急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法

急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法
简
介
江贵公司小牛煤矿
第一部分柔性掩护支架采煤法简介
一、概述
根据《煤矿安全规程》规定，所有煤矿必须实行正规的采煤方法。

对于急倾斜煤层，壁式开采的方法有仓储式采煤法、倒台阶采煤法、正台阶采煤法、俯伪斜分段式走向密集采煤法和柔性掩护支架采煤法。

上述采煤法各有优缺点。

但柔性掩护支架采煤法相比其它采煤法具有安全性较好、单产较高，通风、顶板管理较为简单，回采率较高等优点。

柔性掩护支架工作面沿伪倾斜布置，沿煤层走向推进，它适用于煤层倾角45-90度、煤层厚度大于1米的煤层。

长期的生产实践证明，柔性掩护支架采煤法是一种安全、高效，最适宜急倾斜煤层开采的新型采煤方法。

掩护支架采煤法已经成为我国开采急倾斜煤层的一种主要采煤方法。

柔性掩护支架采煤法虽然具有上述众多优点，但也同时要求煤层较为规则，顶板较好，生产工人具有较高的操作技能，支架制作也必须根据煤导赋存条件不同而设计制作。

因此，柔性掩护支架采煤法成功的关键在于煤层赋存条件、支架制作和熟练的采煤工人。

二、柔性掩护支架使用现状
根据调查，目前我国采用柔性掩护支架采煤法的地区主要有重庆南桐地区，贵州六枝、水城地区，江西、安徽的部分地区。

随着相关法律法规的出台，柔性掩护支架采煤法得到了推广应用，
产生了较好的社会经济效益。

三、成功案例
水城县蟠龙乡甘家沟煤矿、阿戛乡禹举明煤矿，纸厂乡振兴煤矿、税上煤矿，水城县红岩乡新寨煤矿等。

采用柔性掩护支架采煤的成功案例在六盘水举不胜举，绝大部分都产生了较好的经济效益。

第二部分支架专业厂商与使用特点
重庆市南局矿业集团机械工程技术有限公司是柔性掩护支架专业设计制作的厂家之一，其设计制作的柔性掩护支架得到了广泛应用。

我公司具有二十几年的设计制作历史，具有较强的技术力量，可根据煤层赋存条件设计制作支架，质量可靠、安全性好、适应性强。

我公司生产的柔性掩护支架具有如下特点：
一、结构特征与使用特点
柔性掩护支架采用热轧特种矿用11#工字钢弯曲加工形成，根据不同的煤层厚度和倾角，改变每段钢梁的尺寸和夹角，使其受力符合生产、安全需要。

掩护支架形成柔性钢结构整体，经检测其支承能力达30t以上，回采操作较为简单，支护效果好，操作空间安全，回采率高。

二、适用范围
该柔性掩护支架适用于45度以上倾角的薄及中厚煤层。

三、使用成本
掩护支架可反复利用，支护成本低。

该支架出厂时已进行防锈处理，使用中无需再进行维护保养。

第三部分柔性掩护支架采煤方法简介
一、工作面布置
柔性掩护支架采煤法工作面垂高一般为40-80米，斜长在80-160米左右，走向长在300-1000米之间，采面坡度一般为28-30度左右。

工作面由回风巷、运输巷和切眼构成，切眼应按伪斜角度28-30度左右布置。

掩护支架一般从切眼下端从下至上安装，安装时逐步调斜掩护支架，使其与水平面成28度-30度。

支架安装至回风巷并调整好掩护支架后，即开始在掩护支架下进行正常回采。

随着工作面沿走向推进，不断加长回风平巷中的掩护支架，同时在工作面下端的分层平巷内随采面推进逐渐拆除支架。

采下的煤沿工作面铺设的溜槽经溜煤眼到运输平巷。

掩护支架下可用风镐或爆破落煤工艺落煤，支架随着采煤而逐渐下降，采面随之推进。

二、采煤工艺
采煤工作包括三个部分：支架安装、采煤和支架回收。

柔性掩护支架的安装：
掩护支架一般从切眼下端从下至上安装，安装时逐步调斜掩护支架，形成28度-30度的伪斜角，并逐步回撤已经安架出的支护材料。

支架安装至回风巷，在风巷安装掩护地架时应首先挖地
沟，地沟两侧沿走向放置钢丝绳，在绳上沿走向放置掩护支架，支架垂直顶底板，一端紧靠顶板并垫高，使梁有3-5度的倾角，以便于联结支架和钢丝绳，而且也有利于支架上放改为伪倾斜时转动方便。

第一根支架应从切眼以外3-5m出开始铺起，支架用螺栓夹板联成整体。

随着铺梁不断挖地沟并接长钢丝绳。

钢丝绳接头处，用4-5个绳卡夹紧，在绳头两端10cm处要进行焊接，以防止支架受力后，绳头脱落。

联接支架和钢丝绳时，应注意将绳拉紧，各条钢丝绳的拉紧程度要力求一致。

安装工作沿走向推进15m后就应当回架放顶。

即将平巷的支架拆除，使上面的煤柱冒落，回柱一般采用回柱绞车。

冒落的煤矸压在护架上，用以增加护架重量以防止护架向伪斜工作面滑移，所以冒落的碎煤矸沿走向长度不应小于5m，碎煤矸形成缓冲垫层还可以避免护架被砸损坏。

如煤柱不能自行冒落，应放炮崩落。

当护架的安装水平长度超过15m 时，开始调放支架，即在其后方开切眼中进行爆破，逐步将柔性整体护架由水平状态调为伪斜状态，达到规定的位置，与水平面成28度-30度夹角。

支架回收时将下拐点以外的掩护支架平放在运输辅巷中，在放平段的尾部，由地沟向煤层顶底板两帮扩巷，到钢梁两端露出为止，这时支架失去两侧煤台的支承，应及时打上点柱支承悬露出来的掩护支架，下部的回收巷道高度不小于1.6m。

回收工作自最后一根掩护支架开始，卸掉螺栓、夹板，将钢梁由小眼运走，钢丝绳也由小眼拉出。

后方悬露出的假顶应及时架设点柱支护，
当达到一定控顶距时回柱放顶。

三、工作面劳动组织
伪倾斜掩护支架工作面，每天可以三班出煤。

每班的工作内容大致相同，配备的工种和人数也大致相同，根据煤层厚度和工作面长度不同，每个工作面一般配备40-50人。

四、特殊情况处理
1、支架陷入底板或顶板
将局部底板或顶板岩石打掉，并加大陷入底板或顶板一端支架的下放距离，逐步使支架回到正常位置。

在处理过程中应注意切入端的下放距离，每次不应过大，需经几次调整，逐步使支架回到煤层中正常位置。

2、矸石窜入工作面。

及时将窜矸处的空洞，用木料或笆片堵塞。

支架通过旧的巷道时，预先把老巷用碎煤填满，支架经过时，应注意使支架座实在煤帮上。

3、支架扭斜
安装支架时，注意拉紧钢丝绳，上紧螺栓。

生产过程中，经常检查螺栓拧紧程度，发现有扭斜现象时，用点柱支撑，逐步把扭斜现象调整过来。

打眼放炮时，注意炮眼方向及装药量，保证支架正常下放。

4、钢丝绳接头脱落
把已经拉开滑脱的部分，用短绳接上用绳卡固定牢固，下放
支架过程中经常检查绳卡螺丝是否拧紧，锈蚀，断丝严重的绳应及时更换，尽量采用全工作面一次放炮，使支架下放时受力均匀。

五、掩护支架工作面的矿山压力分布特点
经现场观测和理论分析可知，掩护支架下不受顶板压力的直接作用，仅承受其上部已冒落矸石的部分重力。

从安装到回收的整个过程中，掩护支架处于三种不同的受力情况：
1、从安装点至上拐点的水平段，在回柱（棚）放顶以后，冒落形成的煤矸垫层作用在掩护支架上，此时掩护支架承受的是静载荷。

随着冒落逐渐向上发展，掩护支架的煤矸石垫层越来越厚，压力逐渐增加。

根据南桐矿物局的经验，该处的载荷可达72-86kpa。

单根钢梁的总载荷平均只有7t，最大为9.3t。

2、掩护支架上拐点至下拐点之间的伪斜工作面，护架开始下放后，其上载荷明显下降，主要原因是原护架上的煤矸垫层，不可能全部与掩护支架同步移动，从而产生卸载所致。

3、护架下拐点以外的放平段。

这段掩护支架承受的也是静载荷。

掩护支架由伪斜刚转入平段时，载荷仍然不大。

但随着时间的延长，载荷也逐渐增大，不过增长速度较慢，其压力值为 4.1每平方米。

六、掩护支架采煤法的特点
1、伪倾斜柔性掩护支架采煤法将工作面倾角变缓，从而具有缓斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低等一系列优点。

2、它利用掩护支架把工作面空间与采空区隔开，大大简化了复杂繁重的顶板管理工作，大大降低了坑木消耗。

同时，由于工人是在掩护支架下进行作业，因此能有效地保障采煤工人的安全。

实践证明，柔性掩护支架采煤法与其他急倾斜煤层的采煤方法相比，其安全可靠性最好。

3、掩护支架工作面不需要班班回撤支架，因此能够实现每天三班连续生产，从而能大大提高了工作面的产量。

4、它保留了倾斜煤层工作面自溜煤的特点，简化了工作面煤炭运输，减轻了繁重的扶攉工作。

5、掩护支架工作面可以利用支架下移时对其它采煤方法所不能开采的厚煤层实施放顶煤，大大提高了工作面的回采率。

七、柔性掩护支架采煤法通风解决
由于采用柔性掩护支架采煤方法，回采工作面是负压通风。

但由于柔性掩护支架采煤工作面空间较小，煤层倾角大，工作面推进后，随着采空区的冒落，工作面及采空区涌出的瓦斯主要聚集在采面顶部，即采面上隅角。

加之煤层倾角大，上隅角聚集的瓦斯大部分随工作面风流带走后，少部分则积留在上隅角和采空区上部，这部分瓦斯不可能使用负压通风排出。

因此，柔性掩护支架采煤法必须采取充填上隅角或埋管抽放才能得到彻底有效的解决。

八、煤与瓦斯突出的解决
急倾斜煤层倾角大，发生煤与瓦斯突出的形式主要是掘进过
程中的突出、压出和回采过程中的倾出、侧出。

由于柔性掩护支架的应用是针对回采作业，本文主要针对回采提出解决方案。

采用柔性掩护支架采煤法的回采工作面，可采用大钻孔排放瓦斯卸压和抽放卸压，也可以采用超前钻孔排放卸压等多种方式。

相对其他急倾斜煤层采煤法而言，柔性掩护支架采煤法具有更多的防治煤与瓦斯突出的解决途径。

江贵公司小牛煤矿
2008年10月1日。