以上问题，还有利于多点采煤的实施，提高单产。

3.4 工作面涌水问题管理

在急倾斜的裸露半裸露地段、松软煤层等，非常容易出现抽冒，造成地表塌陷，致使大气降水通过陷落坑，进入采空区的工作面，对工作面采煤生产和煤炭的运输产生较大影响，在管理不当时，易造成煤泥流事故。针对这种情况，目前采取的办法是事先分析煤层的松软易抽冒情况和煤层顶、底板情况，在布置工作面时，应当适当在机巷往风巷中，设置与工作面的推进方向相反的下煤斜坡，斜坡间距由工作面煤层的厚度、涌水大小等因素来决定，一般为1个小班推进作业工作面长度，即30～40m。3.5采面收作系统布置与方法

采面收作通常受地质条件影响，通常采用的收作办法均需要挖掘很多巷道和斜坡，因而维护困难，施工难度大，危险性高，增加开采成本。目前新研究出来的收作技术是无眼收作，即是在收作位置，设置底板岩石斜巷，一定距离揭开煤层，布置与工作面反向的平缓斜坡，随工作面的推进在平缓斜坡中装支架，以解决收作通风系统和支架下落问题，克服了松软煤层易抽冒引发的不安全隐患，少掘巷道降低了掘进率和支架受积压的问题。

4 结语

俯伪斜柔性掩护支架采煤技术由于其施工、质量、效益等方面的优点，得到了广泛的应用，而在实际运用过程中，必须注意加强对于工作面操作环节的管理，严格进行质量管理，规范操作，从而达到确保采煤工程安全可靠的目的。

[1]柴 伟.伪倾斜柔性掩护支架的末采收尾方法[J].煤，2010（7）：89～90.

[2]陈浩.俯伪斜柔性掩护支架采煤工作面有关参数计算[J].云南煤炭，2012（1）：59～63

[3]孙贵仁.急倾斜煤层的几种开采方法及发展趋势[J].中国科技博览，2011（13）：15.

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