薄煤层、大倾角煤层采煤方法

薄煤层、大倾角煤层开采技术的探讨

矿业集团孔煤矿

2004年8月13日

薄煤层、大倾角煤层开采技术的探讨

前言

倾角在35°以上的倾斜煤层，安全开采是国外采矿界比较棘手的问题，由于其在开采煤层中产量比例很小，国外研究得比较少，加之又有特殊的矿压显现，使其管理复杂，采煤方法的选择是一个难题。

我矿目前可采与局部可采煤层13层，总厚度约22.93米，其中稳定煤层2层C 13、B 9b 厚8.13m,占可采厚度的35.46%，较稳定煤层4层B 11b 、B 8b 、B 7b 、B 4b 厚8.05m,占可采厚度的35.15%，不稳定煤层4层，B 11a 、B 9a 、B 8a 、A 1厚5.0m,

占可采厚度的21.81%，极不稳定煤层3层C 12、B 10、A 2（A 3）厚1.75m,占可采煤

层7.63%，含煤系数为6.32%。煤厚仅C13、B11b 两层煤是中厚煤层，其余煤层均属于薄煤层，所有煤层倾角均在35°以上。

我矿于1958年建井，1960年投产以来，采煤方法的选择始终是一个难题。我们曾采用过的水平分层假顶、老回煤、倒台阶及坑木支护的长壁、柔性掩护支架等采煤方法，因煤炭资源回收率低、掘进率高、通风安全差、易发生瓦斯积聚和火灾事故、单产低、坑木消耗大、安全条件差、易使顶板抽冒推垮、窜矸堵面等缺点。另外，我矿煤层顶底板基本上为粘土岩，性软易破碎，给顶板管理带来诸多困难。柔性掩护支架采煤法，受煤层倾角限制，煤层倾角小于50°时，架子难以下放。为此，我矿近几年大胆地在大倾角、中厚煤层工作面使用悬移支架放顶煤工艺；在次急倾斜煤层中应用柔性掩护支架采煤工艺；在近距薄煤层群采组合钢梁联合开采，采一层煤放两层煤；取得了较好的安全经济技术效果。

第一部分：悬移支架放顶煤在大倾角、中厚煤层中的应用

大倾角、中厚煤层悬移支架放顶煤在孔公司井-440mE4C13工作面试验。

1．工作面概况

1.1工作面地质概况：

1.1.1 C13顶板为灰色砂质粘土岩，厚度6.4~10.3m,平均8.3m ；C13底板为灰色粘土岩，厚度0.3~0.7m,平均0.5m ，其下为C12煤层，厚度0.3~9.0m 平均0.6m ；C12煤层底板为灰色粘土岩，厚度

2.1~2.5m 平均2.3m 。

1.1.

2.C13煤层厚度2.3~8.7m 平均5.5m ，该煤层在本采区属稳定的厚煤层，黑色，弱油脂光泽，为半亮～半暗型，呈鳞片状、粉沫状，性较软，中间夹有镜煤条带。该煤层与顶部C15煤层法线距18.0m 左右，与底部B11b 煤层法线距6

3.0m 左右。

1.1.3．本工作面走向长422~446m ，平均434m ，倾斜长47~70m ，平均55m ，煤层倾角30~46°，平均38°。

1.1.4工作面回采上限：-394.6～-39

2.2m,回采下限：-428.7～-426.8m 。

1.2工作面技术概况

1.2.1支架型号规格和间距

悬移支架工作面选用望峰岗机厂生产的转向式悬移支架，其型号为XDY-H ，梁长2.66m ，架宽0.68m ，顶梁高度250mm ，单梁宽度260mm ，行程1.0m ，每架6柱，支架重量1000Kg ，支架沿走向方向排列，支架间距420mm ，中心距1200mm 。

1.2.2、最大及最小控顶距

第一次放顶、初次放顶、正常放顶，其最大控顶距为3.66米,最小控顶距为

2.66米。两端头最大控顶距为

3.4米，最小控顶距为2.40米。

1.2.3工作面临时支护采用2000×φ220mm ，一锯两半优质半园木作梁子，DZ22/30-100单体液压支柱作腿子，一梁两柱顺山棚支护顶板。

1.2.4工作面背顶沿走向铺设金属网，网的规格为5000×110mm ，网孔规格50×50mm, 网与网间搭接长度不少于150mm,并用12#铁丝连结，间距不大于200mm 。用1000×φ30mm 塘棍进行过顶，过顶数量根据顶板的破碎程度而定，一般情况不少于4根/每米。

附图1:工作面支架、设备布置示意图

回风巷

煤壁

2.主要要安全技术措施

2.1支护措施

“大倾角”工作面支护的关键问题是支护对顶板的稳定性问题。提高支护的稳定性，应从支架本身和其它特殊措施两方面着手。针对我矿具体情况，采取如下防倒防推措施。

2.1.1提高支柱本身的初撑力

为了提高单体液压支柱的初撑力，我们采取的具体方法是：

⑴确保液压泵的输出泵压，18~20Mpa 。

⑵工作面所有支柱全承载。

⑶每班对工作面所有支柱至少二次加压一次。

⑷支柱支到实底上，并挖矸子窝不少于50mm。底软或留有底煤时，必须穿特制的铁鞋。

2.1.2提高支架的刚度

假设把“顶板-支架-底板”看成一个建筑体，我们知道，提高建筑体的稳定性，必须提高其刚度。

悬移支架是由支柱和顶梁组成的，支柱的刚度是一定的，关键是顶梁与顶板、支柱与顶梁、支柱与底板的接触质量。在这方面我们采取措施是：

⑴采用2000mm×φ220mm一锯两半的半元木过顶，增大顶梁与顶板接触面积。

⑵支柱与顶梁接触严密、平稳。

⑶所有支柱必须有柱窝，以提高底板比压。

⑷顶板破碎及局部漏空地点，一律用塘柴、老料等物填严背实之后再铺网扶梁支柱。

2.1.3提高支架的整体性

工作面所有独立支架间用30型刮板机链条和特制的拉丝钩将支架联成一个整体，使用时在煤壁和老塘侧两个档各一路，且用制的拉丝钩进行预紧。这就在采场中组了一个稳定的、可以阻止顶板沿层面向下的滑移力的“整体支架”。

附图2：防倒设施示意图

1.-防倒加固环，采用φ16圆钢加工，与梁

面满焊。

2.-特制拉丝钩。

3.-防倒链条，采用30型链板机环链。

4.-上梁.

5.-下梁。