倾斜柔性掩护支架采煤法

1、伪倾斜柔性掩支架采煤法掩护支架采煤法是较成功的一种采煤方法，最早使用是沿倾斜下 行回采的平扳型掩护支架采煤法。 这种采煤方法如图一所示， 先在区 段范内沿走向划分成宽 20 30 米的倾斜条带，每个条带内掘进四 条相距 6 米的溜煤眼贯通区段运输平巷和回风平巷。 掩护支架在回风 平巷内安装， 支架宽度比煤厚约 0.30.5米，支架长度约等于倾斜条 带的走向度。 安装好支架后， 先在支架下面用风镐或钻眼爆破的方法 采落溜煤眼周围的煤，形成沟形工作面。采落的煤炭沿溜煤眼放至区段运输平巷。随着采煤，掩护支架靠 自重和支架上首落矸石重量的作用， 沿倾斜方向自动下滑， 直到采完 整个倾斜条带， 最后在区

2、段平巷上方拆除支架。 这种方法的通风路线 是：新风区段运输平巷 一段溜煤眼倾斜条带另一端溜煤眼和相邻条带的联络横巷与溜煤眼 回风平巷。这种采煤方法的优点：（1）消除了繁重的工作面支架和顶扳管理；（2）工作安全可靠； （3）减少了坑木消耗。缺点： （1）掘进量大； （ 2）工作通风条件差，煤尘大，工人劳动条件差； （ 3）工作面连续 推进距离短，造成掩护支架安装、拆除及运输频繁，准备工作量大。1965年，淮南大通煤矿在大量实践的基础上对掩护支架采煤法进 行了改变， 将沿倾斜方向推进的平扳型掩护支架， 改为沿走向推进的 伪倾斜柔性掩护支架，目前这种采煤方法已普遍应用。一、采区巷道布置及生产系统一）

3、采区巷道布置采区巷道布置如图二所示，图中表示双翼采区一翼的第一区段，采区一翼走向长约 300米，沿倾斜划分三个区段， 区段高度为 3040米。采区运输石门 1 贯穿煤层后，向上掘一组上山眼（ 2、3、4）直到 采区上部回风石门 8，形成通风系统后，再从上山眼开始掘区段运输 平巷 6和回风巷 7 至采区边界 5米处，由区段运输平巷向上掘两条切 割眼 9，作为回采开始时的运输、 行人和通风、 运料， 在工作面下端， 区段运输平巷上面 3-5 米掘进前顺槽 11，沿走向每隔 5-6 米，掘 溜煤小眼 12 贯通区段运输平巷与超前顺槽。在区段回风平巷中安装掩护支架，利用两条切割眼逐步把水平铺 设的掩护

4、支架 一端下放到与水平面成 25度30 度夹角的伪倾斜位置，这样就形成了伪倾斜回采工作面， 然后在掩护支架下进行正常的 回采工作， 在回采过程中使工作面经常保持这一伪倾斜位置， 向采区 上山方向后退回采。近年来为了增大采区生产能力， 实现集中运输， 提高采区回采率， 减少支架安装拆卸次数， 以节省人力和降低材料消耗， 有些矿井在煤 层地质条件许可下， 对采区巷道布置进行了一些改进， 增加区段高度， 加度工作面长度，用伪倾斜上山（或溜之大吉煤眼）把工作面分段， 每段长度为 30-40 米，如图三所示。上段工作面超前下段工作面 1-2 米，每段工作面采出的煤分别沿相应的伪倾斜上山（或溜煤眼）运到

5、区段运输平巷。伪倾上山按 25度-30 度伪倾角沿煤层底扳布置，巷 道高度可不超过 1.4 米，一般采用梯形棚子支护，分为两个间隔，一侧铺溜槽运煤，一侧行人通风（二）生产系统工作面采落的煤自溜到区段运输平巷，运至采区溜煤眼，下放到 石门装车外运。工作面所需的材料，设备由回风平巷进入。新鲜风流 从采区石进入，经行人眼，至区段运输平巷，到回采工作面；泛风从 工作面经区段回风平巷到采区回风石门排出。二、掩护支架的结构柔性掩护支架主要组成部门为钢梁和钢丝绳，钢梁面铺设金属网 与竹笆帘。 钢梁之间用等宽大扳或方木充塞， 然后用绳卡将钢丝绳上 紧，使其成为一个具有柔性的整体。 近年来某些煤矿结合本矿区煤层

6、 开采条件和技术水平，因地制宜地创制了多种掩护支架结构。（一）平扳型掩护支架， 这种支架是我国最早使用的一种结构简单的 掩护支架，它采用比煤层厚度小 0.3-0.5米的直钢梁， 密集排列于数 根钢丝绳上，然后用螺栓，夹扳连接成为一个具有柔性的整体结构物， 如图四所示。钢梁排列的密度，根据煤厚每米 3-5 根，当煤厚大于 4-5 米时，可取每米 5 根。钢梁材料可采用矿用工字钢， V 型钢，钢梁排列保持 20-30 厘米 空隙，中间用方木或圆木。钢丝绳直径为 22-43.5 毫米，钢丝根数 随架宽而定，架宽小于 2米为2根，架宽 2-3米，采用 2-3根，架 宽大于 3 米时，采用 4-5 根。

7、为防止钢丝绳松捻，其两端要做好封头，如图五所示。为便于井 下运输，每段钢丝绳长度取 15-20 米。钢丝绳接头处须用 5-6 付绳 长搭接。钢丝绳与钢梁用螺栓，夹扳联接成柔性整体且，还需在其上 面交错铺设 1-2 层金属或竹笆， 荆笆，并用压木及铁丝系于钢梁上， 用于挡矸。网宽应比钢梁长度略短， 以防放架时笆片被矸石挂住拉散， 发生漏矸现象。（二）八字形掩护支架当煤厚为 1.3-2.5 米时，平扳型掩护支架下面地沟面积小，操作 不便，通风不良。因此，可采用具有较大工作空间的八字型掩护支架， 如图六所示。这种支架为采用矿用工字钢制成的八字形钢梁，同样用钢丝、螺 栓把八字形钢梁联接成整体， 再铺上

8、荆笆或金属网而成八字形掩护支 架。（三）组合梁型掩护支架当煤厚大于 5 米时，可采用两根钢梁对接或搭接而成长度等于煤 厚的一根钢梁，称为组合梁，如图七所示。把组合梁排列好，用钢丝 绳、螺栓联接成一个整体称为组合梁掩护支架。 这种组合梁掩护支架 工作面为双地沟，能开采 8 米以上的急倾斜煤层。（四）“<”型掩护支架当煤层倾角小于 60 度时，为使支架便于下放和保持适当工作空 间，可采用“ <”型掩护支架。这种支架用矿用工字钢加工成“ <”形 梁，然后用钢丝。 V 型螺栓联接成整体，如图八所示。再铺上荆笆或 金属网；在梁的下肢底端加焊一块铁扳， 作为支架贴底下放时的撬扳。（五）“

9、7”字型掩护支架它是由特制的“ 7”型钢梁及单排木梁用钢丝、螺栓、夹扳连接而成，如图九所示。“7”字型钢梁下肢是既作为支撑又用于导向的长腿，钢梁间隔1米。使用时，底扳一侧的煤不须采净，以便“ 7”字型钢梁的长腿能 紧贴底扳下滑。三、以“八”字型掩护支架对该采煤方法作介绍 （一）“八”字型掩护支架沿煤层倾斜方向移动原理， “八” 字型掩护支架受力后，将力分布给八字拱脚（如右图）顶扳拱脚AB，在S力的作用下，牢牢地扎入顶扳煤壁，架子受 F力的作用使 架子向底扳切入， 但在底扳拱脚 CD 段与底扳之间的矸石受挤压产生 反作用力R,同时底扳拱脚CD在T力的作用下使架脚尖端插入煤壁， 增加了抵抗下力的作

10、用，使架子沿煤层倾斜方向下滑。（二）回采工作分阶段：准备回采、正常回采和收尾工作1准备回采主要在回风平巷内安装掩护支架， 并逐步下放支架， 使工作面形 成伪倾斜工作面，为正常回采作准备。（1）先将回风平巷断面扩大到煤层顶底扳；（2）从切割眼到 5 米处开始挖地沟， 地沟位于切割眼之上， 呈倒 梯形；（3）在地沟两侧沿走向放置钢丝绳，绳上每隔 200-300 毫米放一根钢梁，钢梁垂直于顶板，一端紧靠顶板并垫高，使梁有3-5 度 的倾角，以利于下放。钢梁从切割眼外 3-5 米的地方开始铺起。（4）钢梁与钢丝绳夹板和螺栓联接好，（5）随着铺梁要不断挖地沟并接长钢丝绳。钢丝绳接头处，作4-5 个绳卡卡

11、紧，防止支架受力后滑脱。联接时要注意将绳拉紧， 每一根绳的拉紧程度要力求一致使其受力均匀。（6）钢梁和钢丝绳联接好一段距离后（ 15 米左右），在其上面铺 荆条笆，将平巷的支架拆除，使上面的煤住冒落，如不自行冒落，应 放炮崩落，使支架上面有一层 2 3 米厚的碎煤和矸石垫层，用以保 护支架。如下图（7）为了防止支架在下放炮过程中下滑， 应使冒落地点距工作面 上拐点的距离经常保持 5 米以上。（8）在支架长度超过 15 米，并冒落好矸石垫层后，即可调整支 架下放，下放支架利用切割眼来完成。在切割眼中打眼放炮，使支架 一端（架尾）由水平逐步调斜下放，最后达到与水平面成 25 度-=30 度的夹角，

12、然后进入正常回采，如下图2、正常回采（1）在正常回采过程中， 除了在掩护支架下采煤外， 同时要在回 风平巷中扩巷， 挖地沟，按长支架，并在工作面下端顺槽中拆除支架。 掩护支架下采煤，主要采用打眼放炮。其主要工序包括打眼、装药、 联钱、放炮、铺溜槽出煤、调整支架等内容。（2）布置炮眼应根据煤层厚度和煤的软硬确定， 可用单排炮眼或 双排炮眼，煤硬时，加打刷帮眼。（3）放炮工作，最好全工作面一次放炮，以利于支架均匀下放。（4）放炮后从工作面下端开始，逐渐向上铺搪瓷，溜槽出煤，随 着出煤支架就逐渐下降， 支架悬空的地方打点柱加以支撑， 使支架的 倾斜角度保持均匀一致，并与顶底板有一适当的迎山角 （3度

13、-5 度）， 全工作面的碎煤出完后，整个支架沿走向推进一定距离，一般为 0.81 米，即为一个循环进度，然后拆除溜槽，再进行下一个循环的 打眼、放炮、出煤、调整等工作。（5）随着回采工作面向前推进， 支架下端不断增长， 因此要随时 拆除一段支架成水平状态。将支架下的顺槽扩大，露出钢梁的两端， 及时条点柱托柱，要求支架下面的空间保持 1.2 米以上的高度，以便 拆架时进行操作。 拆架时先卸掉螺栓， 将钢丝绳经过溜煤小眼拉到区 段运输平巷内， 然后拆除点柱， 回收钢梁经溜煤小眼运到区段运输平 巷内，回收的钢梁和钢丝绳再经采区运斜眼运到回风平巷支架安装地 点，重复使用。3、收尾工作当工作面推进到区段

14、边界停采线时，在停采线靠工作面一侧掘两 条收尾上山眼，两眼相距 810米，沿倾斜每隔 5 米用联络平巷连通。 支架安装到靠工作面一侧的收尾眼时， 不再继续接长， 然后利用收尾 眼逐步减小工作面的长度和伪倾角度， 并拆除上端多出的支架， 最后 使支架平放到超前顺槽的标高上仍用上述方法，把支架 全部拆除。 如下图所示 四、应该注意的问题 一）架子在压实够 15 米后才可下放，架尾应保持一段长 2 5米的平架子，上翘不得超过 15 度，以防串矸子。（二）架子初次下放时，架尾至少要有两个开切眼，且不得同时 下煤，并留有一个眼口不准打眼。（三）伪倾斜掩护支架工作面不得超过 30 米，一般应保持在 25

15、度为。（四）工作面上端平架子长度不少于 8 米，压实碴不少于 5 米， 老塘口到架头的距离不得小于 2.5 米。（五）架内支柱顶端支设在钢梁拐点面内 20毫米处较为适当， 支 柱下端支设在靠钢梁下肢拐点面内 0.2 米处，并打在底板上。（六）打眼前必须将地沟内的虚煤攉净。（七）放炮后任何人不准在虚煤上爬行。（八）架子下口应保持正常透眼，不得提前用长钎子打眼崩透， 以眩架子悬空过高，影响安全。（九）放炮时，必须距下口出煤外 30 米处，独头巷道及架尾不得 有人，更不能躲炮。必须在支护良好，有新鲜风流和有掩护的安全地 点躲炮。（十）放炮后的相关规定。（十一）架子钢梁排距为 0.2米，即要求每米安装

16、 5 排。（十二）架子装好后，地沟内要打两行点柱，点柱走向间距 2 3 米。（十三）架上要铺设 23 层大笆片，大笆片和顶板架边齐头， 和底板架边留有 0.3 米空隙，大笆片和架子钢梁间沿走向和顶底板方向每 0.8米用双股铁丝拧结牢，笆片搭接头不少于 0.4 米。（十四）钢丝绳接头搭接不少于 2.53米，绳卡不少于 56 个，当架宽大于 3.2 米时，应把钢丝绳一头弯过来，搭在另一根绳上，再 卡两个绳卡。（十五）回柱（棚）必须使用机械，严禁手斧回棚回柱。五、主要故障处理伪倾斜柔性掩护支架采煤法放架容易出现的问题和主要故障有：1、支架下放时产生扭斜原因一般是铺架时未安装紧固，或支架经多次下放，钢

17、丝绳受到 反复拉伸，使联接钢梁的螺栓绳卡松动造成部分钢梁移动或出现扭 斜。预防方法是注意加强支架安装质量和经常检修维护， 发现支架扭 斜时，应及时用点柱支撑。逐步调整，使其恢复正常状态。2、窜矸当顶板破碎或煤层变厚，煤质变软时，支架顶端的煤炭崩落出现 空隙，使支柱上面老塘矸石大量下窜， 或者由于炮破炮眼布置及药量 不当，崩坏地沟两侧煤帮或顶底板。处理方法是，及时用斜撑撑住支 架，并作木板，笆片做成假，堵塞孔洞，防止漏矸。3、支架切入顶底板发生这种故障，主要是爆破不当，崩坏顶或底板煤帮，使支架失去支撑从而向一侧倾斜逐渐切入顶板或底板， 或者因煤层变落卡住支 架及底板煤太硬未采净（指风镐落煤） ，

18、使支架切入顶板。形成上述故障以后， 必须打掉顶板或底板的局部岩石， 加大支架切科尖的下放 距离，使其恢复正常状态。4、支架悬空由于煤层变落，煤质松软，发生顶、底板煤片帮现象（特别在伪 倾斜工作面的拐点处） ，造成支架失去支撑。此时，安适当利用主柱， 撑木支撑住支架及顶底板空间，然后下放架子到正常位置。5、断绳由于操作管理不当，支架下放时产生褶绉，使钢绳受力过大，或 因绳卡松脱，致使支架扭斜受力不均， 从而造成断绳， 脱绳，脱绳后， 必须及时用 8 12 个绳卡将断脱绳两端连接好。 下放支架过程中经常 检查绳卡，螺栓是否拧紧，严重锈蚀，断丝、钢丝绳应更换；并尽量 有采用全工作面一次放炮。6、过架过断层或煤层落厚发生变化当断层断距大于 1 米使煤层完全断脱时，只能撤架重铺。若褶曲 或落厚变化不大，可适当挑顶，破底，并借助于留顶煤、底煤、调大 支架仰角、俯角，经几次调整可使支架处于正常位置。职下图7、支架过旧巷支架过旧巷可采取打立柱，斜撑支撑和破碎顶板，撤除巷道中损 坏棚子，利用煤矸填满底板空隙作为假底，并加强顶板管理，使支架 安全通过旧巷。如下图六、伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优缺点及适用条件1、优点：1）回采工艺简单， 没有繁重的支护和回柱放顶工作， 减轻了工人的劳动强度。（2）工人在倾角为 2530 度的伪倾斜回采工作面操作比较安全， 避免了悬空作业，劳动条件较好。（3）坑