急傾斜煤層采煤方法的分析

趙成順

【摘 要】急傾斜煤層開采的礦山壓力的分布規(guī)律不清楚,急傾斜煤層開采的頂板管理復雜,頂板事故多。因此,通過對急傾斜煤層采煤方法的分析與研究,提高急傾斜煤層回采率與經(jīng)濟效益,增加安全度,促進煤炭工業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展,特別是南方礦區(qū)的急傾斜煤層的開采具有十分重要作用和指導意義。

【關鍵詞】急傾斜煤層 采煤方法 安全

一、急傾斜煤層開采的主要特點

1.急傾斜煤層的構(gòu)造復雜,斷層和褶曲多,煤層厚度變化較大,開采煤層的賦存條件普遍較差、儲量少、開采困難、采煤工作面生產(chǎn)能力小。因此,開采急傾斜煤層的礦井多數(shù)是中、小型礦井。

2.急傾斜煤層的傾角大于巖石安息角,采煤工作面采下的煤能自動下滑,從而簡化了工作面的裝運工作,但下滑的煤和矸石容易沖倒支架,砸傷人員,急傾斜煤層和圍巖的節(jié)理發(fā)育,初次來壓和周期來壓與不明顯,易發(fā)生無預兆的大面積突然冒頂垮落,造成頂板事故,給生產(chǎn)帶來一些不安全因素。因此,生產(chǎn)的不安全因素多,安全性差。

3.急傾斜煤層頂板壓力垂直作用于支架或煤柱上的分力比緩傾斜煤層小,而沿傾斜作用的分力大,煤層開采后,煤層頂、底板都有可能沿傾斜方向滑動垮落,支架穩(wěn)定性差,易發(fā)生扭曲與傾倒。因而工作面支護工作的難度大。

二、急傾斜煤層開采技術存在的問題

總的來說,目前我國急傾斜煤層開采方法中不同程度地存在很多問題,這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.煤炭損失率高。主要存在于那些采落的煤炭與采空區(qū)冒落矸石無隔離設施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、倉儲式等。這些采煤方法的煤炭損失率有的高達40%-50%,與此同時,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,而且浪費資源,縮短礦井壽命。

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

3.通風條件差。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、倉儲式和長孔爆破采煤法尤為嚴重。這些采煤方法中,通風系統(tǒng)復雜,有的采煤工作面為獨頭通風,工作面風流中,煤塵和瓦斯的含量較高,對工人的健康和安全危害較大。

4.工人勞動強度大。這是所有急傾斜煤層采煤方法共同的缺點,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、運料、行走均十分困難,勞動強度大。

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。

三、急傾斜煤層采煤方法的分析

1.合理劃分采區(qū),加大采區(qū)尺寸盡量加大采區(qū)尺寸,加大采區(qū)的煤炭儲量。劃分采區(qū)時,根據(jù)生產(chǎn)設備及回采工藝的要求,避免人為地劃分采區(qū)邊界,適當加大采區(qū)的走向長度,加大階段垂高。

2.優(yōu)化回采工藝,提高生產(chǎn)效率

目前我國急傾斜煤層開采工藝相對比較落后,絕大多數(shù)礦井采用炮采工藝和風鎬落煤工藝,工人勞動強度大,安全狀況差。優(yōu)化回采工藝最主要的就是提高回采機械化程度。要提高礦井開采的機械化程度,可以從局部機械化和全局機械化兩個方面來考慮。局部機械化指的是從支護方式、落煤方式以及運輸方式幾個方面單獨考慮改進方法,以提高礦這幾個方面的機械化程度。全局機械化是采用綜合機械化采煤方式,從破煤、裝煤、運煤以及支護四個方面來實現(xiàn)機械化。

在一定的條件下,對開采技術條件進行評價,尋求最適宜的采煤方法,并且通過對工作面開采工藝、設備及系統(tǒng)配置的分析,采取改造系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、完善工藝系統(tǒng)和開采技術等措施來有效地提高工作面單產(chǎn)。如加大采區(qū)走向長度,改進回采工藝,合理確定采煤工作面的支護方式等。在通常情況下,急傾斜煤層采區(qū)的走向長度比較小,可采儲量少,只能滿足幾個月的正常生產(chǎn),造成采面搬遷頻繁,而且需要留設大量的保護煤柱,影響資源回收率。這不僅影響礦井的正常生產(chǎn),增加無效工時,同時也造成了資源浪費,降低了工作面設備的使用效率,影響機械化程度的提高。在生產(chǎn)過程中,根據(jù)礦井地質(zhì)條件的變化,加大采區(qū)走向長度,不僅可以增加采區(qū)儲量和服務年限,減少工作面搬遷次數(shù),而且還能減少區(qū)間煤柱的損失,減少準備巷道的掘進工程量,進而增大采區(qū)生產(chǎn)有效工時比率。加大采區(qū)的走向長度,還可以增加采區(qū)同時開采的工作面?zhèn)€數(shù),能提高采區(qū)的生產(chǎn)能力,有利于采區(qū)和礦井的集中生產(chǎn)。

3.改進巷道布置,優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)

選擇巷道布置方式時,首先要滿足安全生產(chǎn)的要求,保證每個采區(qū)、回采工作面均至少有2個安全出口,實現(xiàn)工作面全負壓通風。其次,巷道布置方式要與采煤方法一致,同回采工藝結(jié)合,充分考慮水平巷道、傾斜巷道各自的優(yōu)缺點,盡量不采用垂直巷道,提出系統(tǒng)簡單、布置合理的準備、回采巷道。

四、結(jié)論

我國開采急傾斜煤層的歷史悠久,由于經(jīng)濟欠發(fā)達,受科學技術、國家產(chǎn)業(yè)政策和生產(chǎn)力發(fā)展水平等的限制,大、中、小礦井并存,且中、小型煤礦特別多,因此采用的采煤方法很多。本文總結(jié)與提升急傾斜煤層的采煤方法與采場礦山壓力顯現(xiàn)的規(guī)律;并針對目前開采存在的主要技術難題,提出急傾斜煤層開采的發(fā)展方向與對策,指導急傾斜煤層的安全生產(chǎn)實踐,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,促進急傾斜煤層采煤方法的發(fā)展。

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