急倾斜不规则煤层回采工作面顶板控制的方法和途径

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1、急倾斜不规则煤层回采工作面顶板控制的方法和途径刘子清张军南桐矿业有限责任公司砚石台煤矿摘要木文针对急倾斜不规则煤层回采工作面顶板难以管理的特性。对伪斜掩护支架和伪斜分段走向密集相结合的采煤方法在该类型工作面的顶板管理进行剖析，着重从掩护支架架头、架尾和两种采煤方法交界处等重点部位进行探讨。文章总结了应用所取得的经验成果，提出了可行的现场控制措施,对急倾斜不规则煤层的开采具有一定的应用价值。关键词急倾斜不规则顶板管理掩护支架分段密集一・概况南桐矿业公司砚石台煤矿位于重庆市万盛区屮北部。井田地处四川赤色盆地东南缘，位于鲜家坪大背

2、斜强烈倒转的西翼。井田受地层倒转和构造运动的叠加影响，地质构造十分复杂，大小断层纵横交错，煤层沿走向和倾向厚度变化频繁，属于IV类地质矿井。煤系地层为二叠系龙潭煤组，下伏岩层为早二叠系厚层状茅口组石灰岩，上覆岩层为晚二叠系中厚层状长兴组石灰岩。可采煤层为倒转后的4J6=煤层，煤层赋存极不稳定，在同一开采区域内倾角和厚度变化频繁，煤层平均变异系数为67%。〃煤层厚度0.1〜6叫平均厚度2m,煤层倾角0°~70°,平均50°；6#煤层厚度0・1〜5m,平均厚度1.7m,煤层倾角0°~75°,平均55。。『煤层和6,煤层均不同程度

3、的受煤层走向或倾向断层影响，导致煤层歼灭。如4601N3段冋采工作面下部走向长200m,倾向长15m范围内煤厚0〜0.4m；4402N2段回采工作面下部走向150m,倾向25m范围内煤层被断开。回采工作面均为35。〜68。的大倾角工作面，且煤厚变化异常。我们把具有这些类似赋存特点的煤层称之为急倾角不规则煤层。可采煤层伪顶均为o・2m左右的高炭泥岩，随采随落；直接顶为结构松散、破碎的粘土泥岩和砂泥岩互层，属III类极不稳定型直接顶；老顶为约12m的硅质灰岩，周期来压显现十分明显，来压强度较高；直接底为炭质泥岩及砂泥岩，十分松软

4、，支柱易钻底。二.急倾角不规则煤层回釆工作面采煤方法选择急倾角不规则煤层的赋存特点决定其釆煤方法较为落后。九十年代以前均采用仓储式、倒台阶、正台阶、走向长壁、伪斜分段走向密集等采煤方法,由于煤层倾角大，支柱不稳而导致工作面垮塌、溜煤伤人等事故频发。当煤厚大于2.2m时，回采难度相当大，对顶板煤或底板煤的支护质量要求很高,稍有疏忽就有工作面垮塌的危险，形成了“怕厚”的毛病。初次来压和周期来压更是难以控制。而且其资源回收率低、坑耗高。九十年代后期较多的推广伪斜柔性掩护支架采煤法，克服了上述采煤方法的弱点，但又出现了压薄区域无法推

5、进的新问题，只有回撤掩护支架或者采歼石推进，导致产量低、煤质差。又形成了“怕薄”的毛病。综合上述两种采煤方法的优缺点，我们尝试将伪斜柔性掩护支架（见图1）采煤法和伪斜分段走向密集法进行互补，在同一急倾斜不规则煤层回采工作面同时进行配套使用。由于伪斜柔性掩护支架釆煤法其效果明显，回采现场易于操作，决定采用伪斜柔性掩护支架采煤法为主、伪斜分段走向密集釆煤法为辅的综合采煤方法进行回采（见图2）。经试用证明，这种综合采煤方法是切实可行的，且收效明显。采煤工艺：采用风镐落煤，人工扒煤。说明：1一掩护支架2—钢绳卡具图1掩护支架示意图说

6、明：1—掩护支架2—走向密集3--加固托梁4--刮板运输机5--金属支架6―压薄区图2急倾斜不规则煤层工作面回采示意图三.急倾斜不规则煤层冋采工作而顶板控制顶板管理方法：采用全部垮落法。伪斜柔性掩护支架采煤法为主、伪斜分段走向密集采煤法为辅的综合采煤方法，是解决急倾斜不规则煤层回采工作面顶板管理的重要措施。但是掩护支架架头、架尾和两种采煤方法交界处等重点部位是顶板管理的重点环节,也是较为薄弱的地方。采用该采煤方法冋采工作面的初采初放和收尾是顶板管理的一大难点。1、伪斜柔性掩护支架采煤法为主、伪斜分段走向密集采煤法为辅的综合采

7、煤方法对急倾斜不规则煤层冋采工作面顶板管理的优点采煤工作面煤壁前方10m至煤壁后方15m为应力和对降低区，除此范围内的前方煤壁和后方采空区为应力增高区。形成了以煤壁及采空区垮落带为前后支承点的半拱式平衡，所以采场空间处于低应力状态。采场支护的面积越小，支护材料承受的压力就越小。掩护支架减小了采场空间，使半拱式平衡承受了更多的应力，大大减小了采场支护应力。掩护支架采用工字钢按工程力学原理制成的，加之有单体液压支柱控制掩护支架，足以承担掩护支架背顶的煤肝重力和应力。而掩护支架之间又釆用卡心木料卡紧卡牢，因而不会发生煤肝沧漏事故。

8、掩护支架凹向煤壁安装,两端紧贴底板和煤壁，两端腿子将掩护支架背顶的煤肝重力和地应力传递给底板和煤壁。掩护支架采用四根新钢绳连接成整体，不会出现钢细断裂、掩护支架散落的现象。因此掩护支架的安全承受强度是勿容置疑的。如回采工作面煤层赋存较好时，从而保证工作面全部采用掩护支架采煤法回采，减小支护