斜切（水平）柔性假頂采煤法在傾斜、急傾斜厚煤層中的應用

文/劉紹成

斜切（水平）柔性假頂采煤法在傾斜、急傾斜厚煤層中的應用

文/劉紹成

我國傾斜、急傾斜煤層分布廣泛，其地質條件大多數比較復雜，且南方地區80%的礦區賦存有傾斜、急傾斜煤層。湖南省煤業集團湘永礦業有限公司銅角灣礦、安陵礦為進一步深化煤礦安全專項整治工作，避免礦井開采過程中出現“一開就放，一放就垮”的現象，礦技術人員根據開采條件，經分析論證后，推行斜切（水平）分層柔性假頂采煤法。實踐表明，斜切（水平）分層柔性假頂采煤法系統完善，有利于安全生產，可提高資源回收率，減輕勞動強度，降低生產成本，適應于傾斜、急傾斜厚煤層開采。

一、銅角灣礦、安陵礦煤層開采技術條件

1.煤層賦存情況

兩礦井田范圍內含煤地層為二疊系龍潭組上段，主采六煤層，為黑色粉末狀優質無煙煤，容重1.45噸/ m3，呈雞窩狀、藕節狀賦存，煤層厚度0.5m～8m，傾角40°～80°，煤層頂底板為薄到中厚層狀粉砂巖和細砂巖，屬Ⅱ類頂板（中等冒落）。

2.瓦斯等級、煤塵爆炸性、煤層自燃傾向性情況

經鑒定，兩礦為低瓦斯礦井，煤塵無爆炸性，煤層不易自燃。

二、斜切（水平）分層柔性假頂采煤方法

1.采煤系統

回采工作面從區段中巷90m~100m掘區段石門，在石門底板巖層中沿偽傾斜方向開掘底板通風上山（兼作溜煤下山），由通風上山布置其他回采巷道，即在沒有承壓水的底板巖層中，沿偽傾斜方向開掘底板通風上山，15m~20m分區段開掘若干小石門揭煤，再分別沿煤層走向開掘溜子道，回風巷及開切眼，從而形成回采系統。通風上山一反上山揭煤處，按約18°~ 25°坡度掘煤層上山到頂板，再沿煤層頂板分別往南、北掘一分層溜子道到邊界、布置切眼到煤層底板，再沿底板掘回風巷貫通區段對應回風石門，形成正規雙巷、負壓通風系統后，采面沿走向方向實行后退式回采。如圖1所示。

2.柔性假頂

柔性假頂包括兩個部分，一是利用廢鋼絲繩和竹簾板制作的人工假頂；二是分層采面開采后冒落在人工假頂上的破碎巖石，在重力作用和采空區灑水重新膠成具有一定穩定性和強度的頂板。人工假頂是為了增加柔性假頂的強度，鋼絲繩和鉸接扎絲則是為了提高柔性假頂的整體性。柔性假頂結構及鋪設方式如圖2所示。

3.回采工藝

圖1工作面布置示意圖

工作面支護。采面采用單體配π梁，二梁五柱邁步式垂直工作面支護，排、柱距800mm×800mm，采高2.0m，兩根π梁一組邁步前進。見圖3。

頂板管理方式。“二梁五柱”控頂，“見四回一”，人工假頂下行垮落法管理頂板，最大控頂距2.4m，最小控頂距1.6m，放頂步距0.8m，一次回柱一根π梁及其相應的二根單體和同組另一根π梁的靠采空區側的那根單體。

作業方式。采用三班采煤，邊采邊準，采準平行的作業形式。

沿煤層頂板布置。上下區段平巷沿煤層頂板布置，均采用全封閉“U”型鋼支護，上部回風平巷支架隨采面推進回收，下部運輸平巷沿空留巷作為下區段回風平巷。

三、開采中存在的問題及處理方法

1.分層平巷采用V－7.5型電溜子運輸，允許的巷道彎曲度小，在煤層走向和厚度變化時，存在平巷跟不到頂板的情況，且平巷兩側為煤層。為防止壓力集中，利于煤墩子的維護，在開采時必須堅持先遠后近的原則，優先開采采面長的一邊。

2.區段平巷采用全封閉“U”型鋼支護，最低一個分層平巷沿底板布置，既利于巷道維護，也可防止最后一個分層的支架“插針”現象。

3.采面單體垂直方向支護，因煤層底板有一定傾角α，易造成單體柱窩打在底板上，且上方π梁與假頂、底板間的搭口有“采高×ctgα”的間距。為完整控制頂板，必須采用“邊木背頂”方式控制底板搭口，邊木沿搭口，背頂跟底板，下方放長地杠子并打在單體上。

4.回柱放頂必須堅持“先支后回”的原則，如圖3之B－B剖面所示，待回收π梁可以起到臨時支護的作用。

5.鋪板開采二至三個分層后，如柔性假頂保持完好，那么下一分層可以不鋪設假頂，但頂板側必須鋪設假頂并超過上分層假頂2m以上。

四、技術及經濟效益分析

安全價值。斜切（水平）柔性假頂采煤法生產系統完善，杜絕了偷煤放浮現象，提高了采面安全系數，有效地控制并管理好采面頂板，實現安全生產。

資源價值。采面資源利用率是巷道式采煤法的148%。且延長了采面服務年限，更好地協調了采掘平衡，緩解了接替緊張的局面。

經濟價值。坑木消耗方面，巷道式采煤法坑木消耗超過120m3/萬噸，現采用斜切（水平）分層柔性假頂采煤方法消耗坑木僅56m3/萬噸，原煤產量萬噸坑木消耗節約64m3。現坑木單價330元/m3，創經濟效益2.1元/噸；資源利用方面，比巷道式采煤法提高回收資源回收率48%，以銅角灣礦4168工作面為例，可多回收原煤1.0萬噸，按現價180元/噸，創經濟價值180萬元；巷道維護方面，區段平巷采用全封閉“U”型鋼支護，抗壓能力強度，維修工作量大大減少，可節約巷道維修費100元/米·月。以銅角灣礦4168工作面為例，開采一年來共節約巷道維修費27萬元；煤質方面，鋪板灑水后，老塘矸子不會混進煤里，從源頭上保證了原煤質量，降低了選煤成本，較巷道式開采噸煤綜合價格提高20元以上。

（作者單位：湖南省煤業集團湘永礦業有限公司）

（責任編輯：周瓊）

圖2柔性假頂鋪設方式圖

圖3水平分層采面布置圖