急傾斜煤層開(kāi)采新方法的探索與應(yīng)用

彭志文

（湖南煤業(yè)集團(tuán)寶源礦業(yè)公司，湖南 資興 423404）

湖南煤業(yè)集團(tuán)寶源礦業(yè)公司北平硐煤礦進(jìn)入深部開(kāi)采后，煤層的產(chǎn)狀（煤層的走向、傾向、傾角）和厚度以及礦井地質(zhì)構(gòu)造等影響煤層開(kāi)采的主要因素均發(fā)生了很大變化，很多采區(qū)的煤層均由淺部的緩傾斜或傾斜煤層變成了急傾斜煤層，厚度也由中厚煤層變成了薄煤層。傳統(tǒng)的急傾斜煤層采煤方法大多為倒臺(tái)階工作面走向長(zhǎng)壁采煤法、偽傾斜上行矸石充填采煤法、偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法、水平分層及斜切分層采煤法[1-2]。這些采煤方法大多采煤巷道系統(tǒng)及回采工藝比較復(fù)雜，布置工作面的巷道工程量大、成本高[3-4]，對(duì)像寶源礦業(yè)公司這樣之前沒(méi)有從事過(guò)急傾斜煤層開(kāi)采的礦井來(lái)說(shuō)，安全管理難度大。為此，對(duì)急傾斜薄及中厚煤層的采煤方法進(jìn)行了探索，將傳統(tǒng)上用于緩傾斜煤層開(kāi)采的采煤方法應(yīng)用于急傾斜煤層開(kāi)采，經(jīng)過(guò)不斷地摸索改進(jìn)，形成了急傾斜煤層正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式采煤法。這種采煤方法不僅巷道布置系統(tǒng)簡(jiǎn)單，巷道掘進(jìn)工程量少，成本低，而且工作面產(chǎn)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率及煤炭回收率均有所提高，同時(shí)便于安全生產(chǎn)管理，取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

1 采煤系統(tǒng)

1.1 巷道布置

急傾斜煤層正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式采煤法巷道布置簡(jiǎn)單，與緩傾斜煤層或傾斜煤層開(kāi)采時(shí)的巷道布置完全相同。巷道布置方式如圖1所示。

圖1 急傾斜煤層正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式工作面巷道布置

在巷道布置時(shí)，當(dāng)區(qū)段上下石門(mén)見(jiàn)煤后，在區(qū)段上下分別沿煤層走向掘回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷，到采區(qū)邊界后，由運(yùn)輸巷向上沿煤層正傾斜掘切眼。

1.2 工作面長(zhǎng)度確定

由于急傾斜煤層傾角較大，為便于安全生產(chǎn)管理，設(shè)計(jì)工作面斜長(zhǎng)時(shí)應(yīng)根據(jù)煤層坡度大小來(lái)定，一般不超過(guò)80m。當(dāng)坡度大于55°時(shí)要適當(dāng)縮短，以70m左右為宜，以便合理地進(jìn)行勞動(dòng)組織，減輕每班各工序的工作量，保證正規(guī)循環(huán)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

1.3 回采工藝

工作面采用鉆眼爆破落煤，單體液壓支柱帶帽點(diǎn)柱支護(hù)（頂板較堅(jiān)硬完整穩(wěn)定地段），也可采用“一梁二柱”平行于工作面的傾斜（順山）棚子支護(hù)（頂板局部較破碎地段）。工作面的控頂方式與作業(yè)形式相配套，一般采用“三五排控頂”或“三四排控頂”，第一排支柱要緊靠煤壁支護(hù)，靠老塘側(cè)的那排支柱為特殊支護(hù)，采用密集支柱形式，用于隔離采空區(qū)的冒落矸石。頂板管理方法為全部垮落法管理頂板。

2 優(yōu)缺點(diǎn)比較

急傾斜煤層正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式采煤法的優(yōu)點(diǎn)是巷道系統(tǒng)及回采工藝比較簡(jiǎn)單，工作面布置成本低，生產(chǎn)時(shí)工作面作業(yè)空間大，作業(yè)環(huán)境好，對(duì)煤層的賦存條件適應(yīng)性較強(qiáng)。如煤層厚度可在0.8～1.5m間變化，煤層傾角可在45°～80°間變化，工作面局部出現(xiàn)一些小的斷層也可正?；夭?，對(duì)生產(chǎn)影響不大。因此這種采煤法與偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法相比，更能適應(yīng)煤層的傾角、厚度及小斷層、褶曲等發(fā)生變化的情況，作業(yè)人員更容易掌握安全技術(shù)操作要點(diǎn)，因而能實(shí)現(xiàn)安全與高產(chǎn)高效回采目標(biāo)。

缺點(diǎn)是這種采煤方法只適合開(kāi)采煤層頂?shù)装逯械确€(wěn)定的薄及中厚煤層（煤層厚度一般不宜超過(guò)1.5m），從安全管理的角度來(lái)考慮，對(duì)頂?shù)装迤扑榛蛎簩雍穸却笥?.5m以上的中厚或厚煤層不宜采用此種采煤法。因?yàn)樵诖髢A角條件下，如果煤層頂?shù)装迤扑椴环€(wěn)定，則工作面頂板管理就非常困難。煤層厚度超過(guò)1.5m后，由于配套使用的支柱規(guī)格相應(yīng)的要加高，支柱本身的重量也會(huì)加重，作業(yè)人員在大坡度工作面搬運(yùn)支柱就更加困難，放頂作業(yè)與煤壁片幫的安全風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大。

3 工作面生產(chǎn)組織

3.1 工作面循環(huán)作業(yè)方式、控頂方式的選擇

應(yīng)根據(jù)各生產(chǎn)連隊(duì)的勞動(dòng)力配備及所采工作面的具體情況（如工作面的長(zhǎng)度、煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度等因素）而定，一般采用“兩采一準(zhǔn)”，即為兩班采煤，一班準(zhǔn)備，循環(huán)方式為每日一循環(huán)，采煤班每班推進(jìn)0.8～1.0m，日循環(huán)進(jìn)度為1.6～2.0m。這種作業(yè)方式，工作面的控頂方式一般為“三五排控頂”。如果采煤隊(duì)伍配備的勞動(dòng)力較少或工作面的煤層賦存條件非常復(fù)雜，安全管理難度大，也可以采用“一采一準(zhǔn)”的作業(yè)方式，循環(huán)方式為每日一循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度為0.8～1.0m，工作面的控頂方式可改為“三四排控頂”。

3.2 工作面各工序安排和勞動(dòng)組織形式

為使工作面中的各工序在時(shí)間及空間上合理配合，勞動(dòng)力組織和調(diào)配更為合理，從而保證工作面安全高效生產(chǎn)，工作面如打眼和放頂?shù)炔糠止ば蛟诓扇“踩胧┑那闆r下可實(shí)行分段作業(yè)的形式。但最多只能允許將工作面劃分為上下兩段，每段1個(gè)作業(yè)組，兩段之間必須打牢安全擋，兩個(gè)作業(yè)組必須保持30m以上的安全距離。放炮、攉煤等工序嚴(yán)禁分段平行作業(yè)。

3.3 工作面山勢(shì)控制

工作面原則上要采成正傾斜，這樣既便于煤炭自溜，減少煤炭溜入老塘，提高煤炭回收率，又可降低煤壁發(fā)生片幫和老塘串矸的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 工作面防滑措施

由于工作面坡度大，人員在工作面中上下行走不便，所以要在人行道每?jī)筛еg用一定規(guī)格的厚木板（長(zhǎng)×寬×高：1200mm×150mm×30mm）鋪設(shè)踏板，以便作業(yè)人員操作和行走。踏板還可起到阻止上部大塊的煤矸往下滾落傷人的作用。

3.5 工作面的支護(hù)方式

根據(jù)煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性確定工作面的支護(hù)形式：

（1）如果頂?shù)装宥急容^堅(jiān)固穩(wěn)定，可只用單體液壓支柱打帶帽點(diǎn)柱支護(hù)。

（2）如果局部頂板比較破碎，應(yīng)采用方木或半圓木架設(shè)“一梁二柱”順山棚的支護(hù)形式。如果底板也比較松軟破碎有滑動(dòng)的危險(xiǎn)，還應(yīng)鋪設(shè)底梁。

采用這兩種支護(hù)方式時(shí)，工作面所有支柱均應(yīng)打成對(duì)山并有3～5°迎山角以抵抗頂板向下的滑移。工作面一般不宜采用單體液壓支柱配金屬懸臂梁或∏型梁支護(hù)。

3.6 工作面打支柱要點(diǎn)

工作面打支柱時(shí)，采取由下往上逐根架設(shè)。為防止打液壓支柱時(shí)支柱移動(dòng)，每根支柱必須用薄木板下好地墊。為防止工作面的單體液壓支柱失效倒柱傷人，要求單體液壓支柱初撐力必須達(dá)到90kN以上，每班進(jìn)行二次注液。每支一根支柱，即用特制的小鋼絲繩連鎖一根。作業(yè)中，要加強(qiáng)對(duì)工作面內(nèi)支柱的檢查，嚴(yán)禁存在有支柱倒地或支柱不連鎖的現(xiàn)象。

3.7 防止老塘串矸措施

為防止老塘串矸，切頂線采用密柱支護(hù)形式，柱距不大于300mm，一般每空支2根密柱，同時(shí)還要沿切頂線掛好擋矸簾或塑料網(wǎng)擋矸。

3.8 防煤矸滾落傷人措施

為防煤矸滾落傷人，工作面每隔5～10m必須設(shè)置一道擋矸檔，擋矸檔高度不小于0.6m。

3.9 放炮與攉煤措施

放炮作業(yè)只能由下向上進(jìn)行，每次放炮長(zhǎng)度5～10m。當(dāng)頂板破碎或有裂隙及地質(zhì)變化帶時(shí)，每次只能放1～2個(gè)炮眼。每次放炮后，應(yīng)安排專(zhuān)人（1個(gè)組）對(duì)煤幫、頂板及支護(hù)進(jìn)行全面檢查，按由上往下的順序依次進(jìn)行，挖掉松動(dòng)的傘檐煤矸，攉煤嚴(yán)禁平行作業(yè)。

3.10 工作面回柱放頂措施

放頂最多只能分2個(gè)作業(yè)組，上下作業(yè)組交口處必須沿走向打1排密集支柱作為擋矸檔。密柱沿走向方向長(zhǎng)度為3.5m，支柱必須打成對(duì)山并迎山有力，密柱上方用長(zhǎng)木板背好，長(zhǎng)木板規(guī)格：長(zhǎng)×寬×厚：2000mm×200mm×30mm，擋矸檔高度為煤層采高。

4 結(jié)論

寶源礦業(yè)公司北平硐煤礦急傾斜煤層正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式采煤法在急傾斜薄中厚煤層開(kāi)采中的成功應(yīng)用，是當(dāng)前急傾斜煤層采煤方法的一種新的突破，為同類(lèi)賦存復(fù)雜條件的急傾斜煤層的開(kāi)采提供了新的經(jīng)驗(yàn)。