柔性掩护支架采煤法在急倾斜薄煤层中的应用研究.doc

柔性掩护支架采煤法在急倾斜薄煤层中的应用研究 【摘要】随着经济水平的不断发展，人们对煤炭的需求不断上升，煤炭采工作如火如荼的展开。煤炭开采过程工艺复杂，劳动强度大，尤其是急倾斜煤层的开采取药耗费大量的人力物力，运输过程艰难，开采工作难以有效展开。为加快经济发展，切实提高人们的生活水平，必须对急倾斜煤层的开采工作找出有效的开采方式，柔性掩护支架采煤法就在这样的背景下诞生了，本文就柔性掩护支架采煤法在急倾斜煤层的应用做出研究。 【关键词】急倾斜煤层；柔性掩护支架采煤法；关键技术；顶板管理 传统煤炭开采方式效率低下，为满足人们的需求不得不花费大量的人力物力，给煤炭开采工作带来极大的困难和成本压力。在进行急倾斜煤层的煤炭开采工作时往往使用倒台阶采煤法，不仅降低开采的进度，还给煤炭运输工作带来极大的不便。柔性掩护支架采煤法在煤炭开采过程的应用极大的提高了煤炭开采效率，尤其是在急倾斜煤层的应用，改变传统煤炭开采存在的弊端。本文以某煤矿为例阐述柔性掩护支架采煤法在急倾斜煤层的应用研究。 1 传统采煤法概况 某矿山斜南侧是急倾斜煤层，倾斜角度最大处约为450，角度最小处为300，平均倾斜角为370，煤层厚度为2m-3m，煤层的主要组成部分基本稳定，其主要的构成为煤层伪顶处主要是炭质岩泥，厚度在0-0.25之间，直顶由黑色的粉砂岩以及细砂岩交错组成，厚度达到3.5-4.5m。煤炭层容易出现冐落现象，具有较大的开采难度。开采前将整个区域按照地理特点进行划分，只要为1区和2区 ，由于需要先对2区进行煤炭开采工作，开采过程利用传统烦的木支护走向壁式采煤法，并在开采过程中将存在的问题记录下来。 1.1 煤层压力过大造成运输及维修问题 开采过程中由于煤层整体压力较大，对相关支撑设备造成了极大的损害，工作面回风巷以及运输通道在强大的压力下产生形变，很多支柱难以承受重压被折断。运输通道的宽度及高度影响到运输工人的正常作业，同时通道中的废弃断支柱给人们的行走及运输造成极大不便。为保证开采运输工作的进行，工人们不得不花费时间对工作面回风巷以及运输通道进行维修，并清理通道杂物，大量的人力被无用功所占据，因此在实际施工中效率低下。 1.2 工作面推进危险性较大 煤炭工作面推进是采煤的重要一环，推进方式的选择对煤炭开采效率以及安全性都有重要影响。在木支护走向壁式采煤法中，如果煤炭推进方式按照正倾斜走向推进时，容易发生煤壁片帮现象。煤壁片帮后，常常会造成支架前端至煤壁间的空顶面积扩大，在顶板压力的作用下，此处容易发生冒顶。煤壁片帮还会导致大块坍塌现象，不仅造成运输通道受堵，还会对施工人员的生命安全造成威胁。如果按照俯伪斜推进时，容易造成采空区窜研，可能会造成煤研伤人事件的发生，并可能导致支柱被冲倒，造成更严重事故的发生。 1.3 木支护走向壁式采煤结构稳定性较差 不同于其他结构，急倾斜煤层的结构导致其在重力的作用下垂直方向压力较小，在沿斜面方向有一定的推力，因此在利用木支护走向壁式采煤法采煤的过程中，由于结构稳定性较差，受到斜面下滑力的影响，容易造成推棚冒顶的现象。 1.4 浪费现象严重 煤炭开采是一项长期工程，因此在开采中必须注意节约成本，保证开采工作的顺利进行。木支护走向壁式采煤法在急倾斜煤层的应用主要是利用大量的坑木搭建采煤结构，因此会消耗很多木材，并且开采后木材难以重复利用。由于坑木受到重大压力的影响，在开采过程中很多坑木结构发生损坏，需要工人进行结构维修，消耗大量原材，由此可见，木支护走向壁式采煤法在急倾斜煤层的应用是建立在消耗大量坑木的基础上，成本高昂。 2 柔性掩护支架采煤法在急倾斜薄煤层中的应用 2区进行煤炭开采工作时开采过程利用传统烦的木支护走向壁式采煤法，采煤过程中遇到各种问题，不仅影响到采煤的工期，还威胁到施工人员的生命安全，造成了大量的成本浪费，影响深远。为便于急倾斜煤层采煤工组更好地进行，在1区的煤炭开采中利用柔性掩护支架采煤法，以此消除木支护走向壁式采煤法存在的各种弊端。 图1 柔性掩护支架采煤法 2.1 巷道的布置 柔性掩护支架采煤法的巷道布置主要采用斜向巷道方式切开急倾斜煤层，主要形状采用伪斜布置，沿着巷道的走向进行推进。在结构建造中伪斜的倾斜角度在280-300之间，工作面的布置主要由运输巷、伪斜开切眼、上回风巷这几条基本的巷道组成。1区的通道走向基本长度为210m，伪斜长度为130m，为便于开采工作更好地展开，根据1区的具体情况将1区分为上下两个错开的独立工作面，伪斜长相等，都为60m。通过这样的基本布置为后续采煤工作打下坚实的基础。 2.2 柔性掩护支架基本支架结构 柔性掩护支架主要利用钢绳将钢制梁或木制梁通过合理的结构连接在一起，形成具有多功能作用的支架结构，在煤矿开采尤其是急倾斜煤层的开采中有重要利用[1]。 1区的采煤中的柔性掩护支架主要利用具有特殊刚性的特质钢定制而成，支架的主体形状是不规则的四边形，由四根钢丝成连接而成，并利用单体支柱支撑，这样便组成了柔性掩护支架的主体结构。 2.3 采煤工艺 采煤工艺是在柔性掩护支架的基础上进行的具有科学性及合理性的采煤方法，采煤工艺在柔性掩护支架采煤法中的应用主要有三个部分组成，即柔性掩护支架的初期安装、柔性掩护支架采煤过程、柔性掩护支架的下放掩架。 2.3.1 柔性掩护支架的初期安装 柔性掩护支架的安装方向主要沿着煤壁从下而上由开切眼下口安装到上风巷，安装过程中需要逐渐将切眼原支护撤回。安装过程中需要将第一根柔性掩护支架应该在距离开切眼4-5m之外的地方开始铺设。整个支架结构利用螺栓以及钢丝绳结构连接，形成一个具有灵活性的整体。为保证柔性掩护支架在开采过程中的有效性，连接材料中需要利用特质刚性螺栓，钢丝绳的长度最好在25-30m之间。铺设过程中整条钢丝绳主要由几个分段的钢丝绳通过接长得到，为保证结构的稳定性绳结离钢绳接头处的距离至少为2.8m，并用5个左右的绳卡固定。在相邻绳子的两端利用焊接技术将其焊接起来，避免绳结处出现意外导致绳子脱落，造成柔性掩护支架结构出现严重的安全问题。在进行支架与钢丝绳的连接过程中必须将绳子彻底拉直，并利用垫木以及罗斯将其固定。 2.3.2落煤和下放移架 落煤工艺主要利用风镐或爆破的方式，具体用法根据顶板实际情况而定。顶板的质量较高时能够承受较大的压力及碰撞力时一般采用爆破落煤，当顶板质量较差或出现顶板破损情况时一般采用风镐落煤。工作面部分的出煤一般通过溜槽随着重力作用自行运输至运输巷中，并由相关人员进行落煤处理。在柔性掩护支架全部安装完成后即可进行落煤工作，其顺序主要由切眼下口向上进行。放煤后需要在柔性掩护支架的下方按照固定的间隔（2-3m）打下支柱，以此增加掩护架的稳定性，并对掩护架进行位置调整。急倾斜煤层中的柔性掩护支架主要利用其自身的重力发生自动下移，急倾斜煤层的倾斜角度与煤矸的运动角度基本相似，因此矸石不会在柔性掩护支架上方发生相对移动。支架在施工过程中难以发生下一运动，因此必须利用辅助下移装置推动柔性掩护支架的移动。实际施工过程中采用的是单体液压支柱，通过合理的使用方法实现对单体液压支柱的有效控制。 图2 单体液压支柱 在移动过程中首先需要清除移动通道的障碍，包括一些矸石，并将整体支架结构进行加固处理，保证在移动过程中不出现结构上的安全隐患，在控制单体液压支柱时需要合理卸压，柔性掩护支架在自身重力的作用下缓慢移动至煤壁处，再用控制单体液压支柱控制掩架底座到正常位置。 2.3.3 掩护支架的回收 柔性掩护支架的架尾部分需要与煤层工作面下口部位始终保持4-5m的水平间距，当距离超过这一范围时应该及时撤回支架。撤回支架主要借助于回柱器完成，撤架方向从里向外，支架回撤的过程中必须保证一次性松动螺丝的数量不超过五架。在卸下螺丝之前必须做好保护措施，利用支撑柱承受压力，保证不出现坍塌现象。在撤架过程中必须根据现场的实际情况采取相应的措施，最后确保顶板安全后才能进行支架转运工作。 2.4柔性掩护支架的评价 柔性掩护支架能够改善急倾斜煤层的倾斜带来的负面效应，使煤炭开采工作变得更加简单，提高了煤炭开采效率。通过支架能够将工作面与煤层采空区进行有效隔离,方便了顶板工作,减少了传统煤炭开采中损失的材料。工人可以在柔性掩护支架的保护下进行开采工作，大大提高了工人在开采过程中的人身安全。柔性掩护支架具有良好的灵活性和稳定性，可以实现连续不间断生产，从根本上改变传统煤炭开采效率低下的局面，支架下的运输通道不受到任何因素的影响，运输工作更加简便。 柔性掩护支架并非完美无缺，特殊结构导致难以适应地质变化，尤其是煤层底板凸起时难以实现工作面的推进。 结束语 柔性掩护支架在急倾斜煤层的应用能够有效提高煤炭开采效率，节约开采成本，提高了开采工作的安全性。基于人们对煤炭资源的需求不断上升，必须在现有的基础上研究出更加科学合理有效的开采方法，以实现在不同环境下的高效率煤炭开采工作。 【参考文献】 [1] 徐国香. 柔性掩护支架采煤法在倾斜煤层中的应用[J].2013，11132-133 [2] 丁帮才. 柔性掩护支架采煤法在急倾斜煤层中的应用[J].2010，270-71