柔性掩护支架在开采7-8米中厚急倾斜煤层的应用
2016-06-17 07:13 [煤炭论文] 来源于：互联网 作者：互联网
导读：摘 要：利用柔性掩护支架开采急倾斜煤层在国内有成功的报道，但针对利用利用柔性掩护支架炮采7-8米厚急倾斜煤层，在新疆没有成功的先例，昌平公司104煤焦厂在十二师科技局的大力支持下，积极开展该采煤方法的研究，取得了成功，可以在相似煤矿推广。 关键词
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摘 要：利用柔性掩护支架开采急倾斜煤层在国内有成功的报道，但针对利用利用柔性掩护支架炮采7-8米厚急倾斜煤层，在新疆没有成功的先例，昌平公司104煤焦厂在十二师科技局的大力支持下，积极开展该采煤方法的研究，取得了成功，可以在相似煤矿推广。
关键词：煤矿 安全 柔性掩护支架 采煤方法
昌平公司104煤焦厂1号井始建于1990年初，井田走向长1.67km，宽125m，面积0.2176km2 。井田内主煤层为A8煤层，厚度平均为7.31m,倾角87˚，矿井一直采用“仓储式”采煤法，工作面回采工艺为打眼放炮落煤，仓内无支护，煤炭直溜运输，回采工作面顶板管理方式为留煤柱支撑顶板，回采后及时密闭，采仓内自然垮落。这种采煤法，煤炭回收率低，资源浪费十分严重，矿井服务年限大大缩短，工人作业环境恶劣，安全生产无法保证，严重制约矿井发展。因此，2009年9月-2010年9月，公司按照国家安全生产政策要求，下决心淘汰落后的“仓储式”开采方式，进过考察、论证，决定采用“伪倾斜柔性金属掩护支架炮采采煤法”。
1.采煤法的选择
根据矿井煤层倾角与厚度的实际情况，昌平矿业公司多次组织有关工程技术人员到疆内有关赋存基本相同的煤矿进行考查论证，根据我矿的煤层赋存实际情况，最后决定采用“伪倾斜柔性金属掩护支架炮采采煤法”。
2.工作面采煤技术工艺
2.1工作面布置形式，沿A8煤层的+691m水平回风巷扩巷，平行布置一套跨度为4.1m的“八字型”掩护支架，采用人工打眼放炮开地沟落架，并采用溜槽到溜煤眼进行工作面运输。
2.2工作面顶板管理方法、支架设备选
2.3.1顶板管理：该矿井煤层顶板岩性多为粉砂岩、粗砂岩为主，平均倾角85°～87°，属稳定性较差的岩石类型，为此，采用全部垮落法管理顶板。
2.3.2支架选型：根据矿井煤层赋存煤层厚度情况，工作面支架采用“八字型”拱型柔性金属掩护支架，支架净跨度4.1m，复式结构，钢梁采用12�矿用工字钢，型钢材质A6，钢丝绳采用7根φ32mm的钢丝绳，段长30m，两端有封头，为保证钢梁间距和防止钢梁滚动，在钢梁两端焊接矿用A钢。
2.3.3回采工艺
回采工艺过程主要包括支架安装、下放、采煤和支架回收。
支架安装：首先从采区边界(开切眼以外3.5m)处，将回风平巷扩大到支架宽度（4.1m），一次扩巷走向长度在0.8～1.0m，及时把支架逐根摆好，利用钢丝绳、夹板、螺丝联上一体。联好后再重复上个工序，扩巷后的支护采用大棚架子护，随着扩巷支护后，及时进行打地沟，地沟位置位于支架中间位置，呈倒梯形。安装支架时，应将7根钢丝绳的接头错开，防止钢丝绳在统一位置处被拉开，错开距离不少于3m。每根钢丝绳段长30m，两头必须做好封头，防止钢丝绳松捻和使其能承受一部分拉力，钢丝绳接头处的搭接长度不少于2m，并用6副钢丝绳卡夹紧，钢梁垂直于煤层走向放在钢丝绳上，钢梁的一端应尽量紧靠煤层顶侧。如顶板煤和底板煤不能在架后自动垮落时，采用爆破强制放落，使支架上有2～3米厚的煤矸垫层，以利于支架下放和保护掩护支架。
支架下放：支架下放过程可以分为初次下放，正常下放和结束下放三个阶段。
初次下放：支架在回风平巷安装长度超过15m，放顶煤使支架上形成煤（矸）垫层后，架尾开始逐步进行支架的下放调架，架头支架不断进行，尾架进行下调，直到架尾放到回收支架的水平位置（距运输大巷3～5米），形成25°～30°的伪倾斜工作面为止。
正常下放：即支架工作面的正常回采阶段，此时支架工作面保持25°～30°的伪倾斜布置沿走向推进，直到工作面收作线架头开始下放前为止。正常回采阶段，除在支架下进行采煤外，同时要在回风平巷与工作面下端尾架，不断地接架和拆除掩护支架。
2.3.4拆架工序
首先将架尾地沟两帮的浮煤清理出来。
卸掉支架（准备拆除的支架）上的螺丝、夹板，将钢丝绳往工作面支架上拉齐，并固定（栓）好。
利用吊葫芦挂钩逐渐向外拉出。
在拆架过程中，始终保持支架落平，平架段距与运输大巷有不少于3个溜煤眼相通，以满足拆梁溜煤、通风及行人需要，最多不得超过5个溜煤眼相通，避免架尾段压力过大,给拆架带来困难。
在支架正常下放采煤过程中，为防止支架沿斜面下滑。工作面上端始终保持20m以上的平架，其中压实渣的长度不少于15米。
2.3.5采煤工作面循环数、工作面斜长度、工作面循环产量
根据目前试生产阶段测算，正常日为三班一循环，工作面伪斜倾角25°～30°,平均斜长75m，工作面掩护支架一次下放进度为1.0m，下放一次为1个循环，循环进尺1.0m，每日1个循环，循环产量为：
Q＝L×b×B×r×c
Q＝75×1.0×4.1×1.2＝369
此产量为架下产量，不包括拆架 时架尾产量。
3. 落架过程遇到的问题及处理办法
3.1支架走眼处理办法：
在正常落架过程中，由于炮工打炮眼落上、下架肢时不平行，出现掩护支架走眼问题，也就是溜煤眼或通风眼超出掩护支架下面，造成架后漏煤（矸），架后的缓冲浮煤（设计要求不低于3～5m），不能起到防止采空区上部煤（矸）垮落直接冲击支架，造成安全隐患。
3.1.1、采取以下办法处理，把该眼在大巷的放煤口封堵，不能放煤，让该眼随着架后漏煤填满。
3.1.2、对该眼的架肢左（右）肢进行支架头落架，支架落成60°左右，再落该眼上架头段架肢，以便把该段整体支架推向该眼上方，类似反复落架，直到把整段支架推到该眼上方，才能结束该项工作，走眼处理工作完成，才能进行正常循环推进及落架。
3.2架后垮落煤过多，压力大，处理办法
在正常落架过程中，采空区上部必然有大量溜煤（岩）垮落在架后，特别是架尾平架段架后，积煤（岩）更多。处理办法在正常落架过程，要及时在架尾放出架后过多溜煤（矸），减少压力过大，避免造成支架变形或钢丝绳出现断绳事故。
3.3避免钢丝绳断绳的措施及处理办法
由回风巷向+658m水平落架布置工作面时在落架过程中，由于架尾平巷不能及时形成，也无法拆架，会出现工作面支架兜煤(矸)现象，在这种情况下，必须及时在架尾进行放出浮煤（矸）。在落架过程中，必须先落左边或右边支架段，段长不能超过8m，严禁左右同时落架，支架两头悬空，避免钢丝绳出现压力过大而产生断绳事故。
4.经济技术效益
4.1经过试生产证实该采煤方法技术可行并符合安全生产要求，2010年6月通过了工业局和科技局、安监局等相关部门的验收。
4.2.采区回收率：回收率由38%，提高到71%，资源回收率提高33%。
4.3平均月产量：“仓储式”采煤法：6000T/月，生产工效为5T，全员工效2T。
“柔性掩护支架”采煤法：9000T/月（试生产阶段）生产工效8T，全员工效3T，月产量提高3000T以上。
4.4工作面安全状况：工作面采用钢支架掩护，有效解决了工作面片帮冒顶问题，采用U型通风系统，保证工作通风畅通。
4.5掘进率：由“仓储式”采煤法：万T/584m，降低到“柔性掩护支架”采煤法：万T/222m。
4.6原煤生产成本
原煤生产成本：由原来的 84.2元/T，降低到现在 64.8元/T。
5、试验结论
柔性掩护支架采煤法实施后，从安全生产及经济效益都得到提高。
试验证明：该采煤方法针对急倾斜薄及中厚煤层，是一种行之有效的采煤方法。提高了采取回采率和劳动效率，延长了矿井和各水平的服务年限。解决了采煤工作面支护问题，减少了采空区漏风，有效控制采空区浮煤自燃发火。解决了急倾斜煤层工作面的通风问题。该采煤方法的试验成功为相关条件矿井采煤提供借鉴。
（编辑：韩语） |
急倾斜煤层掩护支架工