浅析山南井大倾角煤层回采工作面支护方式

曾祥辉

（江西花鼓山煤业有限公司，江西 新余 338019）

1 概况

山南井属江西煤业新余矿业公司花鼓山煤业有限公司，其南翼三采区D4煤层结构简单，有夹矸；煤层平均厚度2.61 m。煤层伪顶厚0～0.7 m；直接顶为粉砂岩，厚度1～2 m；老顶为细砂岩；煤层底板为黑色粉砂岩，厚度约10～30 m。煤层倾角35°～55°之间。 煤层顶板属中等冒落性的顶板。

3906 采面为山南井南翼三采区D4煤层首采工作面，走向长度530 m，倾向长度平均160 m。 根据两道施工情况看，煤层厚度2.5～4.5 m，倾角约为40°，顶板结构较好，部分地段带有夹矸。 因3906采面煤层倾角大，在选择工作面支护方式时，首先采用了柔性掩护支架支护，试用3 个月后未达预期效果；改用单体梁支护，使用效果较好，一直沿用至今。

2 支护方式的对比分析

2.1 柔性掩护支架支护方式

3906 工作面试采时采用了多边形柔性掩护支架支护。 架子沿煤层铺设，每米铺设8 架；架与架之间用4 根直径Φ21 mm， 长度20 m/根的钢丝绳配合通过六角螺栓和铁垫板将架子连接整体， 每隔1.5～2.0 m 打上一根单体液压支柱；架子的上臂靠近顶板插入煤墙体内，下臂插入煤层中间，上臂与顶板不留空，煤墙平直，不留伞檐[1]，见图1。 柔性掩护支架整体沿伪斜工作面法线方向推进。 工作面在推采过程中如遇构造或坡度较缓时会造成落架困难，且难以推进的困局。 此时，必须重新拆架，重新布置切眼安装， 因而对安全生产造成较大影响，且浪费资源。

图1 柔性掩护支架支护

2.2 单体梁支护方式

（1）采面布置

因采面倾向较长，中间补顺槽分上、中、下段错位推进，对采面开采更具安全、可靠性。 可防矸石冲倒顶梁，更重要的是防止蹿矸砸伤人员，见图2。

图2 采面布置

（2）采面支护布置

①支架布置

采用单体梁支护方式，支柱打成一直线，排距1 000 mm、柱距600 mm，偏差均不超过±50 mm；局部顶梁必须调平调直，减小上下起伏。 顶梁端面至煤墙距离不大于200 mm。 新暴露的顶板要及时支护。 支柱支设应垂直顶底板，迎山有劲，迎山角3°～5°，严禁单梁单柱出现，工作面支柱必须全承载[2]，见图3。

图3 支架布置平（剖）面

②顶板管理方法

该面采用全部垮落法管理顶板，最大控顶距为4 m，最小控顶距为3 m，放顶步距为1 m，正常情况下“见四放一”，见图4。

图4 支护剖面

③护顶要求及措施

a、工作面所有支架必须架设牢固。

b、支柱钻底量大于100 mm 时要穿鞋，初撑力不得低于90 kN，不足的进行二次补注液。所有支架必须有防倒措施，支柱间用专用防倒索连紧。

c、 煤层变化时， 必须及时更换适应采高的支柱，防止支柱超高或压死，活柱伸出量保留不少于150 mm。

d、 工作面顶梁架设平直， 梁小头垂直指向煤壁，梁与梁之间互相平行，过顶材料均匀排列。

e、每架棚竹帘不少于2 块、板皮不少于3 块、板皮过梁不小于0.1 m，护顶料横跨两梁，不得出现“一梁担山”现象，顶板破碎和漏掉顶处，必须用扁木、竹帘、板皮等接实护严。 严禁空顶，空顶处要超前挂梁或管理顶板，并补上临时支柱。

f、工作面采高不能超过2 m（铰接梁到单体底部），控制好采高，防止单体支柱受力不均倒棚。

g、采煤工作面坡度30°及以上地段，必须按一柱一档要求设置好地档；20°～30°之间的地段，按二柱一档要求设置好地档。工作面坡度超过40°时，靠近煤墙的两排梁要打齐撑筒。

h、采面较长，分上、中、下三段开采，不能同时对两段进行采梁作业， 必须错开距离和时间采梁，以确保安全。

i、采面防倒绳采用Φ20 mm 的麻绳，将单体液压支柱从下至上逐根缠绕，在麻绳的作用下形成一个整体，从而达到防倒的目的[3]，见图5。

j、扒煤时，工作面不能平行作业，禁止人员在扒煤段上下行走，防止蹿矸伤人。 需根据打挡情况分段放煤，不能一次性大量放煤，要控制好量，防止蹿矸冲倒单体。

图5 工作面防倒

3 分析对比

通过对山南井3906 采面大倾角煤层开采两种支护方式进行分析对比， 采用柔性掩护支架支护，工作面存在落架难，效益差，资源回收率低等诸多弊端；而采用单体梁支护后，采面正常推采，杜绝了另补切眼现象， 提高了采面单产和资源回收率，工作面单产由4 000 吨/月提升到8 000 吨/月，取得了较好的安全、经济效益。

4 结语

山南井在3906 工作面大倾角条件下采用单体梁支护方式较为成功，在顶板管理和支护方式采取了诸多有针对性的特殊措施，解决了工作面支护困难、产能低、资源回收率低等问题，效果明显，为同类条件下煤层开采提供了有益参考。