探索急倾斜薄煤层联合支护采煤技术.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 1 年at 1 期 总第1 0 0 期 渫索息倾斜薄煤层联含支沪采煤技术 王光荣。 詹兴建，李家银 鱼田堡煤矿 。重庆 4 0 0 8 0 2 J 摘要本文主要介绍鱼田堡煤矿如何在 3 4区3 5 0 4 W1段工作面， 探 索俯伪斜柔性掩 护支架配合单体液压支柱联合支护顶板放炮采煤技术 ，为该工作面安全开采和矿井回采生 产成本节约提供技术支撑。 关键词支护合理性；防窜矸 ； 移架；防甩架 ； 效果 中图分类号 T D 3 5 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 1 0 1 0 0 1 4 0 2 重庆能源集团南桐矿业公司鱼 田堡煤矿属 于国 内有名的“ 五大灾害” 齐全矿井 ， 其 中煤与瓦斯突出 、 顶板 、 矿井水和粉尘灾害为矿井的主要灾害。煤系含 煤 6～7层 ，区内可采层为 4 、 6 煤层 ， 5 层西翼可 采。5 层可采范 围内煤厚 0 ． 6～1 ． 4 m， 瓦斯含量 1 4～ 1 6 mS ／ t ， 为弱突 出煤层 ， 顶板岩性为泥岩 、 钙质泥岩 ； 底 板 为 泥 岩 、砂 质 泥 岩 及 粘 土 岩 ，煤 层 倾 角 3 5 ～ 6 0 。。成功探索 出一种 安全高效 的采煤支护工 艺 ， 为矿井安全经济开采闯出一条新路。 1 联合支护顶板合理参数的确定 1 根据该矿在中厚急倾斜煤层采用的 1 ． 8 m“ 四 边弓型” 柔性掩护支架风镐落煤移架技术 ， 矿提 出了 在急倾斜薄煤层 中推行 1 ． 4 m“ 四边弓型” 柔性掩护支 架风镐落煤移架技术 ， 但 出现了回采时职工劳动强度 大 、 单产低等问题。 于是决定采用放炮落煤方式 ， 却又 出现了打眼作业空间窄小 、工作面风路易堵塞等 问 题。为此矿成立了俯伪斜柔性掩护支架配合单体液 压支柱联合支护放炮采煤法工艺科研小组 ， 经过研究 和实践，确定了该联合支护顶板的合理参数。即用 4 ra m 的压板和 1 8 ram的 “ T ”型螺拴 ，以及不低于 2 8 ra m 的钢绳 4根 ， 把用 “ 1 l ” T字钢作成 的柔性 掩护支架连为一个整体 ， 作为T作面移架后老塘档矸 的隔离墙 ， 煤壁采用“ 二 、 三” 排空顶超前单体支护和 特殊支护方法， 成功解决了该联合支护采煤 的技术问 题 。 2 根据急倾斜煤层采用俯伪斜分段密集推采工 艺技术 ， 工作面顶板下顶后 ， 老塘矸石充填 自然堆积 角计算 ， 以及俯伪斜柔性掩护支架移架时向煤壁的垂 直力和下放的倾斜推力计算 ， 得出了在俯伪斜柔性掩 护支架前方 ， 合理设置超前单体支护密度 ， 确保 了该 工艺在回采中的安全 、 高效 、 经济效果。 1 ． 1 单体支柱合理支护强度的计算 1 采用经验公式计算T作面合理的支护强度 ， k N／ m P。--9 ． 81 h r k 9 ． 81 1 ． 52． 54 1 4 7 kN／ m 。 1 4 2 支柱实际支撑能力计算 R Kg Kz KbKh Ka RO． 9 9 0． 95 0． 9 1 ． 0 0 ． 8 52 59 ． 8 1 7 6 k N 。 3 工作面合理的支柱密度计算 n P t／ R 1 4 7 ／ 1 7 6 0 ． 8 4根 ／ i n 。 。 4 该 面设计支柱排距为 0 ． 7 m， 柱距为 1 ． 1 m， 既 为 1 ． 2 9根 ／ m 。1 ． 2 9根 ／ m 大于 0 ． 8 4根 ／ m ， 该设计安 全经济符合要求。 1 ． 2 合理选择掩架和控架支柱密度 1 掩护支架侧向冲击载荷。掩护支架老塘堆积 矸石的边界线对应的伪倾角 即 自然安息角 0 2为 取 4 0 。 。 下滑堆积边 界与煤层倾角 的斜面夹角 为 2 7。 掩护支架移架时矸石沿堆积边界的底板下滑时 对掩护支架产生的冲击力 F为 1 9 ． 6、 ． 4 x 9 ． 8 s ； 4 2 0 ． 6 x c o s 4 0 ／ c o s 4 6 ／ 1 6 0 - 2 2 1 ． 6 k N 2 掩护支架侧 向矸石静载荷。 每米的最大侧向矸石静载荷 P m为 Pm rM s i n a f c o s a ／ 2￡f 2 3 ． 5 21 ． 2 s i n 4 6 。 一 f c o s 4 6 。 ／ 20 ． 4 2 0 ． 8 4 5 ． 5 k N 。 3 假顶矸石处于松散状态对支架产生一类似 自 然平衡拱的松动压力 P h P b r M s i n a ／ 3 f 2 3 ． 5 2 1 ． 2 s i n 4 6 。／ 3 0 ． 8 4 9 ． 7 k N 。 所以，每米走 向掩护支架承受的侧 向矸石载荷 MP a 为 P a P m P b 5 ． 5 9 ． 7 1 5 ． 2 k N ／ m 。 煤矿 现代化 2 0 1 1 年第1 期 总第1 0 0 期 4 走向掩护支架上方矸石冲击力和静载荷的总 和为 P P t F 1 5 ． 2 ／ 6 ． 6 7 2 1 ． 6 2 3 ． 8 8 k N 。 式中卜 每米掩护支架数量 ， 6 ． 6 7根 ／ m。 5 一般每根走 向支柱侧 向允许抗矸石侧 向冲击 力 Q为 Q P e f K 7 5O ． 5 ／ 1 ． 5 2 5 k N ／ 根 综上计算表 明， Q P ，设计掩护支架和控架支柱 是能够抵抗实际矸石侧向冲击载荷 。 所以在工作面煤 壁采取“ 二三 ” 排单体超前支护与每米安设 6架掩护 支架档矸联合技术 ， 可 以解决工作面打眼 、 行人和安 全推采 ， 该设计合理安全可靠。 2 俯伪斜柔性掩护支 架架 内安全通道设置 1 控架支柱按照不大于 5 m设置在掩架天腿 上，保证每次放架后掩 护支架天腿抵拢第二排支柱 上 。 2 斜撑支柱和大底座按照不大于 5 - 8 m在第二 排支柱上与控架支柱错开设置 ， 防止移架时掩护支架 冲倒第二排上单体。 3 安全 移架的控制技术 合理设置控架支柱和档架支柱是解决移架人员 安全通道的关键 。 1 分 5 - 1 0 m段 回柱移架前 ， 第一步是先对工作 面移架段单体支柱补液 ，再 回第三排上的单体支柱 ， 用于设置斜撑和全撑支柱 ， 最后通过 回撤控架支柱移 架 ， 确保掩护支架伪斜角度不超过 3 0 0 。 2 通过加密控架和斜撑支柱设置 、 控制性放架 即每次移架不准超过 3 - 5 m 、 暂时停止移架等方式 ， 解决掩护支架老塘大面积下顶时对联合支护产生 的 威胁 4 俯伪斜柔性掩 护支架在工作面 撤架 时防止 架尾甩架 问题 根据该矿采掘接替要求 ， 该工作面开采期 间机巷 采取护巷产措施 ， 为此把掩护支架架尾放在工作面下 口设置 的第 3根真倾斜单体支柱上防止架尾甩架是 安全进行循环推采的关键。 1 架尾留设长度 ， 根据实践确定为 2 ～ 4 m。 2 架尾支护要求 控架支柱按照 l m设置 ； 特殊 支柱大底座按照每间隔一空设置 ； 掩架天腿必须贴拢 天板 ； 在架尾拐点处设置一窝大底座 ； 3 架尾撤架前安全通道设置 ， 在架尾下方第二 根单体支柱超前架尾 l m采用规格相适 应的木支柱 替换后， 在木支柱上方用单体加开块或金属绞梁按照 走向设置成抬厢支护 。 第一根支柱超前架尾 2 m采用 规格相适应的木支柱替换后 ， 用煤矸充填。 图 1 架尾 大底座丛柱支护示意 图 5 柔性掩护支架配合单体液压支柱联合采煤 工艺 的效 果评价 由于该矿是煤与瓦斯 突出和高瓦斯矿井 ，煤层 透气性较差 ， 穿层预抽瓦斯治理时间较长 、 本层 预处 理易发生煤与瓦斯突出事故 ， 安全威胁大 ， 而矿 常采 用的采煤方法是 ，俯伪斜分段走 向密集单体支护放 炮落煤工艺。但生产成本较高 、 产量较低 ， 回柱 时时 有突然窜矸伤人威胁和掩埋单体支柱事故发生 。为 此 ，矿决定在 3 5 0 4 W1 段工作面试行该联合支护工 艺 ， 经过 6个月的实践 ， 现 已成功探索 出了俯伪斜柔 性掩护支架 配合单体液压支柱联合支护放炮采煤技 术 ， 取得了明显 的效果 1 吨煤生产成本从原来 的 2 4元 ， 下降到吨煤 3 元 ， 因此 ， 为矿月节约吨煤生产成本约 1 4万元 。 2 月工作面单体支柱 占有量从原来 的 1 7 0 0根 左右 ， 下降到 5 0 0根左右 ， 因此月节约单体租赁费约 4万元 。 3 降低 了职工的劳动强度 ， 同时生产正规循环 率提高了 1 O ％， 达到 9 6 ％以上。 4 该 面至推采 以来 ， 消灭 了受伤事故 ， 杜绝 了 工作面窜矸事故发生。实现 了初采初放的安全 目标 ， 为矿 以后在 5 煤层保护层工作面开采工 艺上提供 了成功经验 ，同时也为矿实现安全生产三周年和不 断为矿刷新 建矿 以来最 长安全记 录创 造 了 良好 条 件 参考文献 [ 1 ] 煤矿 开采学． 矿 山压力及其控制 [ 2 ] 弹性力学． 作者简介 王光 荣 1 9 6 6 一 ， 男 ， 本科 ， 重庆万盛人 ， 采矿 工 程 师， 2 0 1 0年毕业 于重庆 大学采矿工程 。 现任重庆能 源集 团南桐矿业公 司鱼田堡煤矿安全副总工程师。 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 1 1 1 5