[科普中国]-工作面伪斜式布置采煤法

采煤工作面呈伪斜布置的采煤法有：伪斜柔性掩护支架采煤法、伪斜上行充填采煤法、伪斜掩护支柱采煤法和斜坡采煤法等。急斜煤层采煤工作面呈伪斜布置，可以改善顶板管理、增加采煤工作面长度，变急斜煤层为“缓斜”或“倾斜”工作面开采，从而简化了采煤工艺过程、降低了劳动强度，改善了通风、行人条件，能提高采煤工作面经济效益。

伪斜柔性掩护支架采煤法伪斜柔性掩护支架采煤法，是在轻型水平式掩护支架采煤法基础上，经过不断改进与创新发展起来的一种新型掩护支架采煤法。其实质就是沿伪斜工作面架设一种特殊的掩护架，将采煤工作空间与采空区分隔开，作业人员在支架保护下进行回采工作。掩护支架在自重和垮落岩石的推动下，随工作面推进而同步移动。

这种采煤法的采煤工作面沿伪倾斜布置、沿走向推进，具有走向长壁采煤法的特点，并从根本上解决了开采急斜煤层回采巷道掘进率高、顶板管理困难的问题，还使各项技术经济指标得到了改善。因此它是我国开采急斜煤层比较正规的一种采煤法1。

采区巷道布置伪斜柔性掩护支架采煤法，是在阶段内沿走向划分采区，各采区可采用单翼或双翼布置，但一般为双翼布置。采区内每翼的走向长200-300m，后退式开采。

由采区运输石门进入煤层后，沿煤层布置一组上山与回风石门贯通。采区沿倾斜划分成若干区段，按采区内地质与生产条件以及开采技术水平的不同，区段高度可取20-50m。在区段的上部布置区段回风平巷，下部布置区段运输平巷。两条巷道掘到采区边界后便可掘开切巷，安装掩护支架进行回采。

在区段运输平巷上方3-5m处掘辅助平巷，每隔5m用联络眼和区段运输平巷连通。辅助平巷要超前工作面15m，保持有2-3个联络眼，以便溜煤、行人和通风。

为解决支架初次下放和结束下放时，架头或架尾和溜煤、通风、行人的安全等问题，在采区边界要布置开切巷、停采线要布置收作巷，并要求开切巷和收作巷呈双巷布置，两巷相距5-8m，沿倾斜5-15m用联络巷连通。

工作面采出的煤自溜到超前辅助平巷，经联络眼下放到区段运输平巷，由刮板输送机运至采区溜煤上山，再下放到采区煤仓后装车外运。新鲜风流由运输石门进入采区，沿通风行人上山上行到区段运输平巷，经联络眼和超前辅助平巷进入采煤工作面；乏风经区段回风平巷与回风上山，由回风石门排出采区。

掩护支架结构掩护支架是由钢梁、撑木、钢丝绳、螺栓和夹板等连接而成的整体式结构支架。在其上再铺设1-2层金属网或荆笆帘子。支架钢梁可采用9-12号矿用工字钢或24kg/m的轨钢。钢梁的长度应比煤层厚度小0.2-0.4m，以便支架顺利下放。根据煤层厚度不同，钢梁排列密度亦有所不同。煤层厚度小于4m时，每米3根；大于4-5m时，每米5根。钢梁间用0.2-0.3m的撑木隔开，使支架在移动过程中，钢梁受力均衡、保持等距。

掩护支架的连接，可采用直径25-38m的废旧钢绳，每节长15-20m，以便拆卸和运输。组架时，钢绳搭接长度不少于2m，并用绳卡固紧。钢绳的数目视支架宽度而定：架宽3m以下时2-3根；架宽3m以上时4-5根。单梁平板型掩护支架是应用最广泛的一种架型。它结构简单，下放时容易控制、加工制作不难、支拆方便，是开采2.5-5.0m厚煤层比较理想的架型。对于急斜煤层来说，由于它产状变化很大，实践中各矿依照不同的地质条件，因地制宜地采用了不同结构形式的掩护支架。例如，开采煤层厚度大于5m的组合梁掩护支架；开采1.5-2.5m煤层的“Ⅱ”字型梁掩护支架等2。

采煤工作面的采煤工作伪斜柔性掩护支架采煤法的采煤工作，分为准备、正常采煤和收尾三步。

1.采前准备

掩护支架在区段回风巷组装，逐步下放直至形成伪斜工作面的过程叫采前准备。它包括扩巷、挖地沟、组装支架、巷道放顶和支架下放等项工作。扩巷是将区段回风平巷断面扩大至煤层全厚，以便掩护支架组装。由于支架初次下放时会产生内错，所以扩巷要从开切巷向外推移3-5m开始。这样可使架尾在下放过程中，始终保持有两个开切巷。当扩大巷道超过15m时，在巷道底板中部挖倒梯形地沟4-6m，以便进行支架安装与调架。地沟上宽1.2-1.4m，下宽0.8-1.0m，高1.0m左右。巷道断面的扩大与地沟的挖掘，将随支架的组装不断向前延展。

掩护支架组装时，在地沟两侧和中部适当位置放置钢丝绳，在其上每隔0.2-0.3m垂直顶底板放一根钢梁。在靠顶板一侧放置一根枕木，使钢梁有3°-5°的仰斜角，这样既方便支架的组装，又有利于支架的下放。钢梁间放上撑木后，便可用螺栓与夹板，将钢梁与钢丝绳连接组合成整体，并在其上铺设金属网或荆笆帘子，再用压条与铁丝将其固定在钢梁上。为保证支架组装质量，钢梁要与钢丝绳垂直放置、各节钢丝绳的接头位置要错开、松紧程度要相近、钢丝绳与金属网边至钢梁的端头均不得少于0.2-0.3m。

支架组装5-6m后，开始回撤区段回风平巷的支架，使巷道上部的护巷煤柱垮落到支架上。必要时采取爆破法崩落，使其堆积在掩护架上，作支架缓冲垫层并可增加支架下放的重量。在支架下放和移动的过程中，为防止支架沿伪倾斜方向往下滑移，要保持冒落巷道至拐点的长度不少于5m。

支架组装与回巷放顶超过15m时，支架便可开始初次下放，即从开切巷外侧支架尾端开始，沿地沟打眼放炮采煤，使掩护架由水平位置逐步下放与调斜，直至架尾落到超前辅助平巷上，形成25°-30°的伪斜工作面。至此，完成了回采的准备工作。

2.正常采煤

掩护架下的正常采煤包括：采煤工作面打眼放炮、落煤、向上接长溜槽出煤、下放与调整支架、区段回风平巷支架延伸与超前辅助平巷支架缩短等项工序。由于上述工序在空间上不同位，故可以平行作业。

地沟是伪斜工作面的采煤工作空间，落煤等作业均在地沟内进行。落煤采用打眼放炮，爆破参数视煤层倾角与煤质软硬程度而定，煤层厚度小于2m时，采用单排眼、煤层厚度大于2m，而煤质又较硬时，采用双排眼。炮眼一般只布置地沟眼，两帮煤台靠支架及其上部垮落岩石重量压碎后片落。地沟眼的间距0.5-0.6m，炮眼深度1.2-1.6m，炮眼与工作面的夹角一般为60°。炮眼装药量不宜过多，以免崩坏两帮煤台，造成支架歪斜或悬空甚至造成窜矸事故。

采煤工作面爆破，分全工作面一次爆破和分段爆破两种方式。全工作面一次爆破是打眼装药后一次起爆，这种爆破方式的优点是：全工作面支架能同步下移到新的位置，支架不会因受拉而变形。但工作面打眼与出煤不能平行作业，工时利用差，影响工作面产量的提高。工作面分段爆破与上相反，能充分利用工作空间与工时，打眼与出煤可以平行作业。但支架下放时上下不同步，支架受力不均容易损坏。

工作面放炮后，出煤工作由下向上进行，边出煤边向上接长溜槽。煤装入溜槽后，自溜到区段运输平巷外运，所以，第一节溜槽要特别架设牢固。随着工作面煤炭运出，支架在自重和垮落岩石的推动下移动。为了控制支架一次的下放高度，必须边出煤边调整支架。做法是打两行点柱支撑支架，使整个工作面支架保持平直，并与煤层顶底板法线成3°-5°的仰角。点柱一般采用圆木或钢管，并用铁丝拴在支架上，以免出煤时倾倒、滑落伤人。

掩护支架工作面应保持三班出煤的作业方式。这样工作面产量高，支架下放速度快、受力好，有利工作面管理。为此，应按工作面长度、煤层厚度等确定爆破参数，配备劳动力，合理组织生产。

随着工作面向前推进，掩护架的上端架头不断缩短。为此，要在区段回风巷不断加长掩护架，其操作过程与采前准备时的支架组装完全相同。另外，在支架下端的架尾落平段不断增长，所以要在区段超前辅助平巷内不断地回收支架。

支架回收前先扩大巷道断面，使钢梁两端暴露出来，并用点柱支撑住钢梁；然后卸掉螺栓，并将钢绳拉至区段运输平巷；最后拆除点柱与回收钢梁，运至区段运输平巷准备复用。

3.收尾工作

采煤工作面推进到停采线前，要掘进收作巷并贯通区段运输平巷与回风平巷。当掩护架架头超过靠工作面一侧的收作巷时，停止向前延伸。开始利用收作巷回收工作面前下方的三角煤，逐步使工作面的倾角减小、长度缩短（不超过靠上山一侧的收作巷），并拆除上端多出的钢梁。最后使掩护架平放于超前辅助平巷。利用前述的回架方法，回收全部钢梁等材料，以便继续复用3。

应用与评价伪斜柔性掩护支架采煤法，是开采急斜煤层的一种较正规采煤法，具有巷道系统简单、掘进率较低；顶板管理工序少，劳动强度低，工效高；作业人员在掩护架下工作比较安全，顶板事故大为减少；工作面较长，可组织三班出煤，故工作面产量比较高；支护材料等消耗少，吨煤成本低等优点。但煤层赋存要稳定，煤层的厚度与倾角变化不能太大，使用范围受到一定的限制；当煤层变厚时要丢煤，降低采出率；煤层变薄时支架下放困难，必须卧底或挑顶，影响采煤进度；当煤层含夹石层时，不能排矸而影响煤炭质量。这种采煤法只适用于赋存稳定、倾角在60°以上、厚度在2.5-5m以上的煤层及采区内地质构造与煤层结构简单的矿井2。

伪斜分段走向排柱采煤法伪斜分段走向排柱采煤法，是采煤工作面沿伪斜方向布置，伪斜角30°-35°，沿煤层走向推进。为防止矸石窜入采煤工作面冲倒支柱或砸伤人，沿伪斜每隔4-5m布置一组长4m的走向排柱，使采空区形成分段排柱与矸石充填区支撑顶板。排柱既起切顶作用又起挡矸作用。

1.采区巷道布置与生产系统

这种采煤法的采区巷道布置与急斜其他采煤法相同。一般也是沿煤层布置一组3-4条倾斜上山。根据采区走向长度可布置单翼或双翼采区。采区内可分2-3个区段，工作面长可达80-100m。

伪斜工作面采出的煤，沿工作面自溜运输，经超前辅助平巷、联络巷溜至区段平巷的输送机上，然后由区段运输平巷运至采区溜煤上山装入采区煤仓，最后在采区石门装入矿车运出采区。

采区工作面新鲜风流由采区石门进入采区，经采区通风、行人上山、区段运输平巷、超前辅助巷进入采煤工作面；乏风由采煤工作面上出口经区段回风平巷、采区回风石门，排至回风大巷。

2.采煤工艺

采煤工作面一般采用爆破落煤。爆破参数取决于煤层厚度、煤质软硬程度与顶底板岩性，可以布置单排或双排眼，深度1-1.2m，炮眼间距约为1m。采取由下向上分段起爆方式。

采煤工作面采用木支柱或单体金属支柱支护。顶底板岩层稳定时采用带帽点柱；顶底板松软时采用悬臂梁支护。支架的排距与柱距0.8-1.0m。架设支柱时要采取防滑措施，以防倾斜或滑落。棚梁上要加背板与笆片或荆条接顶，防止空顶漏矸。

采空区处理采用全部垮落法。回柱顺序是：先回三角区内的支柱，再回分段排柱。分段排柱的回收沿工作面由下向上依次进行。在回柱的同时要沿走向加长分段排柱，以形成新的排柱与充填区。三角区内沿切顶线支柱适当加密，提高切顶线支撑强度，以利切顶。

3.优缺点及适用条件

伪斜分段排柱采煤法，将采煤工作面布置成俯伪斜直线。上段超前采煤工作面下方的煤体，不仅改善了采煤作业条件，而且相应地提高了顶底板的稳定性，避免出现大范围的顶底板滑动与支柱失稳；采用分段走向排柱后，在采空区形成矸石充填区支撑顶板，使基本顶来压距离滞后、强度降低，从而可以改善顶底板的管理；走向排柱可以起控顶作用，使采煤工作面的控顶距减小，为安全生产创造了条件。据四川省广旺矿务局所属煤矿生产实践经验，采用这种方法，可以提高劳动工效、降低材料消耗、改善采煤工作面的经济指标。

伪斜分段走向排柱采煤法存在的主要问题是：初采和末采时要采三角煤区，工作面长度变化很大，产量也不太稳定；采煤工作面架设与回撤分段走向排柱的工作量比较大；采高越大支护越困难。伪斜分段走向排柱采煤法只适用于厚度小于2m，倾角45°-60°的不稳定煤层；煤层顶板中等稳定，垮落后能充填满采空区的矿井3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学