薄煤层7字形伪斜柔性掩护支架采煤法培训课件

薄煤层"7"字形伪斜柔性掩护支架采煤法培训课件勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01技术概述与应用背景02支架结构与材料特性03巷道布置与工作面设计04施工准备与支架安装CONTENTS目录05回采工艺与操作流程06特殊问题处理技术07安全操作规范08工程案例与效益分析01技术概述与应用背景作业空间限制问题薄煤层开采的技术挑战薄煤层通常指厚度在0.7-1.3米左右的煤层，受煤层厚度限制，开采作业空间狭小，人员活动、设备操作及材料运输均面临较大困难，对矿工体型和操作熟练度要求高。煤层赋存条件复杂急倾斜薄煤层往往伴随地质构造复杂，如断层、褶曲多，煤层厚度变化较大，增加了开采方案设计和支护系统适应性的难度，易导致支架啃顶、破底等问题。支护系统稳定性要求高由于煤层薄且倾角大（通常大于55°），支护系统需同时满足柔性变形以适应伪斜布置，又要具备足够刚性支撑顶板压力，传统木支护材料消耗大且稳定性差，金属支架安装调试精度要求严苛。通风与安全风险突出狭小作业空间易导致通风不畅，瓦斯积聚风险增高；同时，顶板暴露面积相对煤层厚度占比大，煤壁片帮、顶板冒落事故概率增加，对安全防护措施提出更高要求。资源回收率与成本平衡难题薄煤层开采若方法不当，易造成资源浪费，回采率难以保证；而采用先进支护技术虽能提高回收率，但初期设备投入和材料成本较高，需在技术经济性间寻求最优平衡。"7"字形伪斜柔性掩护支架技术定义核心概念与结构特征"7"字形伪斜柔性掩护支架是针对急倾斜薄煤层开发的支护结构，由钢梁（或木梁）、钢丝绳及轻轨构成帘式柔性整体，通过伪倾斜布置实现采空区隔离与作业空间掩护。其钢梁呈"7"字形状，上肢拐角控制在145-155°，下肢拐角控制在140-145°，以优化操作空间与通风条件。关键技术参数钢梁长度需比煤层厚度小200-300mm，适应0.7-1.2m薄煤层；钢丝绳直径不小于24.5mm，每根长20-30m；支护架间距150mm，配合4根直径28mm钢丝绳及压绳板形成整体结构，单体液压支柱支护间距2米。适用条件与应用场景主要适用于倾角小于70°、厚度0.7-1.2m的急倾斜薄煤层，如重庆中梁山煤矿等矿区。通过伪倾斜布置（仰角按100-α，α为煤层倾角），解决传统支护作业空间狭小、通风差等问题，实现安全高效回采。

技术发展历程与应用现状01技术起源与演变该技术源于水平掩护支架采煤法，20世纪50年代从苏联引进，1965年淮南矿区将其改革为沿走向推进的“伪倾斜柔性掩护支架采煤方法”，后衍生出“7”字形等多种形式，如重庆中梁山煤矿使用的“7”字形掩护支架。

02技术推广与标准化2007年被列为国家煤矿安全重点推广项目，淮南矿区通过40余年实践优化了核心参数，形成标准化循环作业体系，成为我国急倾斜煤层开采的主要方法之一。

03国内应用案例已在全国多矿区推广，如义安矿采用伪倾斜八字形支架实现安全回采，大光山煤业累计产煤31.8915万吨，李子垭南煤矿采用四边形支架配合锚索梁和单体液压支柱实现超前沿空护巷。

04材料与工艺革新材料从木梁发展为全金属结构，如采用矿用工字钢自制钢梁，直径不小于24.5mm的钢丝绳，福建等地配套金属支架替代传统木支护，纳入煤矿安全保障体系，与小阶段破爆采煤法相比降低材料成本17元/吨。

与传统采煤法的对比优势

安全性显著提升采用掩护层和柔性支护装置，减少煤与岩石相互作用及接触面，从而降低煤层漏水、爆炸等安全事故的发生风险。

操作简便高效避免复杂的煤层预支和预控，机械化程度更高，操作更简单，相比传统方法平均日产可提高88吨/日。

材料消耗与成本降低全金属材料可回收复用，坑木消耗量极少，与小阶段破爆采煤法相比，材料成本降低17元/吨，经济优势明显。

资源回收率提高通过优化支架设计和采煤工艺，如李子垭南煤矿采用四边形支架配合锚索梁和单体液压支柱实现超前沿空护巷，节省掘进量并提高资源回收率。02支架结构与材料特性01"7"字形钢梁设计参数适用煤层条件适用于倾角小于70°，煤层厚度0.7—1.2米的薄煤层开采，如重庆中梁山煤矿应用案例。02结构尺寸要求钢梁长度需比煤层厚度小200-300mm，以利于支架下放；工作面采用6副/m并排布置，确保支护密度。03关键角度参数长期实践证实，上肢拐角控制在145-155°，下肢拐角控制在140-145°，可优化作业空间与通风。04配套连接要求采用直径28mm钢丝绳，通过铁夹板和螺栓与钢梁连接成整体，每架支护间距150mm，确保结构稳定。钢丝绳选型与连接方式钢丝绳直径与材质要求选用直径不小于24.5mm的旧提升钢丝绳，部分场景需采用直径28mm的钢丝绳，确保足够强度以承受顶板压力与支架自重。单根长度与分段标准每根钢丝绳长度通常为20-30m，两端需封头处理以防松捻，接头处搭接长度不小于2m，保证整体结构稳定性。连接固定方式采用U形卡兰（直径16mm圆钢加工）配合M16螺母紧固，每个支架使用4根钢丝绳及4块10-12mm压绳板压紧，通过六角螺栓与铁垫板形成整体结构。绳卡数量与安装规范钢丝绳搭接处需用5-6个副绳卡固定，相邻钢丝绳搭头错距不小于3m，确保连接强度符合安全标准。钢梁规格配套材料规格要求

采用矿用工字钢自制，长度需比煤层厚度小200-300mm，以利于支架下放。常用“7”字形等结构，其上下肢拐角分别控制在145-155°与140-145°。钢丝绳规格

直径不小于24.5mm，每根长20-30m，接头处搭接长度不小于2m，用5-6个副绳卡固定牢靠。在“7”字形支架中，常配合使用直径28mm的钢丝绳。轻轨与卡兰规格

轻轨规格为7.5kg/m，每根长18m；卡兰呈U形，用直径16mm的圆钢加工而成，与M16的螺母配套使用，螺纹长8.5-9cm。垫片与压绳板规格

垫片采用规格200×40×20mm的钢板，孔间距14.5cm；压绳板为10-12mm厚的长方形钢板，每个架子需使用4块压紧钢丝绳。

结构整体稳定性设计关键连接部件设计采用直径不小于24.5mm的钢丝绳，每架支架配备4根直径28mm钢丝绳及4块10-12mm压绳板压紧固定，钢丝绳搭接长度不小于2m并使用5-6个绳卡固定，确保整体结构连接牢固。

支架间距与排列要求支护架间距严格控制在150mm，钢梁间距≤0.3米，通过撑木固定保持间距，防止钢梁倾倒；每米布置6架支架，配合单体液压支柱支护间距2米，形成稳定支护体系。

顶板缓冲垫层设置棚顶铺设2-3层金属网或竹芭作为假顶垫层，上方以压木固定，垫层厚度确保达1-1.5m，有效缓冲顶板压力，避免支架直接受冲击折断。

伪斜角度与仰角控制工作面伪倾角控制在25-30°，支架仰角按100-α（α为煤层倾角）调节，确保支架与顶底板接触良好，减少啃顶、破底现象，维持整体受力平衡。03巷道布置与工作面设计

采区巷道双翼布置方案双翼布置基本构成采区巷道双翼布置以采区石门为中心，向煤层走向两侧延伸，形成左右两个采面。一翼走向长度通常为200-300米，最大可达400-500米以上，阶段垂高一般为100-120米。

主要巷道系统设置从阶段运输大巷和回风大巷分别掘进采区运输石门与回风石门进入煤层，石门两侧至少布置3条上山眼（溜煤眼、运料眼、行人眼），间距约10米，沿倾斜每15-20米掘联络巷贯通各上山眼。

区段参数与衔接设计采区内沿倾斜划分为若干区段，区段垂高根据煤层条件调整为18-60米。区段回风平巷和运输平巷沿走向掘进，采区边界处掘开切眼连通，运输平巷上部可留2-5米煤柱，超前回采掘溜煤小眼（间距5米）。

布置优势与应用场景双翼布置可实现双翼同时回采，提高采区生产能力，减少巷道掘进量。适用于煤层赋存稳定、走向长度较大的急倾斜煤层，如义安矿、大光山煤业等矿区应用该布置实现安全高效回采。伪倾斜角度控制标准

工作面伪倾角常规范围薄煤层"7"字形伪斜柔性掩护支架采煤法中，工作面与水平面的夹角一般控制在25°-30°，此角度可平衡支架稳定性与作业便利性。

仰角计算方法支架仰角按100-α（α为煤层倾角）控制，需严格符合作业规程规定，确保煤壁整齐，支架上下成直线，地沟宽度符合要求。

角度偏差处理要求若角度偏差导致支架啃顶或破底，需通过打横撑配合顶眼将支架放趴，或打点柱配合底眼将支架调立，确保支架处于最佳工作状态。开切眼与收作眼布置规范开切眼布置关键参数开切眼需由下向上掘开，连通区段回风平巷和区段运输平巷，为掩护支架下放提供初始通道。其位置应确保伪倾斜工作面角度控制在25°-30°，满足支架安装与回采推进需求。收作眼数量与角度设计收作眼通常布置两条，内收作眼与煤层走向夹角为65°，外收作眼夹角为72°，通过合理角度设计引导支架有序缩短。支架过内收作眼的数量一般控制在15-20根，确保收尾阶段的稳定性。巷道支护与安全间距要求开切眼及收作眼周边需采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁加强支护，超前支护长度不小于20m。溜煤小眼间距控制在5m，且严禁行人、溜煤共用同一小眼，确保作业安全。

溜煤小眼间距设置要求常规间距标准溜煤小眼间距一般为5米，以保障煤炭运输的连续性和高效性。

布置原则超前回采掘溜煤小眼，通常超前工作面保持3个留煤小眼，确保煤炭顺利下放。

特殊情况调整根据煤层厚度、倾角及开采工艺的变化，可在5米基础上结合实际地质条件进行适当调整，但需保证出煤畅通和作业安全。04施工准备与支架安装前期地质条件评估

煤层赋存条件要求适用于倾角小于70°，煤层厚度0.7—1.2米的薄煤层，且煤层赋存稳定，厚度变化不大。

顶底板岩性要求顶板应较好，以保证支架上方煤矸垫层的形成与稳定，防止顶板压力直接折断支架；底板需能承受支架及上方载荷，避免支架破底。

地质构造影响评估需评估煤层中是否存在断层、褶曲等复杂地质构造，构造复杂会增加支架安装、调整难度及开采风险，应尽量选择构造简单区域。

支架安装前准备工作地质条件评估明确煤层倾角（应小于70°）、厚度（0.7-1.2米）及稳定性，核实顶底板岩性，确保符合“7”字形支架适用条件。

材料与设备准备准备“7”字形钢梁（长度比煤层厚度小200-300mm）、直径不小于24.5mm的钢丝绳、轻轨、U形卡兰、金属网或竹芭等材料，检查单体液压支柱等设备完好性。

巷道与工作面布置按设计要求扩宽区段回风平巷至顶底板，掘开切眼连通区段运输与回风平巷，确保伪倾斜工作面角度控制在25-30°。

安全检查与环境清理清理工作面障碍物，检查顶板、底板稳定性，排查瓦斯浓度及通风情况，确保作业环境安全。钢梁与钢丝绳组装工艺钢梁选型与加工标准采用矿用工字钢自制“7”字形钢梁，长度比煤层厚度小200-300mm，上肢拐角145-155°，下肢拐角140-145°，以适应薄煤层作业空间需求。钢丝绳规格与连接要求选用直径不小于24.5mm的旧提升钢丝绳，每根长20-30m，接头处搭接长度不小于2m，用5-6个绳卡固定，确保整体强度。支架组装固定方式每架支护间距150mm，使用4块夹心板、4根直径28mm钢丝绳及4块10-12mm压绳板压紧；钢梁间用撑木固定，间距≤0.3米，形成柔性整体结构。防护垫层铺设规范棚顶采用2-3层金属网或竹芭铺垫假顶垫层，用压木和钢丝固定，防止顶板压力直接作用于支架导致折断。

假顶垫层铺设技术垫层材料选择标准采用金属网或竹芭作为假顶垫层材料，铺设2-3层，宽度略短于钢梁长度，以防止压力直接作用于柔性掩护支架导致折断。

铺设工艺要求垫层需沿钢梁交错铺设，通过铁丝与钢梁紧密固定，确保覆盖整个棚顶区域，形成连续的防护层。

垫层作用机制垫层作为缓冲层，可吸收顶板垮落矸石的冲击能量，避免支架直接承受压力，同时有效隔离采空区矸石窜入作业空间。05回采工艺与操作流程爆破落煤参数设计

炮眼布置原则根据地沟宽度和煤质软硬确定炮眼排数。护架宽度不超过2m时采用单排眼；2-3m时采用双排眼；大于3m且顶底板侧煤较硬时加打刷帮眼，刷帮眼深度不超出护架两端。地沟眼参数标准地沟眼眼深1.2-1.6m，眼距0.5-0.6m，仰角7°左右；双排眼排距0.4-0.5m。通过合理参数控制爆破后煤体垮落形态，避免对支架造成冲击。装药量与起爆要求严格按照爆破说明书控制装药量，根据煤质硬度调整。采用毫秒延期雷管起爆，确保爆破顺序合理，避免支架受力不均。爆破后两帮煤台主要由支架及上方矸石压垮片落。特殊情况处理措施遇煤层厚度不均或倾角变化时，及时调整炮眼角度和深度；发现爆破参数不合理立即修正，确保支架整体迈步稳定，防止出现啃顶、破底现象。

支架动态调整方法支架仰角控制标准支架仰角按100-α（α为煤层倾角）控制，以避免啃顶或破底现象，确保支架与煤层顶底板的良好接触。

啃顶现象处理措施出现支架啃顶时，采取在上肢位置打横撑配合打顶眼的方法将支架放趴，恢复支架正常工作状态。

破底现象处理措施当支架出现破底现象，在下肢位置打点柱配合打底眼的方法将支架调立，保障支架的稳定性和支护效果。

爆破参数调整要求严格按照爆破说明书进行打眼装药，发现爆破参数不合理时及时调整，以保证支架的整体迈步和正常下放。

出煤系统与运输管理出煤系统构成薄煤层"7"字形伪斜柔性掩护支架采煤法出煤系统主要由工作面地沟、溜煤小眼、区段运输平巷及相关运输设备构成。采下的煤炭经工作面地沟自溜至溜煤小眼，再通过小眼溜放至区段运输平巷的输送机。

溜煤小眼布置与管理溜煤小眼通常超前工作面保持3个，间距一般5米，需确保其畅通。出煤时必须将眼口拦好，防止大块煤矸堵塞。遇有堵塞情况，应及时处理，严禁行人、溜煤共用一个小立眼。

工作面出煤操作工作面采用爆破落煤后，需铺设搪瓷溜槽以辅助煤炭运输。溜槽搭接必须平整、连接牢固，保证出煤畅通。出煤过程中要控制煤量下滑，边接摆搪瓷溜子边出煤，大块煤（矸）必须砸碎后放入溜槽。

运输安全与效率保障出煤时随时注意小立眼溜煤状况，防止堵塞。工作结束后，需清理浮煤、拆除搪瓷溜槽。运输机械、出煤眼等设备状况应在操作前进行检查，确保其正常运行，以保障出煤系统的安全与高效。正规循环作业组织

循环作业流程设计单循环推进0.8-0.9米，主要工序包括打眼、装药、放炮落煤、铺溜槽出煤及支架动态调校，各工序在伪倾斜25-30°工作面依次进行，实现三班连续作业。工时与工序衔接严格控制各工序耗时，爆破落煤后立即进行找帮（由下向上）、铺设搪瓷溜槽，同步完成点柱与横撑支护，确保支架仰角符合100-α（α为煤层倾角）标准，避免工序脱节。循环质量控制标准工作面煤壁保持整齐，支架上下成直线，地沟宽度符合设计要求；钢梁间距≤0.3米，撑木固定牢固，伪倾角偏差不超过±2°，确保循环进度与支护质量双达标。设备与人员配置按“一采一准”配置作业人员，配备爆破工、支架工、出煤工等专职岗位，使用扒斗机或高压水射流破煤设备，实现人机协同高效作业，单循环耗时控制在8小时内。06特殊问题处理技术支架啃顶破底预防措施精准控制支架仰角支架仰角按100-α（α为煤层倾角）严格控制，确保支架与煤层伪斜角度匹配，避免因角度偏差导致啃顶或破底。优化炮眼布置与爆破参数根据护架宽度和煤质软硬确定炮眼布置，单排眼适用于宽度≤2m，双排眼适用于2-3m，眼深1.2-1.6m、眼距0.5-0.6m，通过精准爆破保证支架整体迈步。合理设置点柱与横撑采用单体液压支柱配合横撑，支护间距2米，通过点柱支撑和横撑调节，有效控制支架姿态，防止支架倾斜导致啃顶或破底现象。坚持正规循环作业严禁采用刷档等违规手段提高产量，严格按照作业规程进行循环作业，确保支架下放与采煤进度协调，维持支架稳定状态。

支架翘脚处理方案支架啃顶现象处理当出现支架啃顶现象时，在上肢位置打横撑配合打顶眼的方法将支架放趴，以调整支架角度，避免持续啃顶导致支架损坏或冒顶事故。

支架破底现象处理若发生支架破底，在下肢位置打点柱配合打底眼的方法将支架调立，通过点柱支撑和爆破调整，恢复支架与底板的正常接触状态。

预防支架翘脚的关键措施严格按照爆破说明书打眼装药，及时调整不合理爆破参数以保证支架整体迈步；控制支架仰角为100-α（α为煤层倾角）；坚持正规循环作业，严禁采用刷档等手段提高产量。

收作阶段关键技术收作眼布置与参数设计收作阶段需在停采线附近开掘收作眼，通常布置两条。内收作眼与煤层走向的夹角宜为65°，外收作眼夹角宜为72°，以确保支架顺利下放和回收。

支架过收作眼数量控制严格控制支架过内收作眼的数量，一般以15-20根为标准，以保证支架下放过程中的稳定性，避免出现架头滑过收作眼等问题。

工作面逐步缩短与拆除工艺收尾时通过收作眼逐步缩短工作面至15-20米，然后采用扇形下放方式拆除护架。拆除过程中需确保操作安全，避免支架垮塌或矸石窜入作业空间。

收尾期间安全防护措施收尾工作中，必须在工作地点清理卧底1.2m以上，出煤口两侧打好点柱，并加强顶板监测。严禁在未采取有效防护措施的情况下进行支架拆除作业。

煤层厚度变化应对策略01煤层厚度适应性范围该采煤法适用于煤层厚度0.7—1.2米的薄煤层开采，通过合理设计可适应一定范围内的厚度变化。

02支架结构调整措施当煤层厚度发生变化时，可通过改进钢梁拐角，安装时人为将下肢超前上肢，降低采厚等措施进行调整，如选用1.6m的钢梁回采煤厚1.3m左右的煤层。

03液压调节与分体组合设计采用液压调节或分体组合设计，使支架能适应0.7-2.5m煤层厚度变化，确保在不同厚度条件下仍能有效支护。

04材料回收与成本控制该装置材料回收率较高，与小阶段破爆采煤法相比可降低材料成本17元/吨，在应对煤层厚度变化时能有效控制成本。07安全操作规范

支架下放工操作规程作业准备检查支架设备，确保无损坏，连接部件牢固，液压系统正常；依据地质资料确定伪倾斜角度；进行顶板、底板及周边环境安全评估，清除障碍物；备齐锹、镐、搪瓷溜槽、铁丝等工具材料。

支架下放操作根据工作面设计精确定位支架位置；按规定程序连接液压管路，确保无泄漏；依据伪倾斜角度调整支架至合适位置，保持与煤层接触良好；启动液压系统缓慢升压，使支架紧贴煤壁后锁定液压系统。

支护作业与安全监控检查支护效果，确认支架稳定、无空隙；持续观察工作面状况，预防煤体滑落；非操作人员远离作业区；遇异常情况立即停止作业并按应急预案处理；严禁在未锁定液压系统时离开现场。

收尾工作工作结束后收拾工具，清理作业现场；向当班班长汇报操作情况，经验收合格后方可下班；如实记录支架下放过程中的参数及异常情况。假顶垫层铺设要求顶板管理安全措施

棚顶必须采用金属网或竹芭铺垫假顶垫层，防止顶板压力直接作用于柔性掩护支架导致支架折断，确保支护结构整体稳定性。顶板垮落与缓冲层控制

回柱放顶后，若顶煤和顶底板岩石不能自行垮落，应采取强制放顶措施，使护架上形成2-3m厚的煤矸垫层，作为顶板垮落时的缓冲层，降低对支架的冲击。顶板动态监测与处理

实时监测顶板变化，对高冒点统一编号挂牌管理，每7天检查一次；发现支架啃顶或破底现象，立即采用打横撑、点柱等措施调整，防止冒顶事故发生。强制放顶作业规范

当回采工作面上端头回采长度超过25m顶板仍未垮落时，必须实施强制放顶，通过合理布置炮眼和控制装药量，确保顶板按预定范围垮落，避免大面积悬顶。

通风与瓦斯管理要求通风系统配置标准工作