一種新型安全高效急傾斜復(fù)雜煤層采煤法介紹講課講稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。一種新型安全高效急傾斜復(fù)雜煤層采煤法介紹-急傾斜煤層正傾斜金屬柔性掩護(hù)支架采煤法介紹引言在大傾角（600）急傾斜中厚煤層與薄煤層的開(kāi)采實(shí)踐中，偽傾斜金屬柔性掩護(hù)支架采煤法得到了廣泛應(yīng)用，但在斷層、折皺發(fā)育，走向變化大的煤層中使用這種采煤方法是十分困難的。通過(guò)長(zhǎng)期的探索，湘潭礦業(yè)公司應(yīng)用正傾斜金屬柔性掩護(hù)支架采煤法成功破解了這一難題，為急傾斜復(fù)雜煤層的開(kāi)采提供了可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。本文主要依據(jù)湘潭礦業(yè)公司的經(jīng)驗(yàn)，較為詳細(xì)地介紹了正傾斜金屬柔性掩護(hù)支架采煤法的生產(chǎn)工藝和操作方法，可作為使用該采煤方法的相關(guān)技術(shù)人

2、員、現(xiàn)場(chǎng)管理人員、作業(yè)人員的培訓(xùn)課件，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)教學(xué)參考。第一部分概述正傾斜金屬柔性掩護(hù)支架采煤法是將工作面布置成水平狀，沿煤層傾向推進(jìn)，工作面支護(hù)使用金屬柔性掩護(hù)支架的一種傾向壁式采煤法。其工作面長(zhǎng)度可以根據(jù)地質(zhì)條件來(lái)確定，工作面可長(zhǎng)可短，一般可以在20米80米之間選擇。工作面破煤工藝可以根據(jù)煤層開(kāi)采條件采用風(fēng)鎬破煤、爆破破煤、機(jī)械破煤等方式。其中，機(jī)械破煤目前市場(chǎng)上尚無(wú)配套的專用設(shè)備，開(kāi)采條件較好的工作面可考慮選用綜掘機(jī)。工作面煤炭運(yùn)輸可使用礦用耙礦機(jī)，也可使用刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸機(jī)。目前市場(chǎng)上耙礦機(jī)品種較為豐富，可根據(jù)工作面長(zhǎng)度與運(yùn)輸能力要求選用合適的型號(hào)（耙礦絞車選型參考資料見(jiàn)附

3、件1）。使用刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)最好制作可手動(dòng)升降的托架，以方便實(shí)現(xiàn)隨采隨落。工作面支護(hù)選用金屬柔性掩護(hù)支架結(jié)合單體液壓支柱支護(hù)。金屬柔性掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)與偽傾斜金屬柔性掩護(hù)支架相同，由四邊形支架、連接鋼絲繩、夾板、螺栓、撐木、鋼絲網(wǎng)等組成。釆空區(qū)頂板釆用全部垮落法管理。工作回釆就是從工作面一端開(kāi)始，在掩護(hù)支架下方按循環(huán)進(jìn)度釆煤，釆煤后將掩護(hù)支架往下落，即落架，直至工作面掩護(hù)支架全部下落到下一條水平線位置，如此反復(fù)進(jìn)行釆煤直至工作面推進(jìn)到終釆線結(jié)束。對(duì)于風(fēng)鎬破煤和爆破破煤的工作面，循環(huán)進(jìn)度一般以0.6米-0.8米為宜，機(jī)釆工作面循環(huán)進(jìn)度應(yīng)根據(jù)設(shè)備性能合理確定。該采煤法的優(yōu)點(diǎn)：1、對(duì)因斷層多而無(wú)法使用偽傾斜

4、金屬柔性掩護(hù)支架采煤法的煤層，采用該采煤方法可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)與回采工藝的正規(guī)化，工作面安全生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理，采煤可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。2、生產(chǎn)系統(tǒng)與工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，可實(shí)現(xiàn)三班連續(xù)采煤；3、頂板管理簡(jiǎn)單、效果好，通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易于管理、實(shí)現(xiàn)了負(fù)壓通風(fēng)，災(zāi)害預(yù)防與避險(xiǎn)系統(tǒng)易于建設(shè)與維護(hù)，安全性好；4、掩護(hù)支架一次鋪就連續(xù)使用，支護(hù)材料搬運(yùn)工作量少，工作面使用機(jī)械耙煤，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度較低、工效較高；5、由于使用了機(jī)械耙煤，與傳統(tǒng)的正傾斜采煤法相比大大減少了立眼工程量，這既有利于解決立眼施工、維護(hù)事故高發(fā)的難題，又可大大降低巷道掘進(jìn)與維護(hù)成本。該采煤法的缺點(diǎn)：1、掩護(hù)支架的結(jié)構(gòu)固定、不能調(diào)寬，

5、對(duì)煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化的適應(yīng)性較差；2、受工作面傾向長(zhǎng)度的限制，工作面連續(xù)推進(jìn)距離有限，工作面搬遷比較頻繁，工作面產(chǎn)能受到一定限制。該采煤方法的適用范圍：一般適用于開(kāi)采傾角大于50度，煤層厚度1.2米至3米、煤層較穩(wěn)定、傾向斷層較發(fā)育的煤層。第二部分支架制作與安裝四邊形支架制作：四邊形支架由四段9號(hào)礦用工字鋼焊接而成，四條邊分別稱為頂梁、副頂梁、底梁、副底梁。支架尺寸主要根據(jù)煤層厚度、工作面使用機(jī)具對(duì)作業(yè)空間的要求、工作面通風(fēng)對(duì)通風(fēng)斷面的要求確定。支架每段梁一端的兩面凹槽內(nèi)各焊接一塊小筋板，用于固定撐木位置。各條邊的長(zhǎng)度及各條邊之間的夾角的確定要滿足以下要求：1、底梁應(yīng)平行煤層底板；2、頂

6、梁應(yīng)垂直煤層頂板；3、頂梁中線應(yīng)位于支架在工作面正?；蒯姇r(shí)的支架中線位置。為方便現(xiàn)場(chǎng)安裝支架，在支架的四條邊的中線位置要各鉆四個(gè)孔，孔距、孔徑根據(jù)選用的連接鋼絲繩和連接螺栓的直徑確定。連接鋼絲繩應(yīng)選用直徑不小于25毫米的舊鋼絲繩，可使用從提升絞車上換下來(lái)斷絲不是很嚴(yán)重的舊鋼絲繩，未使用過(guò)的新鋼絲繩因其彈性較大容易在掩護(hù)支架使用一段時(shí)間后造成較大變形不宜用作連接鋼絲繩。夾板尺寸、螺栓規(guī)格根據(jù)鋼絲繩大小確定。撐木用松木或材質(zhì)與松木相近的雜木制作，每根支架配撐木四塊，其規(guī)格尺寸根據(jù)四邊形支架每條邊的長(zhǎng)度，掩護(hù)支架鋪設(shè)時(shí)四邊形支架的間距，制作四邊形支架的礦用工字鋼的凹槽尺寸等因素確定，撐木長(zhǎng)度一般以略

7、等于支架邊長(zhǎng)的1/22/3為宜。鋼絲網(wǎng)可選用錨噴支護(hù)用的棱形鋼絲網(wǎng)。掩護(hù)支架鋪設(shè)：四邊形支架鋪設(shè)間距以每米56架為宜，即間距200毫米170毫米，湘潭礦業(yè)公司采用的是每米6架。連接鋼絲繩共四根，每根長(zhǎng)度為工作面長(zhǎng)度加8米，增加的8米用于掩護(hù)支架兩端反卷固定。支架鋪設(shè)時(shí)需要制作墊木將支架副頂梁墊高，墊木尺寸以使支架頂梁基本與煤層頂板垂直為度。固定鋼絲繩的夾板在四邊形支架的每段梁上要錯(cuò)開(kāi)布置，在每相臨的兩架支架間也應(yīng)呈兩兩相靠地布置。這樣有利于防止掩護(hù)支架在開(kāi)采過(guò)程中的變形與撐木掉落。掩護(hù)支架具體鋪設(shè)步驟將在回采工藝部分詳細(xì)介紹。第三部分巷道布置與施工次序一、工作面巷道布置工作面巷道全部沿煤層、靠

8、底板布置，從下至上依次包括：運(yùn)輸石門兩側(cè)的聯(lián)絡(luò)平巷、行人立眼、溜煤立眼、運(yùn)料立眼、工作面運(yùn)輸巷、行人運(yùn)料立眼組、行人溜煤立眼組、工作面回風(fēng)巷。二、巷道施工次序首先，在運(yùn)輸石門兩側(cè)沿煤層底板各掘一長(zhǎng)度為6米的平巷，然后分別沿煤層底板向上掘立眼至工作面運(yùn)輸平巷位置。石門兩側(cè)立眼到位后即開(kāi)始沿煤層底板掘工作面運(yùn)輸平巷，并在掘出石門上方的運(yùn)輸平巷時(shí)在石門頂部掘溜煤立眼貫通運(yùn)輸平巷。運(yùn)輸平巷掘至石門至工作面邊界的中間位置時(shí)，即可在回風(fēng)石門開(kāi)始沿煤層頂板掘工作面回風(fēng)平巷，掘至工作面邊界為止。運(yùn)輸平巷掘至工作面邊界時(shí)，開(kāi)始沿煤層底板向上掘進(jìn)工作面里面一側(cè)的雙立眼，掘至與回風(fēng)平巷貫通。其中一個(gè)為對(duì)直立眼，沿煤

9、層底板向上單向掘進(jìn)；一個(gè)為分段立眼，呈階梯狀，每個(gè)階梯有平巷與對(duì)直立眼貫通。工作面第一組立眼掘完后，開(kāi)始沿煤層底板向上掘工作面外面一側(cè)的雙立眼，掘至與回風(fēng)平巷貫通。這一組立眼都是分段布置，每個(gè)階梯有平巷相互貫通。至此，工作面巷道掘進(jìn)全部完成，即可開(kāi)始工作面鋪架及其他準(zhǔn)備工作。第四部分：回采工藝與開(kāi)采過(guò)程工作面回采分為三個(gè)階段，即掩護(hù)支架鋪設(shè)、回采落架、工作面收尾三個(gè)階段?；夭陕浼苡址譃槌醪膳c正?；夭蓛蓚€(gè)步驟。一、掩護(hù)支架鋪設(shè)掩護(hù)支架鋪設(shè)從回風(fēng)巷尾部開(kāi)始，按由里往外次序進(jìn)行。鋪架前先在巷道底板中間位置開(kāi)挖地溝，地溝呈倒梯形，上寬0.8米，下寬0.6米，深0.6米。第一次開(kāi)挖長(zhǎng)度8米，以后在整個(gè)鋪

10、架過(guò)程中，地溝開(kāi)挖始終以超前鋪架3米為宜。形成8米地溝后即進(jìn)行鋼絲繩鋪設(shè)。共鋪設(shè)4根鋼絲繩，其長(zhǎng)度為工作面長(zhǎng)度加8米（掩護(hù)支架兩端頭各留34米作反卷）。鋼絲繩直徑25毫米，可使用從提升絞車上替換下來(lái)的舊鋼絲繩，新鋼絲繩因彈性太大容易造成支架變形，不宜用于鋪架。鋼絲繩鋪設(shè)時(shí)要注意留足3米余繩，作為架尾反卷固定掩護(hù)支架用。接下來(lái)先在煤層頂板側(cè)按0.2米的間距放好支架墊木，然后就可以進(jìn)行支架鋪設(shè)了。墊木高度應(yīng)以滿足掩護(hù)支架頂梁與煤層頂板基本成垂直角度為標(biāo)準(zhǔn)。鋪設(shè)第一架支架。用夾板、螺栓將鋼絲繩與支架連接起來(lái)。注意：在架尾要留足3米鋼絲繩作反卷固定用，螺帽必須擰緊。將其它鋼絲繩逐一與支架連接。鋪設(shè)第二

11、架支架。用夾板、螺栓將鋼絲繩與支架連接，螺帽只稍微擰緊，待安裝完撐木后才能完全擰緊。放撐木。將撐木放入支架凹槽內(nèi)卡緊。用大錘敲打支架，使撐木與支架擠緊。注意：為防止產(chǎn)生火花，嚴(yán)禁使用鐵錘，只能使用銅錘或木錘。最后用扳手將螺帽擰緊。按同樣步驟逐根連接其它鋼絲繩。安裝長(zhǎng)度達(dá)到5米時(shí)，暫停支架安裝,進(jìn)行架尾鋼絲繩固定、鋪鋼絲網(wǎng)和巷道支架回收。固定架尾鋼絲繩。掩護(hù)支架安裝長(zhǎng)度達(dá)到5米時(shí)，將架尾預(yù)留的尾繩反卷固定到支架上。鋪鋼絲網(wǎng)先鋪架尾擋矸網(wǎng)，用鐵絲扎緊在頂梁上。護(hù)頂鋼絲網(wǎng)直接鋪在掩護(hù)支架頂梁上，也要用鐵絲固定好。回收巷道支架：使用設(shè)備：回柱絞車。掩護(hù)支架安裝、鋪網(wǎng)長(zhǎng)度達(dá)到5米時(shí)，進(jìn)行架尾巷道支架回收

12、，并將巷道頂板煤巖放落下來(lái)，以增加掩護(hù)支架落架時(shí)的重量，并形成支架緩沖墊層，防止采空區(qū)大塊巖石砸環(huán)支架?；厥障锏乐Ъ苤荒苁褂没刂g車或手動(dòng)葫蘆，嚴(yán)禁錘打斧敲。先用鋼絲繩將棚梁、棚腿預(yù)先綁好、然后將撐筒打掉、用回柱絞車回出棚梁、棚腿。將棚梁輕輕拖動(dòng)，放落到掩護(hù)支架上，由人工經(jīng)工作面回風(fēng)巷，搬運(yùn)到回風(fēng)石門材料場(chǎng)，并碼放整齊。將棚腿輕輕拉出，由人工經(jīng)工作面回風(fēng)巷搬運(yùn)到回風(fēng)石門材料場(chǎng)，并碼放整齊。巷道支架回收后，如果頂板不冒落，應(yīng)按作業(yè)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)制放頂。接下來(lái)的掩護(hù)支架鋪設(shè)工作按前述步驟重復(fù)進(jìn)行。二、初采工作面初采從開(kāi)始安裝掩護(hù)支架的位置即架尾開(kāi)始，先將兩個(gè)立眼至架尾段的地溝拓寬，拓寬至只保留支撐

13、掩護(hù)支架的硬煤為止。破煤前要用蓋板將行人立眼蓋好，防止行人立眼堵塞。使用風(fēng)鎬人工破煤。煤礦安全規(guī)程允許使用炮采的工作面也可采用爆破破煤。人工將破碎下來(lái)的浮煤全部清理干凈。煤炭從溜煤立眼自溜至工作面運(yùn)輸巷，經(jīng)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。浮煤清理干凈后，按23米的間距支好單體液壓支柱。支柱初撐力不宜過(guò)大，以使掩護(hù)支架保持原狀為度。注意：?jiǎn)误w液壓支柱不要頂在掩護(hù)支架頂梁的連接鋼絲繩夾板處，可頂在頂梁靠夾板一側(cè)或頂在連接鋼絲繩上。支好單體液壓支柱后就可以進(jìn)行耙煤絞車的安裝了。耙煤絞車的安裝位置應(yīng)選在兩個(gè)立眼之間靠近溜煤立眼的地方。耙煤絞車的運(yùn)輸：由電機(jī)車運(yùn)至工作面回風(fēng)石門后，使用手動(dòng)葫蘆拖移至工作面回風(fēng)巷，然后用

14、回柱絞車拖運(yùn)至安裝位置。安裝時(shí)用單體液壓支柱打點(diǎn)柱壓住絞車底座固定絞車。安裝好耙煤絞車后,繼續(xù)往前拓寬5米長(zhǎng)度的地溝。安裝耙煤絞車耙斗，滑輪用鋼絲繩與掛鉤掛在掩護(hù)支架頂梁上或者用地錨桿固定。耙斗裝好后就可以使用耙煤絞車耙煤了。耙煤絞車司機(jī)必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，嚴(yán)禁未經(jīng)培訓(xùn)、無(wú)操作證人員操作耙煤絞車。耙斗夠不著的地方由人工輔助耙煤。人工輔助耙煤時(shí)，耙煤絞車必須停止運(yùn)行，嚴(yán)禁邊開(kāi)耙煤絞車邊進(jìn)行輔助耙煤。浮煤全部清理完以后，用單體液壓支柱支撐好掩護(hù)支架。支柱間距2米，柱冒頂在掩護(hù)支架頂梁的連接鋼絲繩夾板處。至此，采煤擴(kuò)地溝長(zhǎng)度達(dá)到了10米，接下來(lái)要將這10米范圍的掩護(hù)支架進(jìn)行下放,即落架。掩護(hù)支架落架：

15、掩護(hù)支架落架從架尾開(kāi)始，按由里往外的次序分段逐步進(jìn)行，每?jī)擅诪橐欢?。這樣有利于支架均勻下降，防止受力不均勻。架落第一步：挖空支架底梁下方的余煤。破煤前先將行人立眼蓋好。落架第二步：撤出支架下面的墊木。落架第三步：用卸壓扳手將液壓支柱緩慢卸壓，使掩護(hù)支架慢慢下放，支架停止下降后，保留液壓支柱以防止支架向頂板方向偏移。注意：落架時(shí)不要一次將支架落到底，第一次大約落下來(lái)三之一到二分之一，剩下的隨第二、第三段落架時(shí)分一至兩次下落，這樣可以使掩護(hù)支架受力均勻，保持較好的整體性。浮煤清理完后，去掉行人立眼的蓋板。落架過(guò)程中，如果單體液壓支柱活柱行程不夠，可以挖柱窩下沉支柱。注意：在掩護(hù)支架副頂梁未落到能起

16、支撐作用的煤體上之前液壓支柱不能撤除，否則可能造成支架向頂板偏移。按以上次序逐段落架，直至支架全部放落下來(lái)。完成初次落架后，繼續(xù)按照“采煤擴(kuò)地溝耙煤支柱拆墊木挖底梁下方支撐煤卸單體液壓支柱落架”的工序作業(yè)，直到工作面掩護(hù)支架全部落平。為提高采煤工效，采煤擴(kuò)地溝與支柱工序可以多人同時(shí)作業(yè)，但落架必須按由里往外的次序順序進(jìn)行，否則將造成掩護(hù)支架受力不勻，支架變形嚴(yán)重，甚至造成落架困難。完成初次落架后，按照同樣步驟繼續(xù)采煤落架，直到工作面支架全部落平，工作面初采即告結(jié)束。三、正?；夭赏瓿沙醪珊?，首先要在架頭位置補(bǔ)掘一對(duì)立眼，用作正?；夭蓵r(shí)的通風(fēng)、行人和材料運(yùn)輸通道。工作面回采自架尾開(kāi)始，回采工藝與初

17、采基本相同，其工序?yàn)椋和诘販喜擅喊颐航g車耙煤擴(kuò)地溝采煤耙煤落架。循環(huán)進(jìn)度即采深以0.6米0.8米為宜。隨著工作面向下推進(jìn)，所有與采空區(qū)相通的巷道要及時(shí)建好隔離密閉，以減小采空區(qū)漏風(fēng)，防止采空區(qū)余煤自燃。當(dāng)工作面架頭推進(jìn)到接近補(bǔ)充立眼下部的補(bǔ)充聯(lián)絡(luò)平巷時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)充下一段的補(bǔ)充立眼。工作面停采線位置應(yīng)綜合考慮煤層與頂?shù)装鍡l件、礦壓大小等因素，由技術(shù)部門在作業(yè)規(guī)程中明確，工作面推進(jìn)到停采線時(shí)，必須停止回采，進(jìn)行支架回收等收尾工作。第五部分常見(jiàn)問(wèn)題的處理斷繩處理出現(xiàn)連接鋼絲繩斷裂時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行處理，防止導(dǎo)致支架整體變形。處理方法：在斷繩處用同等型號(hào)的鋼絲繩搭接，鋼絲繩長(zhǎng)度5米，使用六副繩卡固定。先擰

18、緊斷繩一端的繩卡（3副），然后將另一端的鋼絲繩稍微拉緊，套上另一端的繩卡（3副），再用手動(dòng)葫蘆把搭接鋼絲繩拉緊，最后擰緊另一端繩卡。二、撐木掉落處理由于夾板螺絲松動(dòng)、落架操作不當(dāng)、壓力過(guò)大等原因造成支架間隙擴(kuò)大，都會(huì)導(dǎo)致?lián)文镜袈?。因此，回采過(guò)程中必須定期檢查緊固夾板螺絲，嚴(yán)格按規(guī)定均勻落架，壓力增大時(shí)增加點(diǎn)柱支撐，減少支架變形，防止撐木掉落。一旦有撐木掉落，應(yīng)立即進(jìn)行處理，防止引起支架更大變形，甚至斷繩。處理方法：補(bǔ)打比原撐木略寬的撐木，用木槌將支架間隙調(diào)小，重新擰緊螺帽。這樣有利于支架盡量恢復(fù)原狀。三、支架翻轉(zhuǎn)處理正?；夭蓵r(shí)，如果掩護(hù)支架落架后出現(xiàn)向煤層底板方向翻轉(zhuǎn)，則應(yīng)在下一個(gè)循環(huán)落架時(shí)進(jìn)

19、行調(diào)架，將支架恢復(fù)到原來(lái)位置。調(diào)架方法：將液壓支柱支撐在頂梁與副底梁交界處，這樣可增加頂梁下沉量，使支架恢復(fù)到原來(lái)位置。掩護(hù)支架發(fā)生向煤層頂板方向翻轉(zhuǎn)的處理方法基本相同，不同之處：一是液壓支柱支撐點(diǎn)改在頂梁與副頂梁交界處，二是需要使用液壓扳手對(duì)液壓支柱進(jìn)行卸壓，均勻控制支架下降。四、過(guò)薄煤帶處理煤層變薄時(shí)，一般可根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r石性質(zhì)選擇較軟的巖層強(qiáng)行破頂或破底推進(jìn)，只要采取煤巖分裝分運(yùn)的措施，煤質(zhì)可以得到較好的控制。如果頂?shù)装鍘r石比較堅(jiān)硬，破矸困難，可通過(guò)調(diào)架使掩護(hù)支架按順時(shí)針?lè)较蜻m當(dāng)偏轉(zhuǎn)，以減小采寬，減少破矸量，過(guò)完薄煤帶后再將掩護(hù)支架調(diào)回正常狀態(tài)。但這種方法非破矸十分困難盡量不要采用，因?yàn)榉磸?fù)調(diào)架容易造成掩護(hù)支架變形大，支架維護(hù)困難。掩護(hù)支架偏轉(zhuǎn)后減小的破矸量可以通過(guò)以下公式計(jì)算：L=acos(-A)+b+ccos(-B)-acos(/2-)-bsin(A-)-Csin(A+C-)請(qǐng)注意單體液壓支柱的支撐位置，調(diào)架效果主要是靠單體液壓支柱來(lái)控制。過(guò)完薄煤帶后進(jìn)入正常煤層的調(diào)架方法與支架發(fā)生翻轉(zhuǎn)偏移時(shí)的調(diào)架方法一樣，這里不作重復(fù)介紹。五、竄矸處理工作面發(fā)生竄矸時(shí)，可使用竹簾或鋼絲網(wǎng)片將漏矸處背嚴(yán)實(shí),然后用鐵