急傾斜薄煤層采煤方法發(fā)展趨勢(shì)★

遲學(xué)海 孟 鑫

(1.黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022；2.黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150022； 3.淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 淄博 255000)

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急傾斜薄煤層采煤方法發(fā)展趨勢(shì)★

遲學(xué)海1,2孟 鑫3

(1.黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022；
2.黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150022； 3.淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 淄博 255000)

介紹了基于炮采工藝的急傾斜薄煤層采煤方法的發(fā)展特點(diǎn)，并探討了水力采煤與機(jī)械化采煤的發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)了急傾斜薄煤層采煤方法的發(fā)展趨勢(shì)，有利于促進(jìn)采煤工藝的不斷優(yōu)化改進(jìn)。

薄煤層，采煤法，水力采煤，機(jī)械化采煤

在我國(guó)已探明的礦區(qū)煤炭資源分布中，薄煤層資源儲(chǔ)量占全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的20%以上，84.2%的礦區(qū)均有薄煤層分布[1]。煤炭資源是不可再生資源，在礦井生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，不能棄薄采厚(只采煤層生產(chǎn)能力高、賦存條件好的中厚煤層和厚煤層而丟棄煤層生產(chǎn)能力較低、賦存條件不好的薄煤層)。如何選擇一個(gè)合理、最佳的開采方法，對(duì)這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用。

一個(gè)合理、最佳的急傾斜薄煤層采煤方法必須要符合高產(chǎn)、高效、低耗、安全、回采率高等條件，并且是一個(gè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷更新、完善發(fā)展著的系統(tǒng)，采煤工藝的改進(jìn)促進(jìn)巷道布置的改革，而巷道布置的改進(jìn)又能為充分發(fā)揮回采效能保證良好的條件。

經(jīng)過(guò)60多年的實(shí)踐和改革，我國(guó)已經(jīng)摸索出了一些對(duì)急傾斜薄煤層行之有效的開采方法，例如：掩護(hù)支架采煤法、臺(tái)階式及俯偽斜走向長(zhǎng)壁分段密集采煤法、急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁采煤法、急傾斜薄煤層刨運(yùn)機(jī)綜采、水力采煤、倉(cāng)儲(chǔ)式采煤法、巷道式采煤法。

隨著安全生產(chǎn)重要性的提升，相關(guān)的煤炭產(chǎn)業(yè)政策有了新的變化，《煤礦安全規(guī)程》明確提出采煤工作面必須保持至少兩個(gè)暢通的安全出口，一個(gè)通到回風(fēng)巷道，另一個(gè)通到進(jìn)風(fēng)巷道；《國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局關(guān)于急傾斜煤層安全開采的指導(dǎo)意見》提出開采急傾斜煤層的采煤工作面必須形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，保持至少兩個(gè)暢通的安全出口，一個(gè)通到回風(fēng)巷道，另一個(gè)通到進(jìn)風(fēng)巷道；《禁止井工煤礦使用的設(shè)備及工藝目錄(第二批)》已經(jīng)禁止倉(cāng)儲(chǔ)式、巷道式、高落式采煤方法的應(yīng)用。

1 基于炮采工藝的急傾斜薄煤層采煤方法發(fā)展

在我國(guó)有一定應(yīng)用范圍的急傾斜薄煤層采煤方法主要有掩護(hù)支架采煤法、臺(tái)階式及俯偽斜走向長(zhǎng)壁分段密集采煤法、急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁采煤法，上述采煤方法的發(fā)展及特點(diǎn)如下。

1.1 掩護(hù)支架采煤法

掩護(hù)支架采煤法的應(yīng)用和發(fā)展可以分為兩個(gè)階段。第一階段為19世紀(jì)50年代～60年代，這個(gè)階段掩護(hù)支架采煤方法的主要特點(diǎn)是工作面沿走向布置，沿傾斜向下(即沿俯斜)推進(jìn)，該方法在大通礦和李郢孜一礦試驗(yàn)成功，當(dāng)時(shí)煤炭工業(yè)部將掩護(hù)支架采煤方法列為先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)“十八推”項(xiàng)目之一。第二階段為19世紀(jì)60年代中期至今，大通礦為了解決俯斜推進(jìn)掩護(hù)支架采煤法的煤炭損失大、掘進(jìn)工程量大且施工困難、系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題，對(duì)原有的掩護(hù)支架采煤法進(jìn)行了改進(jìn)，將工作面沿偽斜布置，沿走向推進(jìn)，即“偽斜柔性掩護(hù)支架采煤方法”。

1.2 臺(tái)階式及俯偽斜走向長(zhǎng)壁分段密集采煤法

臺(tái)階式采煤法包括倒臺(tái)階和正臺(tái)階兩種方法。倒臺(tái)階采煤法是我國(guó)較早采用的急傾斜薄煤層開采方法，在19世紀(jì)50年代初～70年代應(yīng)用較多，現(xiàn)已很少使用。正臺(tái)階采煤法(也稱偽斜短壁采煤法或斜臺(tái)階采煤法)，19世紀(jì)80年代在中梁山煤礦試驗(yàn)成功，該方法在生產(chǎn)安全、適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件、勞工效率上優(yōu)于倒臺(tái)階采煤法。俯偽斜走向長(zhǎng)壁分段密集采煤法是在正臺(tái)階采煤法的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，工作面呈俯偽斜直線布置，切頂密集沿傾斜分段布置，沿走向排列，改善了工作面頂板管理、提高了生產(chǎn)安全性，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤創(chuàng)造了條件。

1.3 急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁采煤法

一些礦區(qū)在急傾斜薄煤層條件下堅(jiān)持采用單一走向長(zhǎng)壁下行垮落法采煤也取得了較好的效果。例如七臺(tái)河?xùn)|風(fēng)礦單一走向長(zhǎng)壁炮采工作面，煤層平均厚度0.85 m，傾角45°左右。

2 基于水力采煤、機(jī)械化采煤的急傾斜薄煤層采煤方法發(fā)展現(xiàn)狀

目前急傾斜薄煤層的開采工藝除傳統(tǒng)的炮采工藝外，還有水力采煤、機(jī)械化采煤。

1)水力采煤。水力采煤技術(shù)是以高壓水射流為動(dòng)力源進(jìn)行破落煤體的一種采煤工藝。近幾年，隨著遠(yuǎn)程液動(dòng)監(jiān)控水力落煤工藝的實(shí)現(xiàn)，解決了水采工作面“兩個(gè)安全出口”的問(wèn)題，在一些急傾斜煤層和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜煤層的礦井采用了這一技術(shù)。遼寧的南票礦區(qū)、吉林的通化礦區(qū)采用水力采煤技術(shù)后均取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。其優(yōu)點(diǎn)主要有：a.在工作面用高壓水射流進(jìn)行破、落、沖、運(yùn)煤炭；b.工作面不進(jìn)行支護(hù)；c.水采工作面沒(méi)有大型機(jī)電設(shè)備，搬家倒面方便、靈活；d.工作面煤水靠溜槽無(wú)壓運(yùn)輸，對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)；e.水槍操作人員在巷道內(nèi)作業(yè)，安全可靠；f.工作面粉塵濃度低，不進(jìn)行滅塵；g.工作面操作人員少。

2)機(jī)械化采煤。目前急傾斜薄煤層采用較多的機(jī)械化采煤工藝有鋼絲繩鋸、刨運(yùn)機(jī)組綜采和滾筒采煤機(jī)綜采，頂板管理有無(wú)支護(hù)、液壓支柱、綜采液壓支架和氣垛支架等。

鋼絲繩鋸采煤工藝是用一條裝有鋸齒的鋼絲繩沿工作面往復(fù)運(yùn)動(dòng)掏槽并靠地壓和煤的自重完成落煤工作。鋼絲繩鋸采煤工作面長(zhǎng)度較短，一般為10 m～30 m。該工藝開采空間一般不進(jìn)行支護(hù)，每隔20 m～30 m距離留寬2 m～3 m的煤柱管理頂板。為此，要在工作面前方提前開好備用切眼，這項(xiàng)工作也可用大直徑鉆機(jī)來(lái)完成。此采煤方法的優(yōu)點(diǎn)是工人可以不進(jìn)入采煤工作面，只在平巷內(nèi)開動(dòng)絞車和移動(dòng)導(dǎo)向輪，能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效[2]。

2009年，南桐礦業(yè)公司與中國(guó)煤炭科工集團(tuán)天地科技股份有限公司合作，在南桐煤礦“7503”工作面率先采用機(jī)電一體化、自動(dòng)化、大傾角綜合機(jī)械化設(shè)備防倒防滑、薄煤層綜采設(shè)備的安全保障先進(jìn)技術(shù)，在煤層厚度僅0.8 m，傾角39°，且有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的5號(hào)極薄煤層試行機(jī)械化開采獲得成功，工作面生產(chǎn)能力達(dá)到24萬(wàn)t/年，獲2010年度國(guó)家能源科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，被國(guó)家財(cái)政部批準(zhǔn)為2010年國(guó)家礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用示范工程。

2010年，攀枝花煤業(yè)集團(tuán)公司與北京煤科院共同研發(fā)了JBB-Ⅰ型急傾斜薄煤層刨運(yùn)綜采機(jī)組樣機(jī)組，并在太平礦25115工作面(煤層傾角60°～70°，煤層厚度700 mm～1 700 mm，生產(chǎn)能力17萬(wàn)t/年)進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),取得了階段性成功[3]。

天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部采礦所與七臺(tái)河礦業(yè)精煤(集團(tuán))有限責(zé)任公司合作研發(fā)了急傾斜薄煤層自移氣垛支架開采技術(shù)，在七臺(tái)河精煤集團(tuán)公司向陽(yáng)煤礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，試驗(yàn)期間月產(chǎn)達(dá)到了5 000 t。

3 急傾斜薄煤層采煤方法的發(fā)展趨勢(shì)

急傾斜薄煤層傾角大、煤層薄，開采工藝和管理復(fù)雜，通風(fēng)條件差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，煤層生產(chǎn)能力低。隨著科技的進(jìn)步，各種采煤方法的不斷改善，已經(jīng)逐步發(fā)展出了一系列可行的、安全的、經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的適用于我國(guó)急傾斜薄煤層的采煤方法。

我國(guó)急傾斜薄煤層采煤方法的發(fā)展大致有三個(gè)方向：一是傳統(tǒng)的采用炮采工藝的采煤方法，例如：掩護(hù)支架采煤法、臺(tái)階式及俯偽斜走向長(zhǎng)壁分段密集采煤法、急傾斜煤層走向長(zhǎng)壁采煤法等；二是無(wú)人工作面采煤，例如：鋼絲繩鋸采煤和改進(jìn)的水力采煤；三是綜合機(jī)械化采煤。

急傾斜薄煤層的開采條件較差，傳統(tǒng)采用炮采工藝的采煤方法工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，易發(fā)生安全生產(chǎn)事故。隨著現(xiàn)代化采煤裝備和技術(shù)的發(fā)展，使用無(wú)人開采技術(shù)、綜合機(jī)械化的采煤方法是急傾斜薄煤層開采的發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近些年開采方法的改進(jìn)，我國(guó)急傾斜薄煤層開采率得到了一定的提高，但相應(yīng)各種開采方法的適用條件還很有限，在今后的生產(chǎn)和科研中還需要補(bǔ)充完善，與之相應(yīng)的巷道支護(hù)、圍巖壓力等理論也需要有新的突破?？傊?，急傾斜薄煤層開采方法的研究任重道遠(yuǎn)，還有很多難題需要攻克。

[1] 毛德兵,藍(lán) 航,徐 剛.我國(guó)薄煤層綜合機(jī)械化開采技術(shù)現(xiàn)狀及其新進(jìn)展[J].煤礦開采，2011，16(3)：99-100.

[2] 韓德軍.鋼絲繩鋸采煤法安全技術(shù)措施[J].江西煤炭科技，2010(1)：120-122.

[3] 王永紅.JBB-Ⅰ型急傾斜薄煤層刨運(yùn)綜采機(jī)組工業(yè)試驗(yàn)[J].科技資訊，2012(2)：95-96.

Chi Xuehai1,2Meng Xin3

On development tendency for coal mining methods of inclined thin seams★

(1.Mining Engineering College, Heilongjiang University of Science and Technology, Harbin 150022, China;2.Key Lab for Ground Pressure Control and Gas Treatment of Deep Exploitation of Coal Mines in Heilongjiang, Harbin 150022, China;3.Zibo Mining Group Co., Ltd, Zibo 255000, China)

The paper introduces the development features of the coal mining methods in the inclined thin seams based on the blasting mining technology, explores the development of the hydropower coal mining and mechanized coal mining, and forecasts the development of the coal mining methods of the inclined thin seams, so as to enhance the optimization of the coal mining craft.

thin seam, coal mining method, hydropower coal mining, mechanized coal mining

1009-6825(2016)12-0048-03

2016-02-20★：黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：F2315-03)

遲學(xué)海(1982- )，男，碩士，工程師； 孟 鑫(1982- )，男，工程師

TD823

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