急傾斜煤層采煤方法分析

摘要 ：本文介紹急傾斜厚煤層開采特點(diǎn)，指出了急傾斜煤層開采技術(shù)存在的問題，闡述了急傾斜中厚煤層的采煤方法，論證了急傾斜厚煤層采用巷道放頂煤采煤方法的可行性。

關(guān)鍵詞 ：急傾斜煤層 采煤方法 分析

0.前言

煤層的傾角是煤層層面與水平面所夾的兩面角，角度大于45°的煤層被稱為急傾斜煤層。它由煤層傾角增大引起的，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定煤層由原水平狀態(tài)經(jīng)過多次地質(zhì)變動(dòng)，變成急傾斜煤層。

1.急傾斜煤層開采特點(diǎn)

（1）由于煤系地層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的擠壓，煤層頂?shù)装逶馐芷茐牡某潭认鄬?duì)比緩傾斜煤層大，因而頂?shù)装鍘r石的層理與原生裂隙較發(fā)育，較易冒落；（2）由于煤層傾角大，支架的穩(wěn)定性差，尤其是單體支柱的穩(wěn)定性問題尤其重要；（3）破落下來的煤巖會(huì)自動(dòng)下滑，有利于工作面煤炭運(yùn)輸和矸石的自動(dòng)充填，但煤巖塊的自動(dòng)滾落容易傷人和沖倒支架，對(duì)作業(yè)安全不利[1]；（4）由于垮落矸石從上向下滾落，可對(duì)下部采空區(qū)起充填作用，但冒落帶漏斗狀明顯影響地表及巖層運(yùn)動(dòng)；（5）開采急傾斜煤層時(shí)，對(duì)煤層自然發(fā)火的防治比較困難。當(dāng)采空區(qū)已經(jīng)發(fā)火時(shí)，往往難以隔離。尤其在開采下區(qū)段時(shí)，上區(qū)段采空區(qū)的火源會(huì)冒落到下區(qū)段；（6）在開采急傾斜煤層中，人員沿傾斜方向上下行走不方便；（7）開采急傾斜煤層中，巖巷工程量比較大。

2.急傾斜煤層開采技術(shù)存在的問題

我國急傾斜煤層開采技術(shù)存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）煤炭損失率高。主要存在于那些采落的煤炭與采空區(qū)冒落矸石無隔離設(shè)施的采煤方法，如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、倉儲(chǔ)式等。這些采煤方法的煤炭損失率有的高達(dá)40%～50%，與此同時(shí)，生產(chǎn)的煤炭往往有較高的含矸率。煤炭損失率高，不但給煤炭自燃創(chuàng)造了條件，而且浪費(fèi)資源，縮短礦井壽命。

（2）巷道掘進(jìn)率高。這些問題主要表現(xiàn)在斜坡式、小分段爆破和沿傾斜推進(jìn)的掩護(hù)支架等采煤方法中。這些采煤法，有相當(dāng)大的一部分巷道是在支承壓力帶內(nèi)掘進(jìn)和維護(hù)的，維護(hù)這些巷道的工作量很大。掘進(jìn)率高，增加了巷道掘進(jìn)維護(hù)的費(fèi)用，影響工作面的接替，給通風(fēng)管理工作造成困難。尤其在有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層中，巷道對(duì)煤體切割過多，增加了沖擊地壓的危險(xiǎn)。

（3）通風(fēng)條件差。這一問題，大部分急傾斜煤層采煤方法都不同程度地存在，而斜坡式、小分段爆破、倉儲(chǔ)式和長孔爆破采煤法尤為嚴(yán)重。這些采煤方法中，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，有的采煤工作面為獨(dú)頭通風(fēng)，工作面風(fēng)流中，煤塵和瓦斯的含量較高，對(duì)工人的健康和安全危害較大。

（4）工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。這是所有急傾斜煤層采煤方法共同的缺點(diǎn)，由于煤層賦存條件的限制，急傾斜煤層中大部分巷道和工作面坡度大、空間小，工人在工作面落煤、支護(hù)、運(yùn)料、行走均十分困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

（5）開采效益差。與傾斜或近水平煤層比較，急傾斜煤層的開采不僅單產(chǎn)低、工效低，而且成本高、煤質(zhì)差，因此，這類急傾斜煤層礦井規(guī)模小、效益差。

3.急傾斜中厚煤層的采煤方法

適于大傾角急傾斜中厚煤層的采煤方法大傾角急傾斜厚煤層（煤層傾70°～90°，厚度5～10 m），此條件煤層由于傾角大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等不利因素，采煤方法的發(fā)展較之其他急傾斜煤層采煤方法要緩慢的多，目前主要有下列一些采煤方法。

3.1 偽傾斜開采

偽傾斜開采可以克服急傾斜煤層開采中，人員沿傾斜方向上下行走不便，以及煤巖塊滑動(dòng)滾落速度大，容易傷人和沖倒支架的缺點(diǎn)[2]，而且利用了急傾斜煤層煤巖可以自動(dòng)下滑，便于煤炭自溜運(yùn)輸和矸石自動(dòng)充填等有利因素。利用偽傾斜開采的采煤工藝有：1）斜切分層采煤工藝；2）斜坡采煤法工藝；3） 偽斜工作面短壁矸石充填采煤工藝等。

3.2 掩護(hù)支架開采

掩護(hù)支架開采技術(shù)是利用急傾斜煤層開采頂板壓力較小，而支架下滑力大的特點(diǎn)，以掩護(hù)支架隔離采空區(qū)矸石進(jìn)行開采的采煤方法。主要有：1）俯斜開采的掩護(hù)支架采煤工藝；2）巷道長壁工作面活動(dòng)鋼架掩護(hù)采煤工藝等。

3.3 短壁柱式開采

由于急傾斜煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，很難采用長壁式采煤法，而采用短壁柱式方法開采，可以較好地適應(yīng)這種復(fù)雜的條件，而且可以簡化采煤工藝，提高開采作業(yè)的安全性。其具體的采煤工藝包括：1）斜切分層采煤工藝；2）水平分層采煤工藝；3）倉儲(chǔ)采煤工藝等。

3.4 巷道放頂煤開采

巷道放頂煤開采，打破了傳統(tǒng)急傾斜煤層的常規(guī)，以巷道代替長壁式工作面，并遵循了目前國內(nèi)廣泛使用并取得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的緩傾斜中厚煤層放頂煤長壁工作面放煤技術(shù)，同時(shí)采用全風(fēng)壓通風(fēng)，雙安全出口。這種方法推廣到大傾角（70°～90°）厚煤層（5m～10m），理論上借鑒金屬礦山的橢球體放礦理論后，采煤工藝參數(shù)基本成熟，煤層放煤效果更好，回收率令人滿意，同時(shí)針對(duì)這一采煤方法使用后出現(xiàn)的地表塌陷漏斗非連續(xù)變形的形態(tài)特征和變形機(jī)理研究，也有了明顯進(jìn)展，成為正規(guī)采煤方法。

上述采煤方法可單獨(dú)使用，也可綜合應(yīng)用，構(gòu)成各式各樣具體采煤方法。

4.急傾斜厚煤層采用巷道放頂煤采煤方法的可行性

4.1 巷道布置

對(duì)急傾斜煤層沿傾斜方向按一定的標(biāo)高劃分成若干區(qū)段，在區(qū)段底部沿走向布置一條巷道，然后在巷道一側(cè)每隔一定距離向煤層中掘放煤小眼，至此，巷道放頂煤工作面布置基本完成。放煤巷道兩端分別與進(jìn)、回風(fēng)巷相聯(lián)（如區(qū)段石門或采區(qū)上山等），并以沿空護(hù)巷方式維護(hù)，構(gòu)成全風(fēng)壓通風(fēng)。

4.2 放煤巷道

由于放煤巷道同時(shí)擔(dān)負(fù)著運(yùn)輸順槽、采煤工作面、放煤支架等多方面的任務(wù)，并集落、裝、運(yùn)、放、行人、通風(fēng)等諸多功能于一體。

4.3 放煤小眼

放煤小眼是頂煤松散區(qū)與放煤巷道的通道，它的作用除控制放煤工程外，還需在其中放炮，作出松動(dòng)空間，必要時(shí)長孔松動(dòng)爆破也在小眼中進(jìn)行，因此，放煤小眼的穩(wěn)定也是必須考慮的因素。而放煤小眼的穩(wěn)定與支架形式有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)表明[3]，直腿支架比曲腿支架更有利于放煤小眼的穩(wěn)定。

4.4 放煤

先在放煤小眼內(nèi)放炮，炮眼布置和炸藥量依據(jù)煤層硬度和厚度而定，放炮的目的使巷道上方的頂煤全部處于懸露狀態(tài)，當(dāng)頂煤松動(dòng)或垮落后，即可放煤。為保證放煤質(zhì)量，提高頂煤采出率，必須采用分段、多輪、均衡放煤方法，以使頂煤上方的煤矸接觸面均勻下沉而不過早竄矸。

4.5 運(yùn)輸系統(tǒng)

在放煤巷道布置一臺(tái)刮板運(yùn)輸機(jī)，煤從放煤小眼里直接進(jìn)入（必要時(shí)輔以人工攉煤）刮板運(yùn)輸機(jī)，然后被運(yùn)到運(yùn)輸巷道。

4.6 通風(fēng)系統(tǒng)

放煤巷道全風(fēng)壓通風(fēng)，新鮮風(fēng)從進(jìn)風(fēng)巷道進(jìn)入?yún)^(qū)段放煤巷道，乏風(fēng)進(jìn)入回風(fēng)巷道。

5.結(jié)語

通過對(duì)急傾斜煤層采煤方法的分析，提高急傾斜煤層回采率與經(jīng)濟(jì)效益，增加安全度，促進(jìn)煤炭工業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展，急傾斜煤層的開采具有十分重要的作用和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉玉芳.急傾斜煤層開采的特點(diǎn)、方法及對(duì)策探討[J].華章.2011（23）

[2] 謝東海，馮濤，趙伏軍.我國急傾斜煤層開采的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技信息（科學(xué)教研）.2007（14）

[3] 吳燦華.提升急傾斜煤層開采效率的方法與策略探析[J].科技與企業(yè). 2013（11）

作者簡介：

王瑞（1988-），漢族，山西大同人，本科就讀于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)。