工作面偽斜式布置採煤法

採煤工作面呈偽斜布置的採煤法有：偽斜柔性掩護支架採煤法、偽斜上行充填採煤法、偽斜掩護支柱採煤法和斜坡採煤法等。急斜煤層採煤工作面呈偽斜布置，可以改善頂板管理、增加採煤工作面長度，變急斜煤層為“緩斜”或“傾斜”工作面開採，從而簡化了採煤工藝過程、降低了勞動強度，改善了通風、行人條件，能提高採煤工作面經濟效益。

基本介紹

• 中文名：工作面偽斜式布置採煤法
• 外文名：The pseudo-diagonal arrangement of working face
• 學科：煤炭工程
• 領域：開採
• 方法：偽斜掩護支柱採煤法等
• 作用：改善頂板管理、增加採煤工作面

偽斜柔性掩護支架採煤法

偽斜柔性掩護支架採煤法，是在輕型水平式掩護支架採煤法基礎上，經過不斷改進與創新發展起來的一種新型掩護支架採煤法。其實質就是沿偽斜工作面架設一種特殊的掩護架，將採煤工作空間與採空區分隔開，作業人員在支架保護下進行回採工作。掩護支架在自重和垮落岩石的推動下，隨工作面推進而同步移動。

這種採煤法的採煤工作面沿偽傾斜布置、沿走向推進，具有走向長壁採煤法的特點，並從根本上解決了開採急斜煤層回採巷道掘進率高、頂板管理困難的問題，還使各項技術經濟指標得到了改善。因此它是我國開採急斜煤層比較正規的一種採煤法。

採區巷道布置

偽斜柔性掩護支架採煤法，是在階段內沿走向劃分採區，各採區可採用單翼或雙翼布置，但一般為雙翼布置。採區內每翼的走向長200-300m，後退式開採。

由採區運輸石門進入煤層後，沿煤層布置一組上山與迴風石門貫通。採區沿傾斜劃分成若干區段，按採區內地質與生產條件以及開採技術水平的不同，區段高度可取20-50m。在區段的上部布置區段迴風平巷，下部布置區段運輸平巷。兩條巷道掘到採區邊界後便可掘開切巷，安裝掩護支架進行回採。

在區段運輸平巷上方3-5m處掘輔助平巷，每隔5m用聯絡眼和區段運輸平巷連通。輔助平巷要超前工作面15m，保持有2-3個聯絡眼，以便溜煤、行人和通風。

為解決支架初次下放和結束下放時，架頭或架尾和溜煤、通風、行人的安全等問題，在採區邊界要布置開切巷、停采線要布置收作巷，並要求開切巷和收作巷呈雙巷布置，兩巷相距5-8m，沿傾斜5-15m用聯絡巷連通。

工作面采出的煤自溜到超前輔助平巷，經聯絡眼下放到區段運輸平巷，由刮板輸送機運至採區溜煤上山，再下放到採區煤倉後裝車外運。新鮮風流由運輸石門進入採區，沿通風行人上山上行到區段運輸平巷，經聯絡眼和超前輔助平巷進入採煤工作面；乏風經區段迴風平巷與迴風上山，由迴風石門排出採區。

掩護支架結構

掩護支架是由鋼樑、撐木、鋼絲繩、螺栓和夾板等連線而成的整體式結構支架。在其上再鋪設1-2層金屬網或荊笆帘子。支架鋼樑可採用9-12號礦用工字鋼或24kg/m的軌鋼。鋼樑的長度應比煤層厚度小0.2-0.4m，以便支架順利下放。根據煤層厚度不同，鋼樑排列密度亦有所不同。煤層厚度小於4m時，每米3根；大於4-5m時，每米5根。鋼樑間用0.2-0.3m的撐木隔開，使支架在移動過程中，鋼樑受力均衡、保持等距。

掩護支架的連線，可採用直徑25-38m的廢舊鋼繩，每節長15-20m，以便拆卸和運輸。組架時，鋼繩搭接長度不少於2m，並用繩卡固緊。鋼繩的數目視支架寬度而定：架寬3m以下時2-3根；架寬3m以上時4-5根。單梁平板型掩護支架是套用最廣泛的一種架型。它結構簡單，下放時容易控制、加工製作不難、支拆方便，是開採2.5-5.0m厚煤層比較理想的架型。對於急斜煤層來說，由於它產狀變化很大，實踐中各礦依照不同的地質條件，因地制宜地採用了不同結構形式的掩護支架。例如，開採煤層厚度大於5m的組合梁掩護支架；開採1.5-2.5m煤層的“Ⅱ”字型梁掩護支架等。

採煤工作面的採煤工作

偽斜柔性掩護支架採煤法的採煤工作，分為準備、正常採煤和收尾三步。

1.采前準備

掩護支架在區段迴風巷組裝，逐步下放直至形成偽斜工作面的過程叫采前準備。它包括擴巷、挖地溝、組裝支架、巷道放頂和支架下放等項工作。擴巷是將區段迴風平巷斷面擴大至煤層全厚，以便掩護支架組裝。由於支架初次下放時會產生內錯，所以擴巷要從開切巷向外推移3-5m開始。這樣可使架尾在下放過程中，始終保持有兩個開切巷。當擴大巷道超過15m時，在巷道底板中部挖倒梯形地溝4-6m，以便進行支架安裝與調架。地溝上寬1.2-1.4m，下寬0.8-1.0m，高1.0m左右。巷道斷面的擴大與地溝的挖掘，將隨支架的組裝不斷向前延展。

掩護支架組裝時，在地溝兩側和中部適當位置放置鋼絲繩，在其上每隔0.2-0.3m垂直頂底板放一根鋼樑。在靠頂板一側放置一根枕木，使鋼樑有3°-5°的仰斜角，這樣既方便支架的組裝，又有利於支架的下放。鋼樑間放上撐木後，便可用螺栓與夾板，將鋼樑與鋼絲繩連線組合成整體，並在其上鋪設金屬網或荊笆帘子，再用壓條與鐵絲將其固定在鋼樑上。為保證支架組裝質量，鋼樑要與鋼絲繩垂直放置、各節鋼絲繩的接頭位置要錯開、鬆緊程度要相近、鋼絲繩與金屬網邊至鋼樑的端頭均不得少於0.2-0.3m。

支架組裝5-6m後，開始回撤區段迴風平巷的支架，使巷道上部的護巷煤柱垮落到支架上。必要時採取爆破法崩落，使其堆積在掩護架上，作支架緩衝墊層並可增加支架下放的重量。在支架下放和移動的過程中，為防止支架沿偽傾斜方向往下滑移，要保持冒落巷道至拐點的長度不少於5m。

支架組裝與回巷放頂超過15m時，支架便可開始初次下放，即從開切巷外側支架尾端開始，沿地溝打眼放炮採煤，使掩護架由水平位置逐步下放與調斜，直至架尾落到超前輔助平巷上，形成25°-30°的偽斜工作面。至此，完成了回採的準備工作。

2.正常採煤

掩護架下的正常採煤包括：採煤工作面打眼放炮、落煤、向上接長溜槽出煤、下放與調整支架、區段迴風平巷支架延伸與超前輔助平巷支架縮短等項工序。由於上述工序在空間上不同位，故可以平行作業。

地溝是偽斜工作面的採煤工作空間，落煤等作業均在地溝內進行。落煤採用打眼放炮，爆破參數視煤層傾角與煤質軟硬程度而定，煤層厚度小於2m時，採用單排眼、煤層厚度大於2m，而煤質又較硬時，採用雙排眼。炮眼一般只布置地溝眼，兩幫煤台靠支架及其上部垮落岩石重量壓碎後片落。地溝眼的間距0.5-0.6m，炮眼深度1.2-1.6m，炮眼與工作面的夾角一般為60°。炮眼裝藥量不宜過多，以免崩壞兩幫煤台，造成支架歪斜或懸空甚至造成竄矸事故。

採煤工作面爆破，分全工作面一次爆破和分段爆破兩種方式。全工作面一次爆破是打眼裝藥後一次起爆，這種爆破方式的優點是：全工作面支架能同步下移到新的位置，支架不會因受拉而變形。但工作面打眼與出煤不能平行作業，工時利用差，影響工作面產量的提高。工作面分段爆破與上相反，能充分利用工作空間與工時，打眼與出煤可以平行作業。但支架下放時上下不同步，支架受力不均容易損壞。

工作面放炮後，出煤工作由下向上進行，邊出煤邊向上接長溜槽。煤裝入溜槽後，自溜到區段運輸平巷外運，所以，第一節溜槽要特別架設牢固。隨著工作面煤炭運出，支架在自重和垮落岩石的推動下移動。為了控制支架一次的下放高度，必須邊出煤邊調整支架。做法是打兩行點柱支撐支架，使整個工作面支架保持平直，並與煤層頂底板法線成3°-5°的仰角。點柱一般採用圓木或鋼管，並用鐵絲拴在支架上，以免出煤時傾倒、滑落傷人。

掩護支架工作面應保持三班出煤的作業方式。這樣工作面產量高，支架下放速度快、受力好，有利工作面管理。為此，應按工作面長度、煤層厚度等確定爆破參數，配備勞動力，合理組織生產。

隨著工作面向前推進，掩護架的上端架頭不斷縮短。為此，要在區段迴風巷不斷加長掩護架，其操作過程與采前準備時的支架組裝完全相同。另外，在支架下端的架尾落平段不斷增長，所以要在區段超前輔助平巷內不斷地回收支架。

支架回收前先擴大巷道斷面，使鋼樑兩端暴露出來，並用點柱支撐住鋼樑；然後卸掉螺栓，並將鋼繩拉至區段運輸平巷；最後拆除點柱與回收鋼樑，運至區段運輸平巷準備復用。

3.收尾工作

採煤工作面推進到停采線前，要掘進收作巷並貫通區段運輸平巷與迴風平巷。當掩護架架頭超過靠工作面一側的收作巷時，停止向前延伸。開始利用收作巷回收工作面前下方的三角煤，逐步使工作面的傾角減小、長度縮短（不超過靠上山一側的收作巷），並拆除上端多出的鋼樑。最後使掩護架平放於超前輔助平巷。利用前述的回架方法，回收全部鋼樑等材料，以便繼續復用。

套用與評價

偽斜柔性掩護支架採煤法，是開採急斜煤層的一種較正規採煤法，具有巷道系統簡單、掘進率較低；頂板管理工序少，勞動強度低，工效高；作業人員在掩護架下工作比較安全，頂板事故大為減少；工作面較長，可組織三班出煤，故工作面產量比較高；支護材料等消耗少，噸煤成本低等優點。但煤層賦存要穩定，煤層的厚度與傾角變化不能太大，使用範圍受到一定的限制；當煤層變厚時要丟煤，降低采出率；煤層變薄時支架下放困難，必須臥底或挑頂，影響採煤進度；當煤層含夾石層時，不能排矸而影響煤炭質量。這種採煤法只適用於賦存穩定、傾角在60°以上、厚度在2.5-5m以上的煤層及採區內地質構造與煤層結構簡單的礦井。

偽斜分段走向排柱採煤法

偽斜分段走向排柱採煤法，是採煤工作面沿偽斜方向布置，偽斜角30°-35°，沿煤層走向推進。為防止矸石竄入採煤工作面衝倒支柱或砸傷人，沿偽斜每隔4-5m布置一組長4m的走向排柱，使採空區形成分段排柱與矸石充填區支撐頂板。排柱既起切頂作用又起擋矸作用。

1.採區巷道布置與生產系統

這種採煤法的採區巷道布置與急斜其他採煤法相同。一般也是沿煤層布置一組3-4條傾斜上山。根據採區走向長度可布置單翼或雙翼採區。採區內可分2-3個區段，工作面長可達80-100m。

偽斜工作面采出的煤，沿工作面自溜運輸，經超前輔助平巷、聯絡巷溜至區段平巷的輸送機上，然後由區段運輸平巷運至採區溜煤上山裝入採區煤倉，最後在採區石門裝入礦車運出採區。

採區工作面新鮮風流由採區石門進入採區，經採區通風、行人上山、區段運輸平巷、超前輔助巷進入採煤工作面；乏風由採煤工作面上出口經區段迴風平巷、採區迴風石門，排至迴風大巷。

2.採煤工藝

採煤工作面一般採用爆破落煤。爆破參數取決於煤層厚度、煤質軟硬程度與頂底板岩性，可以布置單排或雙排眼，深度1-1.2m，炮眼間距約為1m。採取由下向上分段起爆方式。

採煤工作面採用木支柱或單體金屬支柱支護。頂底板岩層穩定時採用帶帽點柱；頂底板鬆軟時採用懸臂樑支護。支架的排距與柱距0.8-1.0m。架設支柱時要採取防滑措施，以防傾斜或滑落。棚樑上要加背板與笆片或荊條接頂，防止空頂漏矸。

採空區處理採用全部垮落法。回柱順序是：先回三角區內的支柱，再回分段排柱。分段排柱的回收沿工作面由下向上依次進行。在回柱的同時要沿走向加長分段排柱，以形成新的排柱與充填區。三角區內沿切頂線支柱適當加密，提高切頂線支撐強度，以利切頂。

3.優缺點及適用條件

偽斜分段排柱採煤法，將採煤工作面布置成俯偽斜直線。上段超前採煤工作面下方的煤體，不僅改善了採煤作業條件，而且相應地提高了頂底板的穩定性，避免出現大範圍的頂底板滑動與支柱失穩；採用分段走向排柱後，在採空區形成矸石充填區支撐頂板，使基本頂來壓距離滯後、強度降低，從而可以改善頂底板的管理；走向排柱可以起控頂作用，使採煤工作面的控頂距減小，為安全生產創造了條件。據四川省廣旺礦務局所屬煤礦生產實踐經驗，採用這種方法，可以提高勞動工效、降低材料消耗、改善採煤工作面的經濟指標。

偽斜分段走向排柱採煤法存在的主要問題是：初采和末采時要采三角煤區，工作面長度變化很大，產量也不太穩定；採煤工作面架設與回撤分段走向排柱的工作量比較大；采高越大支護越困難。偽斜分段走向排柱採煤法只適用於厚度小於2m，傾角45°-60°的不穩定煤層；煤層頂板中等穩定，垮落後能充填滿採空區的礦井。