改进支架结构，扩大使用范围

为扩大伪斜柔性掩护支架采煤方法的使用范围,我国众多急斜煤层矿井根据实际煤层赋存条件、技术条件,积极进行研究、试验,因地制宜开发出多种结构的掩护支架。

(1)多根钢梁组合平板形掩护支架

当煤层厚度大于4 m时,可以用两根或多根钢梁对接或搭接,形成两根或多根钢梁组合平板形支架。两根钢梁搭接组合平板形掩护支架如图11.8所示,主要规格为3.6、4.0、4.5、5.0、5.2 m五种,分别用两根长为2.4、3.0、3.6 m的11号矿用工字钢搭接组合而成。使用条件为煤层倾角大于60°、厚度为3.8～5.5 m、赋存稳定煤层。

图11.8　两根钢梁组合平板形掩护支架

1—主钢绳;2—背绳;3—大圆钢卡;4—小圆钢卡

多根钢梁组合平板形掩护支架如图11.9所示。其主要规格有:5.6、6.0、6.4、6.8、7.2 m,分别用长为1.6、2.0、2.4、2.8、3.2、3.6、4.0 m的11号矿用工字钢组合而成,适宜条件为倾角大于60°、厚度为5.8～10 m、赋存稳定煤层。目前国内已能用多根钢梁组合平板形掩护支架开采8 m以上煤层。如开滦马家沟矿曾经采用钢梁组合平板形掩护支架,成功开采厚度为8～12 m的煤层,取得了良好的技术经济效果。

图11.9　多根钢梁组合平板性掩护支架

1—背绳ϕ22钢绳;2—ϕ28钢绳;3—ϕ32.5钢绳;4—ϕ47钢绳;5—ϕ43.5钢绳;6—小圆钢卡;7—大圆钢卡;8—中圆钢卡

图11.10　“八”字形掩护支架

1—六角螺栓;2—小垫板;3—钢丝绳

(2)“八”字形掩护支架

当煤层厚度为1.1～3.0 m时,由于掩护支架下地沟断面小,操作不方便、通风不良,因此一般不采用平板形掩护支架,而采用“八”字形掩护支架,其结构如11.10所示。“八”字形掩护支架高度h可以在0.3～0.5 m范围内变化,以增大掩护支架下工作空间高度。适于煤层倾角60°以上,“八”字形掩护支架主要规格有:1.06、1.3、1.5、1.8、2.0、2.5、3.0、4.2、6.0 m,用9号或11号矿用工字钢焊接或冷压弯曲而成。适于煤层倾角60°以下的“八”字形掩护支架采用11号矿用工字钢经过油压千斤顶冷压弯曲而成。

(3)“〈”形掩护支架(www.xing528.com)

当煤层倾角小于60°时,为了增加掩护支架下的工作空间,便于向下移动,无论煤层薄厚,都不宜采用平板形支架,可以采用图11.11所示用11号矿用工字钢加工而成的“〈”形掩护支架。生产实践表明,“〈”形掩护支架可以用来开采倾角为55°～60°的煤层,支架上肢和下肢长度之比(肢长比)、肢间夹角和支架跨度都会影响掩护支架下滑性能。尤其是肢长比更为重要,肢长比过大时,支架会头重脚轻,容易切入底板;肢长比过小时,容易出现窜矸,而且空间小、操作不便。当煤层倾角为55°时,肢长比采用1∶1为宜,肢间夹角可用140°,支架跨度可比煤层厚度小0.5～1.0 m,支架工作角度应保持在65°～80°,防止支架出现啃底后仰现象。

图11.11　“〈”形掩护支架

1—钢梁;2—钢丝绳;3—小圆钢卡子;4—大圆钢卡子;5—中圆钢卡子

(4)单腿支撑式掩护支架

当煤层倾角为45°～60°时,为使支架能顺利下放而不切入底板,安徽淮南矿区成功地使用单腿支撑的“〈”形或“[”形掩护支架。这种掩护支架已能顺利开采倾角45°～50°、厚度为2.0～3.5 m的煤层。掩护支架由“〈”形或“[”形钢梁和连接这些钢梁的走向钢梁组成,在伪斜工作面中每隔1 m在掩护支架下打上一根木撑柱或单体液压支柱,撑柱与水平面的交角为75°～80°,如图11.12所示。它适用于倾角在40°以上、厚度在1.45 m以上、产状和赋存较稳定的煤层。

(5)“7”字形掩护支架

图11.12　单腿支撑式掩护支架

1—单腿;2—走向钢梁;3—滑橇板;4—钢丝绳;5—炮眼

为在厚度小于1.3 m的急倾斜煤层中使用伪斜柔性掩护支架采煤法,重庆中梁山矿区试验成功“7”字形钢梁木混合结构柔形掩护支架,用于开采厚度为0.7～1.3 m的急倾斜煤层,支架结构如图11.13所示。

图11.13　“7”字形掩护支架

1—槽钢楔块;2—钢梁;3—U形螺栓;4—钢梁腿

“7”字形掩护支架由木梁排成的平板结构和木梁下工作空间内每隔0.7 m(5根木梁)安装一根“7”字形的钢梁,木梁之间以及与“7”字形钢梁之间用U形的螺栓将其与钢丝绳联合一个柔形整体,并在其上部铺设竹笆,“7”字形钢梁起支撑及导向作用。工作面采用爆破或风镐破煤,在伪斜工作面沿底板一侧煤炭必须采净,以保证“7”字形钢梁的腿紧贴底板向下滑行,防止钢脚离开底板发生“撬脚”。