“柔掩”采煤法在急倾斜“小角度”煤层的研究与实践

周宏范

（1.安徽理工大学能源与安全学院，安徽 淮南232001；2.国投新集能源股份有限公司三矿，安徽 淮南232001）

0 概况

国投新集三矿属急倾斜煤层，瓦斯矿井，主采煤层为13-1 煤、11-2 煤和8-1 煤，采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法。该矿井于1996 年10月投产，矿井一水平储量已经基本采完，现在全部进入二水平生产。随着矿井向深部延伸，煤层倾角不断变小，局部已经小于50°，且煤层赋存条件越来越差，传统的柔性掩护支架及回采方法已越来越不适应该条件下的安全回采。为了进一步提高资源回收率，减少工作面刮矸量，保证支架顺利下放，该矿通过研究与实践，在251308 工作面采用了改造新型掩护支架配合单体液压支柱“领架”的方法，成功对急倾斜“小角度”采煤工作面进行安全高效回采，取得了较好的效果。

1 工作面概况

251308 工作面位于该矿二水平西五采区东翼， 西起-480m 西五石门，东至-480m 西五石门东740m，可采走向长700m，平均阶段垂高33.8m；受地质构造影响，该工作面内地层倾角变化大，-480m 西五石门以东500m 至开切眼范围内局部煤层倾角40°～57°， 平均倾角45°。传统的柔性掩护支架下放极其困难，工作面极易刮底板矸石，顶板管理难度也大，工作面推进缓慢，资源回收率低，严重制约单产和煤质的提高，同时对采空区防灭火管理带来一定难度。

2 解决的方法和措施

2.1 支架的改造

该矿原有掩护支架顶、底板侧架脚与架料横梁夹角分别为140°、120°，为适应现场条件，方便支架下放，将掩护支架顶、底板侧架脚与架料横梁夹角分别为150°、155°，且在下肢架脚上增加了滑撬板，部分支架上肢增加了挡板，以便于支架的下滑和单体斜撑。 如图1。

图1

2.2 施工方法及措施

2.2.1 支架安设

（1）首先在巷道内沿顶板侧支设一排架梁，梁为2m×φ20～24cm 半圆木，支柱为单体液压支柱，一梁三柱，支柱必须支设在半圆木与棚梁对应正下方，半圆木与棚梁接触要严密，不实处加木垫板，支架在架梁下安装。

（2）支架沿顶板摆设，安装时上肢超前下肢0.2m，架间距（中～中）167mm，每米6 根。 支架架下安设3 根钢丝绳，钢丝绳φ30～40mm，上、中、下肢各一根，用两眼板固定钢丝绳，连接支架和钢丝绳时，要求钢丝绳拉紧。

（3） 每两根架子间安装3 块代用梁，3m 支架中间代用梁规格为长×宽×厚=1.1m×0.13m×0.05m 的木板， 两端代用梁规格均为长×宽×厚=0.9m×0.13m×0.05m 的木板。

（4）顶板棚腿或架梁支柱随支架安装而逐根回撤，但不得提前进行。 顶板棚腿回撤前， 采用单体液压支柱配合半圆木 （1.8m×Φ18～22cm） 在待回棚腿两边分别支设好托顶护帮， 托顶生根必须牢固有劲，防止抽漏。

（5）每隔2m 安装一根带有挡板的支架，在其下方支设一根单体液压支柱，单体支柱必须用3 分钢丝绳配合绳卡（12#）固定在支架上肢钢丝绳上，绳卡必须将3 分钢丝绳卡紧卡牢，防止脱落造成单体液压支柱倾倒。

（6）支架安装示意图（图2）。

图2

图3 架下爆破炮眼施工布置支设示意图

2.3 工作面支架下放及领架

2.3.1 支架下放

（1）当支架安装压实茬长度超过15m 时即可进行初次下放架子，具体工艺为：回棚(拴绳头) →打眼→装药→联线→放炮。

（2）炮后自下而上出煤，采用自滑溜槽出煤至机巷刮板机运出。

（3）采用边出煤，边挂溜槽，并及时设好支柱的方法。 斜架内的单体液压支柱安设在支架上肢，并迎山支设，不得退山，迎山角不大于5°。

（4）架子正常推进时，工作面伪倾角保持在25°～30°之间，不得超过35°。 架子仰角保持在不大于煤层法线方向的5°。

（5）斜架子地沟高度在1.2～1.5m 之间，架内支柱齐全，支设在实碴上。

2.3.2 领架方法

（1）变架下炮眼传统的“八”字双排炮眼布置方式为平行顶板双排炮眼布置，破顶板侧煤，保留底板侧煤，以给单体主动斜撑提供支撑领架空间，减少刮底板。

（2） 单体设向顶板侧， 通过向单体液压支柱注液，单体通过支架挡板斜撑主动领架，将支架领向顶板侧。通过主动斜撑控制支架领向顶板侧，而不是传统的加大支架仰角减少刮矸，减少顶板暴露面积和支架刮矸量，防止了顶板暴露过多发生顶板窜矸的危险，保障了工作面的安全正常推进。

（3）炮眼布置及支架主动领架工艺如图3。

3 主要优点

通过这种新型的引领支架的方式，增大了急倾斜煤层开采中伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用的范围，解决了煤层变缓时支架容易刮矸石的难题， 尽最大可能地减少或者避免支架回采过程中刮矸石的程度，减少顶板暴露面积改善了工作面的作业环境，避免出现了斜架子出货过程中窜矸伤人现象的发生；同时，加大了工作面的推进度，保证煤质、产量的完成，避免了跳采带来的资源浪费，也为工作面的防灭火工作面带来极大的好处。

4 结束语

该种回采方法已经在三矿试采成功，下一步将广泛使用。 它的成功使用提高了该矿资源回收率，增加工作面架下空间，减少工作面刮矸量，改变了过去被动下放转为主动引领支架的局面，从而能够人为的通过对单体液压支柱的加、泄压及调整支设角度来随意向顶、底板引领支架，使工作面能够顺利、安全回采，解决了急倾斜煤层倾角在45～60°之间的工作面回采困难的问题。