水城县长银煤矿采煤工艺设计

陈强文

（贵州正合矿产咨询服务有限公司 贵州省贵阳市 550001）

1 矿井概况

1.1 可采煤层及煤类

水城县长银煤矿可采煤层7层，煤层编号分别为C14、C15、C16、C17、C18、C19、C29 共 7 层，其中 C16、C17 煤层为大部可采煤层，其它煤层均为全区可采煤层，煤层结构较简单。C14煤层平均厚度1.76m；C15煤层平均厚度3.77m；C16煤层平均厚度1.62m；C17煤层平均厚度2.55m；C18煤层平均厚度1.78m；C19煤层平均厚度1.74m；C29煤层平均厚度1.21m，井田内开采煤层属薄-厚煤层，煤类主要为焦煤、其次为1/3焦煤、肥煤。

表1 主要可采煤层特征表

1.2 煤层顶底板岩性

C14煤层直接顶板为粉砂质泥岩、粉沙岩，直接底板为泥岩；C15煤层直接顶板为粉砂质泥岩、泥质粉沙岩，直接底板为泥岩、粉砂质泥岩；C16煤层直接顶板为黑色泥岩、含炭质泥岩、粉砂岩，直接底板为黑色泥岩、含炭质泥岩；C17煤层直接顶板为黑色泥岩、粉砂质泥岩，底板为粘土岩或细砂岩；C18煤层直接顶板为黑色泥岩、粉砂质泥岩，底板为粘土岩或细砂岩；C19煤层直接顶板为粉砂质泥岩、炭质泥岩，直接底板为泥岩、粉砂质泥岩；C29煤层直接顶板为泥岩、泥质粉砂岩，直接底板为粘土岩、炭质泥岩。

煤层顶底板岩性多为粉砂质泥岩、粉沙岩、泥岩、粘土岩及炭质泥岩。顶底板条件较差，易底鼓及垮落。

1.3 矿井地质构造情况

井田位于堕却背斜南东倾没端，呈一倒转单斜构造，由二叠系中统栖霞组和中三叠系中统关岭组构成，地层走向北西，倾向北东，倾角75～85°，平均80°。井田范围内及附近主要有南北向断层1条，北西向断层1条，东西向断层2条。其次井田内还发育有断距小于5m的多条断层，可采煤层主要赋存于龙潭组中，总体上保存较好。井田的构造复杂程度为中等类型。

2 采煤工艺

根据上述煤层的开采条件，矿井的采煤方法采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法，绳锯式落煤工艺，全部垮落法管理顶板。

绳锯式落煤工艺：在工作面上下端回风平巷和超前平巷中，各安装一台绞车（JD-2.5型），绞车带动一条牵引钢丝绳，钢丝绳经过导向轮与锯绳连接，锯绳上每隔1～1.5m装有一个锯齿，绞车带动牵引绳使锯绳紧压煤壁，作上下往返运行，锯齿随即在煤壁上拉出一个沟槽，随着沟槽的加深，煤层在矿山压力的作用下，自行脱落沿工作面下滑，经溜煤小眼至工作面运输巷带式输送机外运。随着工作面的前进，不断移动工作面上下两端的导向轮和拉紧牵引绳，使锯绳紧压在煤壁上，工作面推进一定距离后，移动绞车，然后继续回采，采用柔性掩护支架支护。

（1）上下顺槽绞车安设位置：距工作面30m外的位置，即位于超前开切眼的后面。

（2）钢丝绳选型：牵引钢丝绳的规格为6×19，直径为18.8mm的钢丝绳，钢丝绳上每间隔1～1.5m安装一个锯齿，因为本矿煤层相对较厚，选用锯齿直径为300mm。

（3）绞车运行速度：割煤时的速度为5m/min，最大不超过10m/min。

（4）导向滑轮：导向轮用锚杆或锚索及圆环链固定在顶板上，导向轮距工作面上下出绳点4m，距离顶板的距离为0.5m。

（5）长银煤矿煤层较厚、顶底板条件差，在绳锯式落煤工艺的基础上结合伪斜柔性掩护支架采煤法的优势，采取下列措施：

①工作面采用柔性掩护支架支护，采用“八”字型掩架，掩架位于绳锯的上面，有效防止回采过程中因无支护而产生的冒顶。

②长银煤矿可采煤层厚度变化较大，由薄煤层至厚煤层，所以在开采不同类别的煤层时需及时更换掩架。

③工作面正常回采时，为无人工作面，当工作面局部冒顶需人工进入工作面进行处理时，必须停止采煤，搭设行人梯步进入。

④设计靠近采面10m范围内采用单体支柱及铰接顶梁双排抬棚加强支护，10～20m范围内采用单体支柱及铰接顶梁单排抬棚加强支护。

（6）为了解决工作面片帮或落煤产生的煤体沿工作面倾斜方向加速向下滑落砸伤工作人员和砸坏设备、以及工作面下滑煤炭可能堵塞下出口的问题，长银煤矿在采煤工艺上采取如下技术处理措施：

①设计采煤工作面采用俯伪斜方式布置，初锯时先割工作面上端，使工作面逐步伪斜成45°，工作面煤矸沿煤壁自溜，减少了工作面飞矸对设备及人员的威胁。

②为防止工作面堵塞，在工作面运输平巷中以45°倾角，施工一防堵措施眼，防堵措施眼位于工作面的下部，防堵措施眼下出口位于运输平巷中，超前工作面切眼20m左右。

③工作面下巷采取人工预留通风道，每间隔7m留一个通风、溜煤小眼，通风、溜煤小眼宽2.0m，保证有4个通风口。

3 防断绳措施

（1）由于钢丝绳与煤壁的挤压摩擦磨损较大，必须对钢丝绳的磨损情况每班进行检查，防止断绳影响生产及断绳伤人。

（2）割煤期间，上下巷绞车前严禁有人作业，防止断绳伤人。

（3）上下巷绞车同时工作，绞车工操作必须协调一致，上下巷必须设电话和可靠的声、光信号装置。

（4）在上下巷钢绳上标出刻度，每1.2m为一个，按0、1、2、3…标出，上下巷移动滑轮时，必须按相同的刻度移动。

（5）为防止卡绳卡锯，绳锯在正常状况下应拉紧拉直，紧贴煤壁，在移动上下导向滑轮或检修时，需松绳处理，完后必须将绳子拉直卡紧，工作面发生片帮时，必须及时拉紧钢丝绳，防止出现卡绳卡锯。

（6）发生卡锯时，应按逆行方向牵引绳锯，必须慢速牵引，将绳锯拉到上巷或下巷，更换成小规格的绳锯，如断绳时，在上巷出口用麻绳通过工作面下滑至下巷进行绳锯安装。

图1 采煤方法示意图

4 结论

绳锯式采煤工艺是实现急倾斜煤层机械化开采的有效途径，提高了工作面单产（是炮采工艺的2～3倍）及采区回采率，降低了吨煤成本，经济效益明显、安全性高，已成为目前我省急倾斜煤层开采的主要工艺。