伪倾斜柔性掩支架采煤法.doc

伪倾斜柔性掩支架采煤法 掩护支架采煤法是较成功的一种采煤方法，最早使用是沿倾斜下行回采的平扳型掩护支架采煤法。这种采煤方法如图一所示，先在区段范内沿走向划分成宽2030米的倾斜条带，每个条带内掘进四条相距6米的溜煤眼贯通区段运输平巷和回风平巷。掩护支架在回风平巷内安装，支架宽度比煤厚约0.30.5米，支架长度约等于倾斜条带的走向度。安装好支架后，先在支架下面用风镐或钻眼爆破的方法采落溜煤眼周围的煤，形成沟形工作面。 采落的煤炭沿溜煤眼放至区段运输平巷。随着采煤，掩护支架靠自重和支架上首落矸石重量的作用，沿倾斜方向自动下滑，直到采完整个倾斜条带，最后在区段平巷上方拆除支架。这种方法的通风路线是新风-----区段运输平巷-----一段溜煤眼-----倾斜条带-----另一端溜煤眼和相邻条带的联络横巷与溜煤眼-----回风平巷。 这种采煤方法的优点（1）消除了繁重的工作面支架和顶扳管理；（2）工作安全可靠；（3）减少了坑木消耗。缺点（1）掘进量大；（2）工作通风条件差，煤尘大，工人劳动条件差；（3）工作面连续推进距离短，造成掩护支架安装、拆除及运输频繁，准备工作量大。 1965年，淮南大通煤矿在大量实践的基础上对掩护支架采煤法进行了改变，将沿倾斜方向推进的平扳型掩护支架，改为沿走向推进的伪倾斜柔性掩护支架，目前这种采煤方法已普遍应用。 一、采区巷道布置及生产系统 （一）采区巷道布置 采区巷道布置如图二所示，图中表示双翼采区一翼的第一区段，采区一翼走向长约300米，沿倾斜划分三个区段，区段高度为30-----40米。 采区运输石门1贯穿煤层后，向上掘一组上山眼（2、3、4）直到采区上部回风石门8，形成通风系统后，再从上山眼开始掘区段运输平巷6和回风巷7至采区边界5米处，由区段运输平巷向上掘两条切割眼9，作为回采开始时的运输、行人和通风、运料，在工作面下端，区段运输平巷上面3---5米掘进前顺槽11，沿走向每隔5---6米，掘溜煤小眼12贯通区段运输平巷与超前顺槽。 在区段回风平巷中安装掩护支架，利用两条切割眼逐步把水平铺设的掩护支架 一端下放到与水平面成25度-----30度夹角的伪倾斜位置，这样就形成了伪倾斜回采工作面，然后在掩护支架下进行正常的回采工作，在回采过程中使工作面经常保持这一伪倾斜位置，向采区上山方向后退回采。 近年来为了增大采区生产能力，实现集中运输，提高采区回采率，减少支架安装拆卸次数，以节省人力和降低材料消耗，有些矿井在煤层地质条件许可下，对采区巷道布置进行了一些改进，增加区段高度，加度工作面长度，用伪倾斜上山（或溜之大吉煤眼）把工作面分段，每段长度为30---40米，如图三所示。上段工作面超前下段工作面1---2米，每段工作面采出的煤分别沿相应的伪倾斜上山（或溜煤眼）运到区段运输平巷。伪倾上山按25度---30度伪倾角沿煤层底扳布置，巷道高度可不超过1.4米，一般采用梯形棚子支护，分为两个间隔，一侧铺溜槽运煤，一侧行人通风。 （二）生产系统 工作面采落的煤自溜到区段运输平巷，运至采区溜煤眼，下放到石门装车外运。工作面所需的材料，设备由回风平巷进入。新鲜风流从采区石进入，经行人眼，至区段运输平巷，到回采工作面；泛风从工作面经区段回风平巷到采区回风石门排出。 二、掩护支架的结构 柔性掩护支架主要组成部门为钢梁和钢丝绳，钢梁面铺设金属网与竹笆帘。钢梁之间用等宽大扳或方木充塞，然后用绳卡将钢丝绳上紧，使其成为一个具有柔性的整体。近年来某些煤矿结合本矿区煤层开采条件和技术水平，因地制宜地创制了多种掩护支架结构。 （一）平扳型掩护支架，这种支架是我国最早使用的一种结构简单的掩护支架，它采用比煤层厚度小0.3---0.5米的直钢梁，密集排列于数根钢丝绳上，然后用螺栓，夹扳连接成为一个具有柔性的整体结构物，如图四所示。钢梁排列的密度，根据煤厚每米3---5根，当煤厚大于4---5米时，可取每米5根。 钢梁材料可采用矿用工字钢，V型钢，钢梁排列保持20---30厘米空隙，中间用方木或圆木。钢丝绳直径为22---43.5毫米，钢丝根数随架宽而定，架宽小于2米为2根，架宽2---3米，采用2---3根，架宽大于3米时，采用4---5根。 为防止钢丝绳松捻，其两端要做好封头，如图五所示。为便于井下运输，每段钢丝绳长度取15---20米。钢丝绳接头处须用5---6付绳长搭接。钢丝绳与钢梁用螺栓，夹扳联接成柔性整体且，还需在其上面交错铺设1---2层金属或竹笆，荆笆，并用压木及铁丝系于钢梁上，用于挡矸。网宽应比钢梁长度略短，以防放架时笆片被矸石挂住拉散，发生漏矸现象。 （二）八字形掩护支架 当煤厚为1.3---2.5米时，平扳型掩护支架下面地沟面积小，操作不便，通风不良。因此，可采用具有较大工作空间的八字型掩护支架，如图六所示。 这种支架为采用矿用工字钢制成的八字形钢梁，同样用钢丝、螺栓把八字形钢梁联接成整体，再铺上荆笆或金属网而成八字形掩护支架。 （三）组合梁型掩护支架 当煤厚大于5米时，可采用两根钢梁对接或搭接而成长度等于煤厚的一根钢梁，称为组合梁，如图七所示。把组合梁排列好，用钢丝绳、螺栓联接成一个整体称为组合梁掩护支架。这种组合梁掩护支架工作面为双地沟，能开采8米以上的急倾斜煤层。 （四）“”型掩护支架 当煤层倾角小于60度时，为使支架便于下放和保持适当工作空间，可采用“”型掩护支架。这种支架用矿用工字钢加工成“”形梁，然后用钢丝。V型螺栓联接成整体，如图八所示。再铺上荆笆或金属网；在梁的下肢底端加焊一块铁扳，作为支架贴底下放时的撬扳。 （五）“7”字型掩护支架 它是由特制的“7”型钢梁及单排木梁用钢丝、螺栓、夹扳连接而成，如图九所示。 “7”字型钢梁下肢是既作为支撑又用于导向的长腿，钢梁间隔1米。使用时，底扳一侧的煤不须采净，以便“7”字型钢梁的长腿能紧贴底扳下滑。 三、以“八”字型掩护支架对该采煤方法作介绍 （一）“八”字型掩护支架沿煤层倾斜方向移动原理，“八” 字型掩护支架受力后，将力分布给八字拱脚（如右图）顶扳拱脚AB，在S力的作用下，牢牢地扎入顶扳煤壁，架子受F力的作用使架子向底扳切入，但在底扳拱脚CD段与底扳之间的矸石受挤压产生反作用力R，同时底扳拱脚CD在T力的作用下使架脚尖端插入煤壁，增加了抵抗下力的作用，使架子沿煤层倾斜方向下滑。 （二）回采工作 分阶段准备回采、正常回采和收尾工作 1．准备回采 主要在回风平巷内安装掩护支架，并逐步下放支架，使工作面形成伪倾斜工作面，为正常回采作准备。 （1）先将回风平巷断面扩大到煤层顶底扳； （2）从切割眼到5米处开始挖地沟，地沟位于切割眼之上，呈倒梯形； （3）在地沟两侧沿走向放置钢丝绳，绳上每隔200---300毫米放一根钢梁，钢梁垂直于顶板，一端紧靠顶板并垫高，使梁有3---5度的倾角，以利于下放。钢梁从切割眼外3---5米的地方开始铺起。 （4）钢梁与钢丝绳夹板和螺栓联接好， （5）随着铺梁要不断挖地沟并接长钢丝绳。钢丝绳接头处，作4---5个绳卡卡紧，防止支架受力后滑脱。联接时要注意将绳拉紧，每一根绳的拉紧程度要力求一致使其受力均匀。 （6）钢梁和钢丝绳联接好一段距离后（15米左右），在其上面铺荆条笆，将平巷的支架拆除，使上面的煤住冒落，如不自行冒落，应放炮崩落，使支架上面有一层23米厚的碎煤和矸石垫层，用以保护支架。如下图 （7）为了防止支架在下放炮过程中下滑，应使冒落地点距工作面上拐点的距离经常保持5米以上。 （8）在支架长度超过15米，并冒落好矸石垫层后，即可调整支架下放，下放支架利用切割眼来完成。在切割眼中打眼放炮，使支架一端（架尾）由水平逐步调斜下放，最后达到与水平面成25度--30度的夹角，然后进入正常回采，如下图 2、正常回采 （1）在正常回采过程中，除了在掩护支架下采煤外，同时要在回风平巷中扩巷，挖地沟，按长支架，并在工作面下端顺槽中拆除支架。掩护支架下采煤，主要采用打眼放炮。其主要工序包括打眼、装药、联钱、放炮、铺溜槽出煤、调整支架等内容。 （2）布置炮眼应根据煤层厚度和煤的软硬确定，可用单排炮眼或双排炮眼，煤硬时，加打刷帮眼。 （3）放炮工作，最好全工作面一次放炮，以利于支架均匀下放。 （4）放炮后从工作面下端开始，逐渐向上铺搪瓷，溜槽出煤，随着出煤支架就逐渐下降，支架悬空的地方打点柱加以支撑，使支架的倾斜角度保持均匀一致，并与顶底板有一适当的迎山角（3度---5度），全工作面的碎煤出完后，整个支架沿走向推进一定距离，一般为0.81米，即为一个循环进度，然后拆除溜槽，再进行下一个循环的打眼、放炮、出煤、调整等工作。 （5）随着回采工作面向前推进，支架下端不断增长，因此要随时拆除一段支架成水平状态。将支架下的顺槽扩大，露出钢梁的两端，及时条点柱托柱，要求支架下面的空间保持1.2米以上的高度，以便拆架时进行操作。拆架时先卸掉螺栓，将钢丝绳经过溜煤小眼拉到区段运输平巷内，然后拆除点柱，回收钢梁经溜煤小眼运到区段运输平巷内，回收的钢梁和钢丝绳再经采区运斜眼运到回风平巷支架安装地点，重复使用。 3、收尾工作 当工作面推进到区段边界停采线时，在停采线靠工作面一侧掘两条收尾上山眼，两眼相距810米，沿倾斜每隔5米用联络平巷连通。支架安装到靠工作面一侧的收尾眼时，不再继续接长，然后利用收尾眼逐步减小工作面的长度和伪倾角度，并拆除上端多出的支架，最后使支架平放到超前顺槽的标高上仍用上述方法，把支架 全部拆除。如下图所示 四、应该注意的问题 （一）架子在压实够15米后才可下放，架尾应保持一段长25米的平架子，上翘不得超过15度，以防串矸子。 （二）架子初次下放时，架尾至少要有两个开切眼，且不得同时下煤，并留有一个眼口不准打眼。 （三）伪倾斜掩护支架工作面不得超过30米，一般应保持在25度为。 （四）工作面上端平架子长度不少于8米，压实碴不少于5米，老塘口到架头的距离不得小于2.5米。 （五）架内支柱顶端支设在钢梁拐点面内20毫米处较为适当，支柱下端支设在靠钢梁下肢拐点面内0.2米处，并打在底板上。 （六）打眼前必须将地沟内的虚煤攉净。 （七）放炮后任何人不准在虚煤上爬行。 （八）架子下口应保持正常透眼，不得提前用长钎子打眼崩透，以眩架子悬空过高，影响安全。 （九）放炮时，必须距下口出煤外30米处，独头巷道及架尾不得有人，更不能躲炮。必须在支护良好，有新鲜风流和有掩护的安全地点躲炮。 （十）放炮后的相关规定。 （十一）架子钢梁排距为0.2米，即要求每米安装5排。 （十二）架子装好后，地沟内要打两行点柱，点柱走向间距23米。 （十三）架上要铺设23层大笆片，大笆片和顶板架边齐头，和底板架边留有0.3米空隙，大笆片和架子钢梁间沿走向和顶底板方向每0.8米用双股铁丝拧结牢，笆片搭接头不少于0.4米。 （十四）钢丝绳接头搭接不少于2.53米，绳卡不少于56个，当架宽大于3.2米时，应把钢丝绳一头弯过来，搭在另一根绳上，再卡两个绳卡。 （十五）回柱（棚）必须使用机械，严禁手斧回棚回柱。 五、主要故障处理 伪倾斜柔性掩护支架采煤法放架容易出现的问题和主要故障有 1、支架下放时产生扭斜 原因一般是铺架时未安装紧固，或支架经多次下放，钢丝绳受到反复拉伸，使联接钢梁的螺栓绳卡松动造成部分钢梁移动或出现扭斜。预防方法是注意加强支架安装质量和经常检修维护，发现支架扭斜时，应及时用点柱支撑。逐步调整，使其恢复正常状态。 2、窜矸 当顶板破碎或煤层变厚，煤质变软时，支架顶端的煤炭崩落出现空隙，使支柱上面老塘矸石大量下窜，或者由于炮破炮眼布置及药量不当，崩坏地沟两侧煤帮或顶底板。处理方法是，及时用斜撑撑住支架，并作木板，笆片做成假，堵塞孔洞，防止漏矸。 3、支架切入顶底板 发生这种故障，主要是爆破不当，崩坏顶或底板煤帮，使支架失去支撑从而向一侧倾斜逐渐切入顶板或底板，或者因煤层变落卡住支架及底板煤太硬未采净（指风镐落煤），使支架切入顶板。形成上述故障以后，必须打掉顶板或底板的局部岩石，加大支架切科尖的下放距离，使其恢复正常状态。 4、支架悬空 由于煤层变落，煤质松软，发生顶、底板煤片帮现象（特别在伪倾斜工作面的拐点处），造成支架失去支撑。此时，安适当利用主柱，撑木支撑住支架及顶底板空间，然后下放架子到正常位置。 5、断绳 由于操作管理不当，支架下放时产生褶绉，使钢绳受力过大，或因绳卡松脱，致使支架扭斜受力不均，从而造成断绳，脱绳，脱绳后，必须及时用812个绳卡将断脱绳两端连接好。下放支架过程中经常检查绳卡，螺栓是否拧紧，严重锈蚀，断丝、钢丝绳应更换；并尽量有采用全工作面一次放炮。 6、过架过断层或煤层落厚发生变化 当断层断距大于1米使煤层完全断脱时，只能撤架重铺。若褶曲或落厚变化不大，可适当挑顶，破底，并借助于留顶煤、底煤、调大支架仰角、俯角，经几次调整可使支架处于正常位置。职下图 7、支架过旧巷 支架过旧巷可采取打立柱，斜撑支撑和破碎顶板，撤除巷道中损坏棚子，利用煤矸填满底板空隙作为假底，并加强顶板管理，使支架安全通过旧巷。如下图 六、伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优缺点及适用条件 1、优点 （1）回采工艺简单，没有繁重的支护和回柱放顶工作，减轻了工人的劳动强度。 （2）工人在倾角为2530度的伪倾斜回采工作面操作比较安全，避免了悬空作业，劳动条件较好。 （3）坑木消耗少，所而设备简单，成本较低。 （4）回采工作与掩护支架的安装，回收工作在不同地点进行，可以平行作业，工作面可实现三班连续出煤，产量高效率高。 （5）与倾斜条带平板型掩护支架采煤法和水平分层采煤法相比，回有械作面长度大，有利于提高产量，而且沿走向连续推进，搬家次数少，有利于安排工作面接续和均衡生产，同时咸少了掘进量。 2、缺点 （1）掩护支架宽度不能自动调节，难以适应煤层厚度的变化。 （2）煤层变厚易丢煤，煤层变落支架不易下放或放不下来，处理时影响生产和效率。 （3）为尘含有夹矸难以排除，影响煤质。 适用条件煤层赋存稳定，倾角大于60度，煤层厚度在15米的急倾斜煤层。