急倾斜薄煤层软底工作面柔性掩护支架的运用1

1、可伸缩式柔性掩护支架在极薄煤层（0.75m ）软底工作面的实践应用张伟林1谢金洪2摘要：川煤集团达竹公司金刚煤矿W2112工作面煤层属于急倾 斜极薄煤层软底工作面，工作面煤层厚度为0.750.84m，倾角为 60，底板松软，易插底、滑底。在分析现有采煤方法的基础上，通 过对俯伪斜柔性掩护支架的重新设计，成功的使用柔性掩护支架采煤 法对工作面进行了回采。此法安全可靠，经济、社会效益显著，对类 似条件的采煤工作面的安全生产具有重要意义。关键词：极薄煤层软底工作面实践应用可伸缩式柔性掩护支架近年来，随着煤炭需求的逐步扩大和煤炭资源的减少，煤炭开采 的重要课题研究开始向赋存条件较差的煤层转移，一是有利

2、于提高煤 炭资源的回收率，二是有利于延长矿井的服务年限。虽然我国煤炭资 源丰富，但赋存条件变化太大，特别是在西南地区，煤层倾角大，煤 层薄为其主要特点。俯伪斜柔性掩护支架采煤法为这一煤层的主要采 煤方法，但国内急倾斜煤层采用柔性掩护支架采煤法采高一般在 1.3m1.8m，金刚煤矿利用可伸缩柔性掩护支架有较大空间的优势， 在W2112工作面采高只有0.750.84m的条件下成功实践了急倾斜极 薄煤层柔性掩护支架采煤法。1工作面概况金刚井田处于华蓥山山脉北段，煤层坡度从南向北逐渐变大，且 东翼大于西翼。W2112工作面位于东南211采区，工作面煤层中等稳 定，厚度平均为0.750.84m；倾角最大

3、65，最小55，平均倾 角：60。工作面顶、底板均由深灰色泥岩夹煤线构成，直接顶及伪 顶厚度为2.76m，直接底厚度为1.15m，直接底下为内连煤层。顶板 工作面斜长110m，走向长520m。风、机巷均采用锚网支护。工作面 无大的地质构造，无淋水，对生产不构成影响。2俯伪斜柔性掩护支架采煤法的基本原理和优越性2.1俯伪斜柔性掩护支架采煤法的基本原理在急斜煤层中，沿伪倾斜布置采煤工作面，用柔性掩护支架将采 空区和工作空间隔开，沿走向推进的采煤方法称之为俯伪斜柔性掩护 支架采煤法。柔性掩护支架单体为矿用工字钢加工而成，有“7字 型”，“八字形”，“平板形”，“单腿支撑式”，现在发展到“四边形”，

4、在工作面安装时采用钢丝绳把独立的工字钢支架连接成整体，从而达 到柔性的目的。柔性掩护支架在安装时为俯伪斜（即从工作面风巷向 机巷俯伪斜），由于受自身重力及采空区矸石重力作用，柔性掩护支 架始终处于向下滑落的状态，同时，由于顶梁和底座受前方煤壁支撑， 当爆破落煤后，空出的一段顶底板就是柔性掩护支架向下滑落的距 离，当到达煤壁时，柔性掩护支架重新受前方煤壁支撑而稳定。工作 面就这样周而复始重复落煤与走架，实现急倾斜煤层的开采。2.2俯伪斜柔性掩护支架采煤法的优越性俯伪斜柔性掩护支架采煤法是我国总结出来开采急倾斜采煤工 作面较好的采煤法，它已成为我国开采急倾斜煤层的一种主要方法，已取得了成熟的经验，

5、具有如下优点：1）俯伪斜柔性掩护支架采煤法具有支护顶板面积小，不易发生 冒顶事故。2）封闭采空区良好，不易发生串矸伤人事故。3）支架连接整体，不易发生倒架事故。4）受顶板压力较小，不易发生支柱插底。5）工作面俯伪斜布置底板暴露少，同时受煤壁支撑，不易发生 底板滑底。6）没有回柱工序，走架基本上自行走架，职工劳动强度低。以上优点，刚好能解决单体液压支柱支护顶板，俯伪斜走向分段 密集采煤法开采W2112工作面的缺点，因此，采用俯伪斜柔性掩护支 架采煤法是十分必要的。3 W2112工作面柔性掩护支架的选型3.1柔性掩护支架的作业空间确定采用柔性掩护支架采煤法四边形柔性掩护支架平面图开采的工作面作业空

6、间较小， 特别是在极薄煤层中，右图为 本地区常见的固定式柔性掩护 支架，该支架高为1.38m，有 效作业高度为1.25m，内空为 0.54m。其支架内作业断面积 约为 1.25mX0.54m=0.675 此由于该工作面采高最低为0.75m,为了保证不小于0.65血断面的作 业空间，就必须增大支架的有效断面积，由于高度已经确定，就必须 增大支架的内空宽度，即将支架的顶梁和底梁加长，且顶梁长于底梁， 让顶梁接触煤壁，以增大有效的作业空间。3.2柔性掩护支架的选型由于W2112工作面最低采高为0.75m，作业断面不小于0.65血， 就必须要求有与之相适应的柔性掩护支架。设计制造可伸缩的柔性掩 护支架

7、。该支架为可伸缩四边形掩护式支架，型号为KR/07/13型。 其主要技术参数见下表KR/07/13型可伸缩四边形掩护式支架主要技术参数表：项 目参 数单位附注1支架型式可伸缩四边形柔性掩 护式支架三架一组高度700-1280mm中心距140mm2调节千斤顶型式普通1/3根缸径/杆径80/55mm行程167mm推力/拉力158/108kNP=31.5MPa由其参数表可见，该支架最大可采高度1.28m，最小可采高度为0.7m，且支架可随采高的变化而进行调整。 W2112工作面采高为 0.750.84m，刚好在该支架的作业空间内，故可使用此支架进行回 采作业。KR/07/13支架在不同的采高条件下，

8、该支架工作状态如下 图所示：KR/07/13型支架最大工作状态KR/07/13型支架最小工作状态在KR/07/13支架最小作业状态下，该支架的作业断面积约为0.59mX 1.157m=0.683血。该有效作业断面与常用的固定式四边形支架断面基本一 致，使作业人员有足够的作业空间进行作业，故该支架是能够适应工作面开 采需要的。4柔性掩护支架的安装及切割眼布置该支架为可伸缩式支架，在运输中过程中实行解体运输，工作 面则由人工运送到安装位置。该支架3架为一组，使用连接板连接， 每组共同使用一根千斤顶，同时将调节千斤顶的两件球型截止阀安装 好，使同组的三架支架可以做到自由升高或降低。当安设好第一组后，

9、 再将连接固定整段支架的钢丝绳使用压绳板进行固定在第一组上，压 绳板的螺丝必须紧固。当以上工作做好后，便可逐一加架，每加一架 都可使用钢丝绳进行临时的固定，加满三架后再使用连接板将三架固定在一起，并安装好调节千斤顶，调试后并进行最后的固定。由于工作面倾斜长度为110m，为了更快捷、更方便的进行回采 工作，决定在工作面以40伪斜角做切割眼，将工作面分成3个小段， 每小段作业面长约40m，除爆破工序外，每段独立作业。附图：回采期间工作面平面布置图3-5ma : 60煤墩12006000W2112机巷-a ：煤层真倾角P ：工作面、切割眼伪倾角角度40Y :伪倾向与煤层走向间的夹角35-38 支架间

10、距：0.125m短钢梁配金郴籽 lzI属网隔离栅阵4栅栏淄TW2112风巷5生产工艺流程本工作面回采工艺流程为：打眼一爆破一擢煤一走架一打眼。落煤方式:工作面采用爆破落煤。爆破顺序：沿煤壁由下向上依 次爆破，循环进度0.6m。打眼时电钻在下，钻杆向上打眼，便于将 煤碴吐出，增加炮眼的实际利用率。擢煤方式：工作面采用搭接溜槽，人工擢煤的方式。煤炭经通过 溜槽自溜到机巷。走架：工作面随采煤走架，每放炮35m就必须下放掩护支架。 若遇顶板或底板有凸出部位，支架过不了的部位，就必须采取升降支 架高度或啄顶底板的方式进行处理，确保正常走架。6结论挑战极限，拓宽了柔性掩护支架采煤法应用范围。金刚矿井W2112 工作面利用可伸缩式柔性掩护支架成功实践了在最低采高只有0.75m 的极薄煤层中应用，打破了国内急倾