斜切（水平）柔性假顶采煤法在倾斜、急倾斜厚煤层中的应用

文/刘绍成

斜切（水平）柔性假顶采煤法在倾斜、急倾斜厚煤层中的应用

文/刘绍成

我国倾斜、急倾斜煤层分布广泛，其地质条件大多数比较复杂，且南方地区80%的矿区赋存有倾斜、急倾斜煤层。湖南省煤业集团湘永矿业有限公司铜角湾矿、安陵矿为进一步深化煤矿安全专项整治工作，避免矿井开采过程中出现“一开就放，一放就垮”的现象，矿技术人员根据开采条件，经分析论证后，推行斜切（水平）分层柔性假顶采煤法。实践表明，斜切（水平）分层柔性假顶采煤法系统完善，有利于安全生产，可提高资源回收率，减轻劳动强度，降低生产成本，适应于倾斜、急倾斜厚煤层开采。

一、铜角湾矿、安陵矿煤层开采技术条件

1.煤层赋存情况

两矿井田范围内含煤地层为二叠系龙潭组上段，主采六煤层，为黑色粉末状优质无烟煤，容重1.45吨/ m3，呈鸡窝状、藕节状赋存，煤层厚度0.5m～8m，倾角40°～80°，煤层顶底板为薄到中厚层状粉砂岩和细砂岩，属Ⅱ类顶板（中等冒落）。

2.瓦斯等级、煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性情况

经鉴定，两矿为低瓦斯矿井，煤尘无爆炸性，煤层不易自燃。

二、斜切（水平）分层柔性假顶采煤方法

1.采煤系统

回采工作面从区段中巷90m~100m掘区段石门，在石门底板岩层中沿伪倾斜方向开掘底板通风上山（兼作溜煤下山），由通风上山布置其他回采巷道，即在没有承压水的底板岩层中，沿伪倾斜方向开掘底板通风上山，15m~20m分区段开掘若干小石门揭煤，再分别沿煤层走向开掘溜子道，回风巷及开切眼，从而形成回采系统。通风上山一反上山揭煤处，按约18°~ 25°坡度掘煤层上山到顶板，再沿煤层顶板分别往南、北掘一分层溜子道到边界、布置切眼到煤层底板，再沿底板掘回风巷贯通区段对应回风石门，形成正规双巷、负压通风系统后，采面沿走向方向实行后退式回采。如图1所示。

2.柔性假顶

柔性假顶包括两个部分，一是利用废钢丝绳和竹帘板制作的人工假顶；二是分层采面开采后冒落在人工假顶上的破碎岩石，在重力作用和采空区洒水重新胶成具有一定稳定性和强度的顶板。人工假顶是为了增加柔性假顶的强度，钢丝绳和铰接扎丝则是为了提高柔性假顶的整体性。柔性假顶结构及铺设方式如图2所示。

3.回采工艺

图1工作面布置示意图

工作面支护。采面采用单体配π梁，二梁五柱迈步式垂直工作面支护，排、柱距800mm×800mm，采高2.0m，两根π梁一组迈步前进。见图3。

顶板管理方式。“二梁五柱”控顶，“见四回一”，人工假顶下行垮落法管理顶板，最大控顶距2.4m，最小控顶距1.6m，放顶步距0.8m，一次回柱一根π梁及其相应的二根单体和同组另一根π梁的靠采空区侧的那根单体。

作业方式。采用三班采煤，边采边准，采准平行的作业形式。

沿煤层顶板布置。上下区段平巷沿煤层顶板布置，均采用全封闭“U”型钢支护，上部回风平巷支架随采面推进回收，下部运输平巷沿空留巷作为下区段回风平巷。

三、开采中存在的问题及处理方法

1.分层平巷采用V－7.5型电溜子运输，允许的巷道弯曲度小，在煤层走向和厚度变化时，存在平巷跟不到顶板的情况，且平巷两侧为煤层。为防止压力集中，利于煤墩子的维护，在开采时必须坚持先远后近的原则，优先开采采面长的一边。

2.区段平巷采用全封闭“U”型钢支护，最低一个分层平巷沿底板布置，既利于巷道维护，也可防止最后一个分层的支架“插针”现象。

3.采面单体垂直方向支护，因煤层底板有一定倾角α，易造成单体柱窝打在底板上，且上方π梁与假顶、底板间的搭口有“采高×ctgα”的间距。为完整控制顶板，必须采用“边木背顶”方式控制底板搭口，边木沿搭口，背顶跟底板，下方放长地杠子并打在单体上。

4.回柱放顶必须坚持“先支后回”的原则，如图3之B－B剖面所示，待回收π梁可以起到临时支护的作用。

5.铺板开采二至三个分层后，如柔性假顶保持完好，那么下一分层可以不铺设假顶，但顶板侧必须铺设假顶并超过上分层假顶2m以上。

四、技术及经济效益分析

安全价值。斜切（水平）柔性假顶采煤法生产系统完善，杜绝了偷煤放浮现象，提高了采面安全系数，有效地控制并管理好采面顶板，实现安全生产。

资源价值。采面资源利用率是巷道式采煤法的148%。且延长了采面服务年限，更好地协调了采掘平衡，缓解了接替紧张的局面。

经济价值。坑木消耗方面，巷道式采煤法坑木消耗超过120m3/万吨，现采用斜切（水平）分层柔性假顶采煤方法消耗坑木仅56m3/万吨，原煤产量万吨坑木消耗节约64m3。现坑木单价330元/m3，创经济效益2.1元/吨；资源利用方面，比巷道式采煤法提高回收资源回收率48%，以铜角湾矿4168工作面为例，可多回收原煤1.0万吨，按现价180元/吨，创经济价值180万元；巷道维护方面，区段平巷采用全封闭“U”型钢支护，抗压能力强度，维修工作量大大减少，可节约巷道维修费100元/米·月。以铜角湾矿4168工作面为例，开采一年来共节约巷道维修费27万元；煤质方面，铺板洒水后，老塘矸子不会混进煤里，从源头上保证了原煤质量，降低了选煤成本，较巷道式开采吨煤综合价格提高20元以上。

（作者单位：湖南省煤业集团湘永矿业有限公司）

（责任编辑：周琼）

图2柔性假顶铺设方式图

图3水平分层采面布置图