薄煤層、大傾角煤層采煤方法

./薄煤層、大傾角煤層開(kāi)采技術(shù)的探討礦業(yè)集團(tuán)孔煤礦20XX8月13日薄煤層、大傾角煤層開(kāi)采技術(shù)的探討前言傾角在35°以上的傾斜煤層,安全開(kāi)采是國(guó)外采礦界比較棘手的問(wèn)題,由于其在開(kāi)采煤層中產(chǎn)量比例很小,國(guó)外研究得比較少,加之又有特殊的礦壓顯現(xiàn),使其管理復(fù)雜,采煤方法的選擇是一個(gè)難題。我礦目前可采與局部可采煤層13層,總厚度約22.93米,其中穩(wěn)定煤層2層C13、B9b厚8.13m,占可采厚度的35.46%,較穩(wěn)定煤層4層B11b、B8b、B7b、B4b厚8.05m,占可采厚度的35.15%,不穩(wěn)定煤層4層,B11a、B9a、B8a、A1厚5.0m,占可采厚度的21.81%,極不穩(wěn)定煤層3層C12、B10、A2〔A3厚1.75m,占可采煤層7.63%,含煤系數(shù)為6.32%。煤厚僅C13、B11b兩層煤是中厚煤層,其余煤層均屬于薄煤層,所有煤層傾角均在35°以上。我礦于1958年建井,1960年投產(chǎn)以來(lái),采煤方法的選擇始終是一個(gè)難題。我們?cè)捎眠^(guò)的水平分層假頂、老回煤、倒臺(tái)階及坑木支護(hù)的長(zhǎng)壁、柔性掩護(hù)支架等采煤方法,因煤炭資源回收率低、掘進(jìn)率高、通風(fēng)安全差、易發(fā)生瓦斯積聚和火災(zāi)事故、單產(chǎn)低、坑木消耗大、安全條件差、易使頂板抽冒推垮、竄矸堵面等缺點(diǎn)。另外,我礦煤層頂?shù)装寤旧蠟檎惩翈r,性軟易破碎,給頂板管理帶來(lái)諸多困難。柔性掩護(hù)支架采煤法,受煤層傾角限制,煤層傾角小于50°時(shí),架子難以下放。為此,我礦近幾年大膽地在大傾角、中厚煤層工作面使用懸移支架放頂煤工藝；在次急傾斜煤層中應(yīng)用柔性掩護(hù)支架采煤工藝；在近距薄煤層群采組合鋼梁聯(lián)合開(kāi)采,采一層煤放兩層煤；取得了較好的安全經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。第一部分：懸移支架放頂煤在大傾角、中厚煤層中的應(yīng)用大傾角、中厚煤層懸移支架放頂煤在孔公司井-440mE4C13工作面試驗(yàn)。1．工作面概況1.1工作面地質(zhì)概況：1.1.1C13頂板為灰色砂質(zhì)粘土巖,厚度6.4~10.3m,平均8.3m；C13底板為灰色粘土巖,厚度0.3~0.7m,平均0.5m,其下為C12煤層,厚度0.3~9.0m平均0.6m；C12煤層底板為灰色粘土巖,厚度2.1~2.5m平均2.3m。1.1.2.C13煤層厚度2.3~8.7m平均5.5m,°°工作面回采上限：-394.6～-392.2m,回采下限：-428.7～-426.8m。1.2工作面技術(shù)概況1.2.1支架型號(hào)規(guī)格和間距懸移支架工作面選用望峰崗機(jī)廠生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向式懸移支架,其型號(hào)為XDY-H,梁長(zhǎng)2.66m,架寬0.68m,頂梁高度250mm,單梁寬度260mm,行程1.0m,每架6柱,支架重量1000Kg,支架沿走向方向排列,支架間距420mm,中心距1200mm。1.2.2、最大及最小控頂距第一次放頂、初次放頂、正常放頂,其最大控頂距為3.66米,最小控頂距為2.66米。兩端頭最大控頂距為3.4米,最小控頂距為2.40米。1.2.3工作面臨時(shí)支護(hù)采用2000×φ220mm,一鋸兩半優(yōu)質(zhì)半園木作梁子,DZ22/30-100單體液壓支柱作腿子,一梁兩柱順山棚支護(hù)頂板。1.2.4工作面背頂沿走向鋪設(shè)金屬網(wǎng),網(wǎng)的規(guī)格為5000×110mm,網(wǎng)孔規(guī)格50×50mm,網(wǎng)與網(wǎng)間搭接長(zhǎng)度不少于150mm,并用12#鐵絲連結(jié),間距不大于200mm。用1000×φ30mm塘棍進(jìn)行過(guò)頂,過(guò)頂數(shù)量根據(jù)頂板的破碎程度而定,一般情況不少于4根/每米。2.主要要安全技術(shù)措施2.1支護(hù)措施"大傾角"工作面支護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題是支護(hù)對(duì)頂板的穩(wěn)定性問(wèn)題。提高支護(hù)的穩(wěn)定性,應(yīng)從支架本身和其它特殊措施兩方面著手。針對(duì)我礦具體情況,采取如下防倒防推措施。2.1.1提高支柱本身的初撐力為了提高單體液壓支柱的初撐力,我們采取的具體方法是：⑴確保液壓泵的輸出泵壓,18~20Mpa。⑵工作面所有支柱全承載。⑶每班對(duì)工作面所有支柱至少二次加壓一次。⑷支柱支到實(shí)底上,并挖矸子窩不少于50mm。底軟或留有底煤時(shí),必須穿特制的鐵鞋。2.1.2提高支架的剛度假設(shè)把"頂板-支架-底板"看成一個(gè)建筑體,我們知道,提高建筑體的穩(wěn)定性,必須提高其剛度。懸移支架是由支柱和頂梁組成的,支柱的剛度是一定的,關(guān)鍵是頂梁與頂板、支柱與頂梁、支柱與底板的接觸質(zhì)量。在這方面我們采取措施是：⑴采用2000mm×φ220mm一鋸兩半的半元木過(guò)頂,增大頂梁與頂板接觸面積。⑵支柱與頂梁接觸嚴(yán)密、平穩(wěn)。⑶所有支柱必須有柱窩,以提高底板比壓。⑷頂板破碎及局部漏空地點(diǎn),一律用塘柴、老料等物填嚴(yán)背實(shí)之后再鋪網(wǎng)扶梁支柱。2.1.3提高支架的整體性工作面所有獨(dú)立支架間用30型刮板機(jī)鏈條和特制的拉絲鉤將支架聯(lián)成一個(gè)整體,使用時(shí)在煤壁和老塘側(cè)兩個(gè)檔各一路,且用制的拉絲鉤進(jìn)行預(yù)緊。這就在采場(chǎng)中組了一個(gè)穩(wěn)定的、可以阻止頂板沿層面向下的滑移力的"整體支架"。附圖2：防倒設(shè)施示意圖2.1.4使支柱有3°~5°的迎山角,可以阻止頂板的下推力。2.1.5工作面成俯斜開(kāi)采,工作面煤壁線與正傾斜方位線間的夾角在15°~25°之間。工作面采成俯斜的作用如下：⑴相應(yīng)減少了工作面的傾角。⑵充分利用煤壁的支撐作用。⑶有利于防止抽冒,便于頂煤的回收。工作面俯斜開(kāi)采時(shí),俯斜角必須根據(jù)工作面的真傾角確定一個(gè)合適的角度,其角度不能過(guò)大,否則有以下不利：⑴老塘側(cè)的矸石及煤對(duì)支架的推力加大,不利支架的穩(wěn)定。⑵支架移走后,頂煤未充分冒落,采空區(qū)矸石已充填實(shí)老塘,不利頂煤回收。⑶放頂時(shí)向煤壁沖力加大。2.1.6上口順槽金屬梯形棚用過(guò)河形式支護(hù),即采用一梁三柱順山棚的形式支護(hù),替換鐵棚。2.2頂板管理頂板管理的關(guān)鍵是對(duì)工作面的"三護(hù)"—護(hù)頂、護(hù)底、護(hù)煤壁。2.2.1護(hù)頂放頂煤工作面的頂板是煤體,管理難度大,對(duì)工作面的安全特別重要,我們的做法如下：⑴保持采高一致,保持活柱升降高度相等,以確保頂板受力均勻。⑵頂煤松軟易抽時(shí),采臨時(shí)順山棚棚距縮小至0.5m。⑶背頂方面①采煤后,自下而上背規(guī)格為5000×1000mm,網(wǎng)孔規(guī)格50×50mm,網(wǎng)與網(wǎng)間搭接長(zhǎng)度不少于150mm,并用12#鐵絲連結(jié),間距不大于200mm。②鋪網(wǎng)后再用1000×φ30mm塘棍進(jìn)行過(guò)頂,過(guò)頂數(shù)量根據(jù)頂板的破碎程度而定,一般情況不少于4根/每米。③扶梁支柱。④頂板局部漏頂處用塘柴、老料、笆片接實(shí)背嚴(yán)。⑤頂煤松軟時(shí),縮小排距為0.5m。2.2.2護(hù)底支柱對(duì)底板的壓強(qiáng)大于底板的比壓,支柱必須穿鐵鞋。所有支柱必須有柱窩,且深度不少100mm。2.2.3護(hù)煤壁在煤壁松軟情況下,金屬網(wǎng)必須全封閉。煤壁采成75°~85°煤壁支設(shè)貼幫柱,并用塘柴制品背幫。2.3放頂煤放頂煤采用分段、間隔、多輪次自下而上分段、段放頂煤由上向下順序進(jìn)行。2.3.1放煤前后必須對(duì)放煤口上下２m圍支柱進(jìn)行補(bǔ)液加壓。2.3.2工作面最多同時(shí)只準(zhǔn)開(kāi)3個(gè)放煤口,放煤口間隔1.0m~1.5m。2.3.3工作面首輪放頂煤必須在最小控頂距下進(jìn)行,放煤開(kāi)口下端距底板不大于500mm；采煤班允許在最大控頂距下放老塘死角煤,放煤開(kāi)口距底板不大于300mm,二次放煤不受采煤位置的影響。2.3.4放煤過(guò)程中,老塘側(cè)如連續(xù)出現(xiàn)三架以上的梁頭不實(shí)有空隙或塘頂板大面積不冒,應(yīng)立即停止放煤作業(yè),對(duì)該處及其上下2m米圍采取一梁三柱順山棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)并對(duì)其上下各不少于3m的圍支柱進(jìn)行二次加壓。2.3.5在放煤過(guò)程中,見(jiàn)碎白矸即停,應(yīng)及時(shí)用14#鐵絲將放煤口聯(lián)好,以防竄矸。2.3.6以下塊段嚴(yán)禁放頂煤①工作面上端頭傾斜長(zhǎng)度5.0m圍嚴(yán)禁放頂煤。②工作面傾角大于50°段及其以下3m圍嚴(yán)禁放頂煤。③落差大于2m的斷層帶及其以下5m圍嚴(yán)禁放頂煤。2.4防治自燃發(fā)火措施放頂煤采煤法,煤炭資源回收不凈,特別是在工作面初放期間,工作面嚴(yán)禁放煤,大量浮煤均留在老塘。煤層傾角大,階段間留設(shè)5m隔離煤柱,開(kāi)采時(shí)根本無(wú)法保留,上階段采空區(qū)所遺留的氧化時(shí)間較長(zhǎng)的浮煤隨階段煤柱的垮落而增大供氧,極易造成自燃發(fā)火,防治自燃發(fā)火特別重要。2.4.1穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng),實(shí)行均壓通風(fēng)①對(duì)工作面增阻調(diào)壓,選擇適當(dāng)風(fēng)量正常情況下,工作面風(fēng)量需配至270m3/min,方可滿足工作面降溫要求,而我們采取了優(yōu)化系統(tǒng),縮短行程,在進(jìn)風(fēng)巷增設(shè)凈化噴霧等措施,降低了進(jìn)風(fēng)巷溫度,進(jìn)而通過(guò)在回風(fēng)巷增設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén),使工作面風(fēng)量保持在180m3/min,仍能滿足其排瓦斯、防塵、降溫等要求。使采空區(qū)原有的自燃氧化帶寬度變小,窒息帶前移,已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的自燃現(xiàn)象就會(huì)得到抑制。②對(duì)上階段采空區(qū)實(shí)行均壓,減少采空區(qū)漏風(fēng)在采區(qū)回風(fēng)石門(mén)增設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén),降低采空區(qū)的壓差,減少采空區(qū)漏風(fēng),這樣可以使上階段采空區(qū)上、下端口保持均壓、穩(wěn)定、窒息狀態(tài),其老塘有毒有害氣體不會(huì)涌向工作面回風(fēng)巷。具體見(jiàn)附圖。③穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng),對(duì)采區(qū)所有風(fēng)門(mén)均設(shè)置牢固可靠的連鎖裝置,均壓風(fēng)門(mén)設(shè)置開(kāi)停傳感器,必要時(shí)要安專人看管。2.4.2認(rèn)真開(kāi)展火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),把火災(zāi)隱患消滅在萌芽狀態(tài)。①建立預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度,設(shè)立防火臺(tái)帳,將CO氣體納入常規(guī)檢查容,每班瓦檢員至少檢查一次工作面及回風(fēng)巷中CO及溫度情況,區(qū)、隊(duì)干部每天至少有一人對(duì)工作面及附近采空區(qū)墻的氣體灌漿等情況巡查一次；并利用色譜分析儀每周至少取樣分析兩次工作面及回風(fēng)巷中CO情況。③認(rèn)真收集原始數(shù)據(jù),勤于總結(jié),確定自燃發(fā)火臨界指標(biāo)。C13煤層屬極易自燃發(fā)火煤層,發(fā)火期短,在常溫下氧化均能產(chǎn)生一定的CO氣體,一般工作面在回采20天后,上隅角CO氣體正常為20～30PPm,最高達(dá)80PPm,回風(fēng)巷存在有2～4PPm,通過(guò)我們對(duì)20個(gè)C13煤層回采面的觀測(cè),并結(jié)合井下實(shí)際情況,分析得出,當(dāng)工作面回風(fēng)巷CO絕對(duì)涌出量QCO＜7.5×10-4m3/min時(shí),工作面較為穩(wěn)定,一般不會(huì)自燃發(fā)火；當(dāng)7.5×10-4＜QCO＜15×10-4m3/min時(shí)必須加強(qiáng)防火灌漿,并分析原因,尋找高溫點(diǎn)；當(dāng)QCO＞15×10-4m3/min,說(shuō)明采空區(qū)已發(fā)生嚴(yán)重氧化,工作面必須停止放煤,加快推進(jìn),并對(duì)采空區(qū)補(bǔ)打鉆孔進(jìn)行強(qiáng)化注漿,消除隱患后,工作面方可恢復(fù)正?；夭伞?.4.3改變注漿方式,加強(qiáng)采區(qū)注漿通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是防止煤層自燃的前提,而有效地注漿才是消除自燃發(fā)火的根本手段,為此我們對(duì)工作面采取了上隅角底板掛管、機(jī)巷老塘埋管以及頂板走向鉆孔等有效地注漿措施。①上隅角底板掛管注漿.因工作面采取偽傾斜回采,因此在老塘埋入兩路1寸注漿管路,管路上每隔20m交錯(cuò)布置一組注漿孔,使注漿孔始終滯后于工作面10～20m。針對(duì)于急傾斜煤層老塘放煤后注漿管易滑落,在煤層底板每隔5m打一錨桿,用來(lái)固定管路,使管路埋入老塘后能夠始終有效注漿。②機(jī)巷老塘埋管注漿,在工作面回采期間,下階段風(fēng)巷已開(kāi)始掘進(jìn),因階段煤柱凈高不足5m,基本上可以說(shuō)是沿空掘進(jìn),采空區(qū)漏風(fēng)增大.因此在機(jī)巷也敷設(shè)一路管路,工作面每推進(jìn)5m進(jìn)行一次注漿,漿液濃度1:4。機(jī)尾見(jiàn)漿即停,使階段煤體表面能夠始終被漿液覆蓋,既能防止階段煤柱著火,又能減少漏風(fēng)。③頂板走向鉆孔注漿。由于工作面角度大,采用偽傾斜回采,若鉆孔距煤層太近,頂板冒落后,工作面立即出現(xiàn)漿液,無(wú)法達(dá)到注漿效果,而根據(jù)上下口相錯(cuò)長(zhǎng)度,鉆孔注漿出漿在上過(guò)河口以里20m為最佳注漿點(diǎn)。因此在上順槽每隔60m向頂板施工一鉆場(chǎng),每個(gè)鉆場(chǎng)布置2～3個(gè)注漿孔,鉆孔與煤層走向基本平行,傾角0°～3°,孔徑73mm,用SGZ-150m鉆機(jī)施工,孔全部下φ50mm鐵管,鐵管2m一節(jié),每節(jié)管子上均勻布置10mm的出漿孔,兩端車絲連接,根據(jù)C13煤層頂板結(jié)構(gòu),如附圖所示,鉆孔開(kāi)孔距C13槽煤層平距2~3m時(shí),鉆孔端口一般滯后工作面20～25m,漿液全部灌入老塘,達(dá)到了預(yù)期的灌漿效果,且不會(huì)影響工作面的環(huán)境及正常生產(chǎn)。采后及時(shí)封閉注漿工作面在回采前即確定收作位置,收作后20天支架、設(shè)備必須回收完畢,5天之由通風(fēng)區(qū)對(duì)采空區(qū)完全封閉。而采空區(qū)封閉質(zhì)量,漏風(fēng)狀況,對(duì)于急傾斜礦井采空區(qū)區(qū)域性防至關(guān)重要,因此我們?cè)谒羞B通采空區(qū)的巷道均采用連續(xù)砌筑兩道封閉墻的方法,兩墻間距0.5m,兩墻施工完畢后,用雙液注漿泵向兩墻間注凝膠對(duì)巷道周邊進(jìn)行堵漏,以減少漏風(fēng)。封閉結(jié)束后,必須對(duì)每一道火墻定期循環(huán)注漿,使?jié){液注滿封閉墻。同時(shí)在收作石門(mén)或底板巷向收作處布置穿層鉆孔,向采空區(qū)收作處補(bǔ)漿,包裹煤體,形成泥漿帶,分段隔離采空區(qū)。減少老塘漏風(fēng),能夠有效地控制采空區(qū)大面積著火。附圖4：封閉灌漿示意圖4．主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目坑木支護(hù)分層開(kāi)采組合梁放頂煤懸移支架放頂煤安全〔死亡率/萬(wàn)噸1.510噸煤材料費(fèi)〔元/噸32.5612.2510.77萬(wàn)噸掘進(jìn)率〔米/萬(wàn)噸1354642工作面單產(chǎn)〔噸/個(gè).月65781723020150回采率〔%829296平均日產(chǎn)〔噸/日223542671最高日產(chǎn)〔噸/日37888711385．存在問(wèn)題與建議5.1因我礦煤層松軟,采用炮采,煤幫難以管理,使單產(chǎn)較低。建議在煤層硬度允許情況下,采用毫秒爆破,工作面單產(chǎn)能進(jìn)一步提高。5.2懸移支架單體液壓支柱,采用的單路管子,支柱卸壓時(shí),乳化液無(wú)法回收,至使成本較高。建議懸移支架采用雙路管子供、回液,噸煤成本會(huì)大幅度降低。5.3懸移支架安裝與拆除難度較大,費(fèi)工費(fèi)時(shí),影響工作面單產(chǎn)。建議工作面布置時(shí)要盡量加大回采走向長(zhǎng)度,減少工作面搬家次數(shù),進(jìn)一步提高工作面單產(chǎn)。第二部分：柔性掩護(hù)支架采煤方法在次急傾斜煤層中的應(yīng)用 柔性掩護(hù)支架采煤方法在次急傾斜煤層中的試驗(yàn)在孔公司井-370mE2A1工作面進(jìn)行試驗(yàn)。1．工作面概況1.1工作面地質(zhì)概況-370mE2A1槽工作面上限標(biāo)高-350m,下限標(biāo)高-370m,走向長(zhǎng)287m,傾斜長(zhǎng)24m,面積6888m2,煤厚0.8~1.8m,平均1.5m,煤層傾角44°~50°,平均46°。直接頂為炭質(zhì)頁(yè)巖及高灰份煤,厚度2.3,黑色,結(jié)構(gòu)不均一,易冒落。老頂為砂質(zhì)粘土巖,厚度6.1m,灰色,層狀構(gòu)造,塊狀,性較硬。直接底為粘土巖,厚度1.0m,灰色,貝殼狀斷口,塊狀,較硬。老底為砂泥巖土層,厚度為5.5m,灰~灰白色,性較硬。1.2工作面布置概況工作面采用斜巷開(kāi)切方式,呈偽斜布置,沿走向推進(jìn)。由機(jī)巷沿走向每隔5m施工一個(gè)高約5m小眼與架貫透,架尾段始終保持不少于3個(gè)小眼。上下順槽采用11#礦用工字鋼梯形棚支護(hù)。2.主要技術(shù)措施.2.1架型的選擇及支架安裝2.1.1根據(jù)工作面煤厚〔包括炭質(zhì)頁(yè)巖及高灰份煤情況,工作面架寬選擇為1.9m~2.0m。2.1.2架子沿頂板擺設(shè),安裝時(shí)上肢超前下肢0.2m,架子中-中0.17m,每米6根。架下使用4根舊鋼絲繩,通過(guò)六角頭螺栓和小墊板將架子連結(jié)成一個(gè)整體。架上下肢長(zhǎng)扁鐵對(duì)應(yīng)安裝,8根一組〔4根軟架子,4根硬架子,每?jī)筛茏娱g安裝3塊代用梁,上下肢及中肢各一塊,長(zhǎng)短適中。2.2架子下放的管理規(guī)定：2.2.1護(hù)架下每隔1.0m~1.5m支設(shè)一根點(diǎn)柱,支設(shè)在架頭長(zhǎng)扁鐵下,支柱型號(hào)為DZ22-30/100單體液壓支柱。單體液壓支柱采用3分鋼絲繩配合12#蛤蟆卡或雙股8#鐵絲固定在架頭第一根鋼絲繩與架子交接處。2.2.2工作面布置一個(gè)帶,帶一次打眼裝藥,一次放炮、整帶下放。2.2.3工作面炮眼布置為雙排眼,平行于頂?shù)装?炮眼深度為1.0m,眼距為0.6m,炮眼與水平面的夾角為30°,炮口避開(kāi)支柱下端。2.2.4工作面爆破每眼選用一個(gè)礦用水膠炸藥和一發(fā)礦用瞬發(fā)電雷管,"一炮三泥"填滿封實(shí)。2.2.5工作面保持25o~30o的偽傾角,局部不超過(guò)35o。2.3支架下放的受力分析2.3.1根據(jù)支架下放的基本原理,支架是靠其自重和老塘的碎煤、矸石重力的作用下產(chǎn)生動(dòng)力下移。支架在煤層沿傾斜方向所獲得的作用力的大小,取決于煤層傾角的大小,煤層傾角越小,支架沿煤層傾斜方向所獲得的推動(dòng)力越小,支架越難下落。當(dāng)煤層傾角小于45o時(shí),煤層傾角接近煤矸運(yùn)動(dòng)的"安息角",矸石在支架上方不發(fā)生運(yùn)動(dòng),支架無(wú)法下放。因此在45o傾斜煤層中,支架下移只受部分煤、矸重力作用推移,支架下移比較困難,這是區(qū)別于急傾斜煤層的一個(gè)顯著特點(diǎn)。合適的支架仰角和支柱仰角是保證掩護(hù)支架能夠在次急傾斜煤層中順利下放的關(guān)鍵。2.3.2支架仰角的確定 支架在煤層中與水平面的夾角稱為仰角。假定支架仰角為γ,煤層傾角為α,實(shí)際經(jīng)驗(yàn)角為β,〔β為支架與煤層法線的夾角,則γ=90°－α＋β。在45°傾斜煤層中,當(dāng)支架垂直頂?shù)装鍟r(shí),γ=45°,β=0°,是支架仰角的最小臨界狀態(tài),支架的座底力和沿傾斜方向的推力相同,支架下肢不利形成邁步的趨勢(shì),架腳極儀易切入底板；當(dāng)支架垂直于水平面時(shí),β=45°,γ=90°,是仰角的最大臨界狀態(tài),此時(shí)老塘煤、矸石也壓迫支架座底,實(shí)際生產(chǎn)中支架仰角也不利于放到90°。合理選擇支架仰角是為了改變支架的受力狀態(tài),增加老塘煤、矸石沿煤層傾斜方向?qū)χЪ艿耐屏ΑＴ?5°傾斜煤層中,根據(jù)以上兩種狀態(tài)的分析,即要保證安全生產(chǎn),又要使支架下放受阻小,結(jié)合本面生產(chǎn)實(shí)踐,經(jīng)驗(yàn)角β一般取5°~10°,則仰角γ一般取50°~55°。2.3.3支架支柱仰角的確定支柱與水平面的夾角稱為支柱的仰角,支柱與水平面的夾角越小,獲及抵抗坐力越大,支架向頂板移動(dòng)的步距越大,但由于受到支架仰角及架空間的限制,根據(jù)生產(chǎn)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),在工作面坡度為30°,煤層傾角α＝45°的情況下,支柱的仰角為80°。當(dāng)支架坐底時(shí),可適當(dāng)將柱窩偏向底板側(cè),與水平面夾角為70°~80°,使支柱"背"起支架,在其后煤、矸重力的共同作用下支架向頂板側(cè)運(yùn)行。2.3.4支架支柱的選擇本面在試驗(yàn)回采前,充分考慮到架子仰角的調(diào)整和控制對(duì)支架下放的影響,屏棄了以往2m支架通常使用的木支柱,而改用單體液壓支柱做為支架的支柱,由于單體液壓支柱具有初撐力大,恒阻特性好的特點(diǎn),并且能夠直接通過(guò)注液升柱和卸壓降柱調(diào)整和控制支架的仰角,使支架下放取得有利的條件。2.3.5由于工作面煤層傾角較小,且架腳端面很小,在調(diào)整架子仰角和正常下放過(guò)程中,支架受重力作用造成架腳極易因此切入底板,直接影響架子的正常下放,為此經(jīng)研究在架腳加焊了撬板,增大其受力面積,在實(shí)際應(yīng)用中取得了較理想的效果。3.實(shí)踐證明,在45°傾斜煤層中,把支架的仰角控制在50°～55°,支柱仰角控制在70°～80°的圍,采用單體液壓支柱做為架支柱,支架架腳加焊板,并充分利用支架上方煤矸重力對(duì)支架的推力,使之產(chǎn)生邁步式移動(dòng),只要嚴(yán)格管理,可以收到理想的效果。4.存在問(wèn)題4.1由于工作面支架座底時(shí),必須利用工作面單體液壓支柱升壓調(diào)整架子,支架的下滑速度較快,易發(fā)身支架擠人及竄矸傷人事故,因此在支柱升壓前應(yīng)在架腳用短木料預(yù)支平撐子,人員必須站在安全地點(diǎn)操作。4.2在支架下放過(guò)程中,禁止放架后煤,避免因架后老塘空虛支架無(wú)法獲得足夠推力而正常下放。4.3架腳加焊的撬板可以考慮增加其弧度,采用圓弧形滑撬板加焊在架腳以減小支架下放過(guò)程中的摩擦力。4.4次傾斜煤層應(yīng)用掩護(hù)支架回采時(shí),受煤層傾角影響,只能采用小階段回采,巷道布置垂高應(yīng)在20m～25m之間為宜。5．主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比：-370mE2A1工作面采用了上述柔性掩護(hù)支架采煤工藝,自20XX7月15號(hào)開(kāi)始回采,10月20號(hào)安全收作。5.1回采產(chǎn)量：25259t最高日產(chǎn)量為413t/日,平均日產(chǎn)260t,與巷道放頂煤比較平均日產(chǎn)提高120t/日。5.2材料費(fèi)共：70607元噸煤材料費(fèi)：2.80元/t巷道放頂煤材料費(fèi)共：203449元,噸煤材料費(fèi)：6.30元/t節(jié)約噸煤材料費(fèi)為3.50元/t,平均一個(gè)月節(jié)約成本4.43萬(wàn)元,共節(jié)約成本13.28萬(wàn)元。5.3工效：掩護(hù)架為4.04t/工巷道放頂煤為：1.9t/工5.4回采率的提高：掩護(hù)支架的回采率為95%,巷放回采率為74%,回采率提高21%。6.結(jié)論6.1一方面減少了支護(hù)材料,降低了生產(chǎn)成本；另一方面減少了工序,降低了施工難度,提高了工作面單產(chǎn),降低了頂板管理難度,有利于通風(fēng)和安全。6.2我礦在-370m~-350mE2A1工作面試驗(yàn)柔性掩護(hù)支架采煤取得成功后,先后又在-390mE2EA1、-390mE2WA1推廣應(yīng)用均實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn),取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,其采煤方法在"三軟"次急傾斜煤層中應(yīng)用安全可靠,經(jīng)濟(jì)效益顯著。第三部分：組合鋼梁放頂煤工藝在近距薄煤層群中的聯(lián)合開(kāi)采-440~400mE4B8b~B9b近距離中厚煤層群由于煤層傾角在44°~46°之間,煤層間距較小〔B8b~B9a間距0~0.5m,平均0.3m；B9a~B9b間距0.6~1.1m,平均0.8m,采用分層開(kāi)采難度很大,在選用采煤方法時(shí)經(jīng)反復(fù)論證,決定采用組合鋼梁聯(lián)合開(kāi)采放頂煤對(duì)該塊段煤層進(jìn)行回采,并取得了較好的效果。1.工作面概況1工作面地質(zhì)概況b、B9a、B9b煤層在塊段屬較穩(wěn)定的中厚煤層；B8b為半亮~半暗型,塊狀及碎塊狀,性較硬。B9a為半暗型,鱗片狀及粉沫狀,性軟,中間夾1～2層薄層軟質(zhì)粘土巖。B9b為半亮型,塊狀,性較硬。-430m順槽B8b與B9a煤層多處有并區(qū)現(xiàn)象。B9b與B9a法線距平均0.8m,B9a與B8b法線距平均0.3m,B8b煤層距B7b煤層法線距22.0m左右。B8b頂板為灰~灰白色細(xì)砂巖,厚度0~0.5m,平均0.3m；B8b底板為灰~深灰色粘土巖,柱狀節(jié)理發(fā)育,性較致密,厚度3~4m,平均3.5m；其下為B8a煤層,厚度0.2~1.0m,平均0.6m；B9a頂板為灰色含砂質(zhì)粘土巖,性致密而脆,0.6~1.1m平均0.8m；B9b頂板為深灰色含砂質(zhì)粘土巖,性致密較硬,9.5~11.5m,平均10.5m。°°°工作面回采上限：-395～-394.3m,回采下限：-430.3～-429m。2.支架規(guī)格及控頂距離1基本支架選型2.1.1梁選用長(zhǎng)2.4m的π鋼梁,支柱選用DZ22—30/100型單體液壓支柱。2.1.2支架采用兩梁六柱對(duì)棚支護(hù)形式,上、下梁均為三柱,支架沿走向方向垂直于煤壁排列布置,其間距為0.7m〔中-中。2.2特種支架2.2.1特種支架采用一梁兩柱順山棚,梁選用特制的長(zhǎng)2.0mπ鋼梁,柱為單體液壓支柱,沿工作面老塘側(cè)支柱架設(shè)。2.2.2工作面移梁〔采煤移梁時(shí),順山挑棚一次只允許去除一棚。移梁成組后,老塘側(cè)夠一棚順山棚長(zhǎng)度時(shí)必須重新支設(shè)好。3控頂距離：最小控頂距2.4m、最大控頂距3.4m。3.主要安全技術(shù)措施3.1支護(hù)技術(shù)要求3.1.1單體液壓支柱支設(shè)后,原則上要縱橫成行,柱、排距偏差不得超過(guò)±100mm。3.1.2單體液壓支柱必須支在實(shí)底上并垂直頂、底板,迎山角3~5°,嚴(yán)禁退山。柱窩深度：煤窩不小于200mm,巖窩不少于50mm,底板特別堅(jiān)硬要刨麻面。3.1.3底板起伏不平時(shí),工作面每次上漂或下降不得超過(guò)200mm。3.1.4受地質(zhì)構(gòu)造影響,造成單體液壓支柱丟底或底板松軟,造成支柱初撐力達(dá)不到規(guī)定值時(shí),單體液壓支柱必須穿鐵鞋。3.1.5工作面采用長(zhǎng)1.4m~2.0m,φ≥20cm半圓木配合單體液壓支柱支設(shè)順山棚做為臨時(shí)支護(hù),順山棚排距不大于1m,移梁后升柱加壓前,棚檔中間均勻用兩塊同規(guī)格半圓木背頂,以擴(kuò)大頂板受力面積,增大頂板整體性和剛性。3.1.6頂面必須采成平直一致,以確保支柱受力均勻。3.1.7采后及時(shí)支護(hù),以防頂板掉頂及離層；一旦發(fā)生掉頂,及時(shí)用木料接頂。3.1.8工作面嚴(yán)禁超高回采。3.1.9單體液壓支柱加壓時(shí)必須充分注液,直至升柱完全后方可停止操作,以保證達(dá)到額定初撐力。3.1.10支柱作臨時(shí)支護(hù)時(shí),也必須一次加壓到位；臨時(shí)支柱不得提前撤去,必須待正規(guī)支柱加壓后方可卸載。3.1.11發(fā)現(xiàn)支架甩尾時(shí),要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,將其轉(zhuǎn)為正常方向。3.1.12支柱在井下使用超過(guò)6個(gè)月及工作面回采完畢后都必須打上井檢修。3.1.13工作面每檔要用塘材制品〔長(zhǎng)度≥1.2m沿走向漫底。3.1.14單體液壓支柱的支設(shè)最大高度應(yīng)小于其設(shè)計(jì)最大高度的0.1m,最小高度應(yīng)大于支柱設(shè)計(jì)最小高度的0.2m。3.2支架防倒措施3.2.1相鄰支架之間必須采用防倒鏈配合特制拉絲鉤作為支架的防倒設(shè)施；工作面所有單體液壓支柱都要有防倒繩。3.2.2如果工作面傾角達(dá)到45°,頂板破碎,為防止倒架冒頂,可沿順山方向用單體液壓支柱和2.0m專制的"π"鋼梁架設(shè)一梁兩柱挑棚。3.2.3加強(qiáng)礦壓的觀測(cè),確保單體液壓支柱初撐力不小于90KN,不夠的要及時(shí)補(bǔ)液。支柱補(bǔ)液加壓前,要對(duì)該支架已拉緊的防倒鏈進(jìn)行松動(dòng),以防止防倒鏈?zhǔn)芰瓟?加壓結(jié)束后及時(shí)恢復(fù)并拉緊。3.2.4提高鋪網(wǎng)和過(guò)頂質(zhì)量,加強(qiáng)補(bǔ)、聯(lián)網(wǎng)工作,采煤時(shí)及時(shí)支護(hù),防止局部冒頂。3.2.5必須掏窩支柱,柱窩深度：煤窩不小于200mm,巖窩不少于50mm,底板特別堅(jiān)硬要刨麻面。3.2.6支柱必須垂直頂?shù)装?迎山角3~5°,嚴(yán)禁退山。3.2.7及時(shí)更換漏液、卸載單體液壓支柱,及時(shí)更換已斷或損壞的防倒鏈、拉絲鉤。3.2.8如果頂網(wǎng)打兜必須根據(jù)情況,加打一梁二柱挑棚〔單體液壓支柱配2.0m專制的"π"型鋼梁或帶帽點(diǎn)柱,抵住打兜處,然后移架。2.3放頂煤3.3放頂煤3.3.1放頂煤采用多輪次自下而上分段、段放頂煤由上向下順序進(jìn)行,分段長(zhǎng)度不小于10m。3.3.2工作面最多同時(shí)只準(zhǔn)開(kāi)2個(gè)放煤口,放煤口間隔1.0m~1.5m。3.3.3放煤前后必須對(duì)放煤口上下2m圍支柱進(jìn)行補(bǔ)液加壓。3.3.4工作面首輪放頂煤必須在最小控頂距下進(jìn)行,放煤開(kāi)口下端距底板不大于500mm；采煤班允許在最大控頂距下放老塘死角煤,放煤開(kāi)口距底板不大于300mm,二次放煤不受采煤位置的影響。3.3.5放煤過(guò)程中,老塘側(cè)如連續(xù)出現(xiàn)三架以上的梁頭不實(shí)有空隙或塘空虛頂板大面積不冒時(shí),應(yīng)立即停止放煤作業(yè),并對(duì)其上、下各不少于3m圍支柱、順山棚及防倒鏈進(jìn)行檢查、整改。3.3.6放煤過(guò)程中,應(yīng)有一名有經(jīng)驗(yàn)的工人在放煤口附近觀察支護(hù)、頂幫的變化,監(jiān)護(hù)放煤人員的安全,發(fā)現(xiàn)頂板壓力突然增大、大塊矸石從放煤口快速竄出等異常情況時(shí)立即撤人。3.3.7放煤后,及時(shí)用14#鐵絲將放煤口聯(lián)好,以防竄矸。3.3.8以下塊段嚴(yán)禁放頂煤工作面上端頭傾斜長(zhǎng)度5.0m圍嚴(yán)禁放頂煤。抽冒段及其以下3.0m圍嚴(yán)禁放頂煤。③工作面傾角大于50°段及其以下3m圍嚴(yán)禁放頂煤。④落差大于2m的斷層帶及其以下5m圍嚴(yán)禁放頂煤。3.4抽排系統(tǒng)3.4.1抽排鉆場(chǎng)布置在-400mE4B8b順槽沿頂板方向布置4個(gè)抽排兼防火鉆場(chǎng),利用石門(mén)改造布置1個(gè),規(guī)格為3.0m×3.5m×2.5m<長(zhǎng)×寬×高>,每個(gè)鉆場(chǎng)布置鉆孔不少于5個(gè),鉆孔開(kāi)孔位置距B8b煤層不少于2.5m,各鉆孔開(kāi)孔間距不少于0.3m,封孔長(zhǎng)度不少于4m。3.4.2沿B9b頂板施工高抽巷184m,在高抽