优化采煤工艺的方法

伪斜柔性掩护支架采煤法的采煤工作包括安装掩护支架、正常破煤、下放掩护支架和掩护支架拆除,可分为三个工作阶段。

(1)准备阶段

准备阶段的工作主要是扩巷、挖地沟、铺设掩护支架、调架。安装支架前,先将区段回风平巷扩至煤层顶底板,从开切眼以外5 m处开始挖倒梯形地沟。煤厚为1.3～3.0 m时,地沟深度不小于0.8 m:厚度大于3.0 m时,地沟深度不小于1 m。

扩巷及地沟挖好后,可以安装掩护支架。第一根支架应从距开切眼以外3～5 m的地方开始铺起,其一端紧靠顶板,垫高为0.2～0.4 m,使钢梁与水平方向呈3°～5°,以便于支架、钢丝绳连接,有利于支架下放。钢丝绳、支架、方木(荆条捆)用螺栓夹板连接成整体后,应在支架上铺设竹笆。安装工作沿走向推进15 m后应将回风平巷支架拆除,使上部煤矸垮落,保证掩护支架上有厚2～3 m的垫层,以避免开采过程中大块顶底板岩石垮落砸坏掩护支架。

垫层厚度小于煤厚2倍以下时,应采用爆破方法强制获取。为了防止掩护支架在下放过程中出现褶皱或变形,应使煤矸垮落点距伪斜工作面上部拐点的距离经常保持在5 m以上。当掩护支架安装水平长度达到15 m,就可以调放掩护支架,下放支架利用开切眼来完成。在开切眼中打眼爆破,使支架的尾端由水平状态逐步调斜下放,使其与水平面成30°～35°。在伪斜工作面中,应始终使每根支架垂直于煤层顶底板。

(2)正常采煤阶段

在正常采煤阶段,除了在掩护支架下破煤外,同时要在回风平巷铺设支架,在工作面下端掩护支架放平位置撤除部分支架。掩护支架下采煤可采用爆破方式或风镐方式。爆破方式破煤包括打眼、装药、爆破、铺设溜槽出煤、调架工作。炮眼布置根据架宽和煤层硬度确定。架宽在2 m以下时,布置单排地沟眼,眼距为0.5～0.6 m,眼深为1.0～1.5 m;架宽在2～3 m时,应布置双排地沟眼,眼距、眼深同上,排距为0.4～0.5 m;架宽在3 m以上,顶底煤硬度较大时,应增加帮眼,帮眼水平位置是支架下放后的位置,炮眼深度以不超出支架的两端为限。工作面炮眼爆破后,自下而上铺设溜槽,煤炭装入溜槽自溜到下部运输平巷。随着煤层的破落,掩护支架会自动下落,操作人员应随时注意调整,使掩护支架落到预定位置。一般采用点柱来控制掩护支架下落,使它在工作面中保持平直。支架应垂直顶底板,并根据煤层倾角不同而保持2°～5°。当煤层倾角为90°时,仰角为0°;当煤层倾角为60°时,仰角为5°。破煤清除后,支架会整体沿走向推进一定距离,一般为0.8～0.9 m。先拆除溜槽,再进行下循环打眼爆破、出煤调架工作。

掩护支架下放方式与爆破出煤顺序有关,曾经采用过两种方式:

①工作面分段爆破

伪斜柔性掩护支架工作面采用自下而上分段爆破的方式。工作面上、下段可以交替打眼爆破出煤,使工作面工时利用比较合理。其缺点是放架时形成图11.4(a)所示的情况,下段爆破出煤后,掩护支架将由ab变为acdeb的位置,因acdeb段长度大于ab段长度,掩护支架受拉易变形损坏。

②工作面全长一次爆破

伪斜柔性掩护支架工作面全长一次爆破后出煤,掩护支架将由ab变为a′b′位置,如图11.4(b)所示。爆破出煤后,掩护支架可以全工作面同步向下滑移到新的位置,掩护支架不会受拉变形。其缺点是打眼与出煤不能平行作业,工时利用差,单产低,有时还会造成碎煤堵塞工作面。

图11.4　掩护支架下放长度变化(www.xing528.com)

在工作面采煤时,同样要在回风平巷中不断铺设掩护支架,以便连续采煤。随着工作面不断向前推进,要及时拆除工作面下端的掩护支架。拆除掩护支架时,将工作面下端掩护支架放平在运输辅巷中,如图11.5(a)所示。在放平段尾部,由地沟向煤层顶底板两帮扩巷,到支架两端露出为止。这时支架失去两侧煤台的支撑,应及时打上点柱支撑悬露出来的掩护支架,下部回收巷道高度不应小于1.2 m,如图11.5(b)所示。拆架工作自最后一根支架开始,卸掉螺栓、夹板,将支架由下煤眼运出,钢绳由小眼拉出。后方悬露出的假顶应及时架设点柱维护,当达到一定控顶距时回柱放顶,如图11.5(c)所示。

图11.5　掩护支架回撤

1—区段运输巷;2—假顶材料;3—绳接头;4—戴帽点柱;5—溜眼

拆架工作也可以直接在下区段的运输平巷中进行,如图11.6所示。下区段回风平巷可以在被假顶隔离垮落矸石下方直接沿空掘进,不留设区段煤柱,以提高采区回收率。

图11.6　在区段运输平巷回撤掩护支架

1—工作面运输巷;2—工作面回风巷;3—联络巷;4—掩护支架;5—采煤工作面

(3)收尾阶段

当伪斜柔性掩护支架工作面推进到区段停采线前,在停采线靠工作面一侧掘进两条收尾眼。两眼相距8～10 m,沿倾斜每隔10～15 m用联络巷连通。掩护支架铺设至收尾眼时,应停止铺架。利用收尾眼将支架前端逐渐下放,减少工作面伪斜角度,拆除上端多出的一段支架,使支架下放到回架处的水平位置。用上述拆架方法将掩护支架全部拆除,如图11.7所示。在拆除掩护支架过程中应始终保持支架落平部分与区段运输平巷不少于3个溜煤眼相通,以满足通风、行人和拆架的需要。但最多不超过5个溜煤眼,避免压力过大给拆除掩护支架造成困难。

图11.7　掩护支架工作面收尾

1—工作面运输巷;2—工作面回风巷;3—收尾上山眼;4—通风联络巷;5—停采线;6—采区上山眼