急倾斜近距离薄煤层的开采.pdf

2 0 0 6 年 8月 第 3 5卷第 4期 中国矿 山工程 C h i n a Mi n e E n g i n e e r i n g A u g ． ， 2 0 0 6 Vo 1 ． 3 5 No ． 4 急倾斜近距离薄煤层的开采 Thi n S e a m Co a l Mi n i n g o f S t e e p S l o p e a nd S h o r t Di s t a n c e 杨宽 荣， 景 源 吴 华 能 源 股 份 有 限 公 司 木 城 涧 煤 矿， 北 京1 0 2 3 0 3 关键词 急倾斜 ； 近距 离； 薄煤层 ； 联合 开采 摘要 柔性掩护 支架采煤法在木城 涧煤矿急倾斜 近距 离薄煤层联合 开采中的应 用， 从技术上解决 了急倾斜近距 离薄煤层 开采 难的问题。介绍了其采煤工艺， 阐述了这一采煤法在急倾斜近距 离薄煤层开采应用中所取得的成果、 存在的不足及下一步的技 术方 向， 此工艺可在适合采 用这种小型柔掩支架的煤层 中推 广应用。 Ke y wo r d s s t e e p s l o p e ； s h o a d i s t a n c e ； t h i n s e a m c o a l ； u n i o n mi n e A b s t r a c t T h e a p p l i c a t i o n o f t h e fl e x i b i l i t y p r o t e c t i v e s t a n d c o a l mi n i n g i n s t e e p s l o p e ， s h o r t d i s t a n c e a n d t h i n s e a m i n Mu c h e n g j i a n C o a l Mi n e p r o v e d t h a t t h i s me t h o d w a s e f f e c t i v e i n s o l v i n g t h e d i ffi c u l t y o f mi n i n g ． T h r o u g h t h e i n t r o d u c t i o n o f t e c h n i q u e ， t h i s a rti c l e s h o w e d t h a t t h e a c h i e v e me n t s g a i n e d i n Mu c h e n g j i a n C o a l Mi n e a n d t h e p r o b l e m s s t i l l e x i s t e d ， a n d t h e r e f o r ma t i o n i n t h e f u t u r e ． T h e m e t h o d o f t h e fle x i b i l i t y p r o t e c t i v e s t a n d c o a l mi n i n g c a n b e s p r e a d ． 1 引言 木城涧煤矿大台井 自 1 9 9 7年开始 ，在局部煤层试验应 用柔性掩护支架采煤法 ， 通过几年 的试验探索 ， 柔性掩护支 架采煤法已经在急倾斜单一 中厚以上煤层开采中得到推广 ， 这种采煤方法主要采用的支架架型有 1 ． 6 、 1 ． 8 5 、 1 ． 9 m 的“ 八” 字型柔性掩护支架 ． 开采 的煤层厚度在 1 ． 6 m以上 。目前使用 1 ． 8 5 m架型的柔性掩护支架采煤法 ． 开采技术 已经成熟 ， 已成 为大台井的主要采煤方法。为了解决急倾斜近距离中厚及薄 煤层的开采难度大 、 回采率低 ， 安全无保障等 问题 ， 2 0 0 4年年 初开始研究在近距离 中厚及薄煤层 煤层厚度 1 ． 0 ～ 1 ． 6 m 中 使用小 型柔掩支架 1 ． 3 m 进行联合开采 ， 通 过对原有柔性掩 护支架采煤法 的盲区 薄及 中厚煤层 进行可行性研究 、 论 证 ． 结合实际 ． 对支架架型进行了设计 、 改进 、 定 型并确定 了 采用 l l 工字钢加工成的“ 八 ” 字型 1 ． 3 m柔性 掩护式支架 ， 并 于 2 0 0 4年 3月开始在 7 0 2 8工作面进行安装 、 试采 。 2 试验工作面概况 地质概况 7 0 2 8工作面位于木城涧煤矿大台井一 3 1 0 m水 平东二采区八槽 ． 煤层平均倾 角 7 3 。 ． 倾 向 N W。分为南 、 北两 层煤 ． 北八槽煤层平均厚度 1 ． 2 m， 南八槽煤层平均厚度 1 ． 4 m， 层间距 0 ． 2 ～ 1 ． 5 m。 顶 、 底板及夹石层均为粉砂岩。 该工作面可 采煤储量 7 ． 8万 t 。采煤方法为柔性掩护支架采煤法 。 开采方案 工作 面按伪斜角 2 3 ～ 2 5 。 布置 ． 南北 八槽 联合 布置 ， 先布置北八槽巷道 ． 北八槽采面布置完成后 ， 在北八槽 维普资讯 1 4 中国矿 山工程 2 0 0 6 年 第3 5 卷 采面上下顺槽 内掘南石 门进入南八槽 ． 布置南八槽 工作面。南 、 北八槽同时开采。 2 ． 1 南石门位置的确定 南石门 口距 北八槽采 面的距 离的确定必须考 虑北八槽采面回采到该南石门口的时间来定。若距 离大 ， 回采时间长 ， 就会造成南八槽巷道使用时间 长， 不便维修 ； 若距离小 ， 回采 时间短 ， 就会造成频 繁掘进 ． 影响正常生产 根据以往经验， 以可 回采 3个月左右为宜 。采 面长 9 0 m， 工作 面设 计生产能力为 3 5 0 0 t ／ 月 ， 南北 八槽 同时推采 ，每月推采 9 ． 1 m， 3月可推采 2 7 ． 3 m。 故南石 门口距J L , , k 槽采面的距 离定为 2 7 ． 3 m左右 。 2 ． 2 南北八槽采面错距的确定 由于南北槽 同时 回采 ． 相 互影响较 大 ． 故 考虑 两个方案回采 。 方案 1 为南槽超前北槽开采； 方案 2 为北槽超前南槽开采 。 按方案 1确定南北八槽采面错距 见图 1 。 图 l 开采方案 l示意 图 设南北八槽采面最小错距为 H． ； 最小渣层厚度 为 h 0 3 m； 煤层倾角 7 3 。 ； 夹石移动角度 3 7 。 ； 夹石厚度 M 0 ． 5 m。由图 1 关系知 H。 。 。 h l L l X s i n ／ 3 L l L 0 ／ s i n a X s i n 1 8 0 - o - ／ 3 L o M ／ s i na 故 Hl 0 l 0 M／ s i n O L X s i n 1 8 0 一 IB X s i n ／ 3 3 0 ． 5 ／ s i n 7 3 x s i n 1 8 0 7 3 3 7 x s i n 3 7 3 ． 3 m 按方案 2确定南北八槽采面错距 ， 见图 2 。 设南北八槽采面最小错距为 H ； 最小渣层厚度 为 h o 3 m； 煤层倾角 O L 7 3 。 ； 夹石移动角度 5 0 。 ； 夹 石厚度 M O ． 5 m。由图 2关系知 H 。 。 h l L l x s i n ／ 3 L l M／ s i n c - ／ 3 图 2开采方案 2示意 图 故 H2 0 l 0 M／ s i n 一 ／ 3 X s i n ／ 3 3 0 ． 5 ／ s i n 7 3 5 0 1 X s i n 5 0 4 m 2 ． 3 两方案分析比较 通过以上计算可知 采用方案 1 错距为 3 ． 3 m， 采用方案 2错距为 4 m， 两方案错距相差不大。 顶板管理是柔掩采煤法的重点 ， 采用方案 1 ． 对 北八槽的顶板不会造成大 的影响． 便于两槽的顶板 管理 ； 采用方案 2 ． 对南八槽的顶板会 产生一定的影 响 ． 造成南八槽的顶板变化 、 不稳定 ， 使南八槽顶板 不好管理， 对安全不利。通过对 比分析， 确定采用方 案 1 。 3 开采情况 3 ． 1巷道 布置 采 区石门揭露煤层后 ． 沿煤层掘进运输机平巷 见 图 3 ， 其余巷道均采用伪斜布置。巷道坡度 2 3 ～ 2 5 。 ； 开切眼坡度为 2 3 ～ 2 5 。 ； 将工作面划分为 2 ～ 3个 条带 ， 即采面或仓 。 一 1 7 5 { l 空 0 m水 石 预 o o 、 一 一3 1 0 m水平东二石门 实线为北八槽 巷道 ； 一 一 一虚线为南八槽巷道 图 3 7 0 2 8工作面南北槽 联合巷道布置 立面 示意图 3 ． 2 采面 布置 在掘进开切眼时采用 1 ． 3 m柔掩支架 ， 按照每米 6架进行支护 、 安装工作面 ， 采用四根钢丝绳 、 压板 、 螺栓 、 螺丝将 开切眼柔掩支架连接成一个柔性掩护 整体 ． 相 临两架之间采用木板 连接 ， 每隔 5 - 1 5 m支 维普资讯 第4 期 杨 宽荣等 急倾斜近距离薄煤层的开采 1 5 迈步支撑控制支架 开切 眼贯透后 即形 成 回采系 统 ， 可打充填眼 ， 放炮取渣 ， 进入正常进行回采。 3 - 3开采 回采顺 序 北槽超前南槽 一个循 环 ， 工作 中随 时掌握采面位置 ， 保证南北槽采面错距不大于 2 m。 图 4南 北 槽 回 采 顺序 示 恿 图 主要生产过程有 落煤 、 攉煤 、 调整下放支架 、 拆除延续支架 、 取渣充填。 3 ． 3 ． 1 落煤 根据煤层硬度 、 厚度和采场周 围压力情况布置 炮眼 ， 通常采用打抬炮形式 ， 眼深 1 ． 8 ～ 2 ． O m， 装药量 1 ～ 2条 艮， 底板侧炮 眼必须 打到底板 ， 下煤 口上第 一 组炮不得向底板 打眼 ， 底板侧炮眼装药量可根据 眼深 确定 ， 药 量为 眼深 的 1 ／ 3 ～ 2 ／ 3 ， 台 阶高度 1 ． 4 ～ 1 ． 6 m。眼距和药量以合理崩落煤炭为宜 ，然后装填 1 0 0 ～ 2 0 0 m m炮 土。 3 ． 3 ． 2 攉放 煤 采用人工攉放煤按 由下 向上 的顺 序铺 笨溜子 板并逐段扒煤 ， 煤经 溜子板 溜到各溜煤顺槽 ， 再经 运输机平巷装车运 出。 3 ． 3 ． 3调 整下放 支架 随着 出煤 ， 工作面 向下推进 ， 支架在 自重和上 部煤矸 的压力作用下逐步下降 ， 此时派专人对支架 进行调整 ， 利用支迈步支撑 横撑和立撑 对支架有 目的控制。主要控制它 的沉降速度 、 沉降位置及支 架形 态 。 3 ． 3 ． 4 拆 除延 续 支架 一 个循环完成后 ，要拆 除下仓头部分支 架 ， 以 达到安全合理的长度 ， 尾架长度一般为 1 - 4 m。拆下 来的支架运至上仓头接续。 3 ． 3 ． 5 取渣 充填 工作面每推进 1 ～ 2个循 环时， 在上巷取渣充填 一 次 ， 取渣眼为双排布置， 用接节钻杆打眼 ， 眼深 5 m 以上 ， 确保渣层厚度在 3 m以上。如果渣层 缺得多 ， 厚度 不足 3 ． O m 时 可 以加深 取渣 炮 眼 。 4 试 验效果评价 这次试验是对大 台井在 1 ． 6 m厚 以下煤层使用 柔性掩护支架采煤法 开采 的一次尝试 ，并取 得成 功。这次尝试解决 了急倾斜 近距离煤层的联合开采 的问题 ． 和其他方法相比具有较多优点。 1 安全状况好。工作面顶板暴露面积小 ， 人员 操作在柔性掩护支架 的掩护下进行， 能够保证安全 。 2 实现高产 、 稳产 ， 可以实现连续生产。2 0 0 4 年 5月至 2 0 0 5年 6月 7 0 2 8工作 面采用 1 ． 3 m柔性 掩护支架采煤法产煤 5 ． 6 8万 t ． 实现 了连续 高产 、 稳 产 ， 未出现工伤事故 。 3 提高正规循环率 。支架运 行稳定 、 可靠 ， 可 以实现正规循环作业。 4 回采率高。为使支架下放 ， 必须将所有煤体 崩落 回收 工作面 回采率可 达到 9 5 ％以上 ， 比斜坡 后退式陷落法提高 1 5 ％～ 2 5 ％。 5 劳动强度低 。改变了“ 俯伪斜走 向分段密集 采煤法” 每班必须移柱的辅助工作 ， 降低劳动强度。 存在 的主要缺 点 由于架 型较 小 ， 所 以操作 空 间相对 较小 ； 由于煤 层较薄 ， 护渣补渣有一定 的难 度， 尤其是在初采阶段缺渣现象更为突出。 5 结语 柔性掩护支架 采煤法是 急倾斜煤层 的主要 开 采方 法之一 ， 木城涧 煤矿注重技术创新 ， 对 这种方 法进行优化 ， 应 用于急倾斜 近距离薄 、 中厚煤层 的 联合开采 ， 并且取得 了良好的效果 。尽管在试验 开 采过程中还存在一定的缺陷 ， 但通过试验证 明 1 ． 3 m 柔性 掩护支架采煤法适合在急倾斜 薄及 中厚煤层 中联合应用 ， 已经在具备类 似条件 的工作面进行推 广应 用。今后 的工作重点是通过 加强劳动组织 管 理 、 正规循环作业 、 规范化操作 来提高安全生产 能 力 。通过努力使该种采煤方法进 一步得 到完善 ， 并 能够在适 合采用这种小型柔掩支架 的煤层 中进行 推广应用。 【 参考文献】 [ 1 ] 陈 炎光 ， 徐永圻 ． 中国采煤 方法 [ M] ． 北 京 中 国矿业 大学 出版社 ． 1 9 9 1 ． [ 2 ] 煤矿矿井 采矿设计手册 上 、 下册 [ M] ． 煤炭工业 出版社 ， 1 98 4 维普资讯