斜切分層采煤法在開采極不穩(wěn)定煤層中的應(yīng)用

文/陳新華

極不穩(wěn)定煤層的開采，歷來(lái)是采礦工程技術(shù)人員的棘手難題，到目前為止，仍未有科學(xué)完善的采煤方法，其主要原因是由于地質(zhì)條件無(wú)規(guī)律的千變?nèi)f化，難以掌握。湘煤集團(tuán)街洞煤礦實(shí)踐表明，斜切分層采煤法開采極不穩(wěn)定煤層是比較科學(xué)和先進(jìn)的一種采煤方法。

一、極不穩(wěn)定煤層的表現(xiàn)特征

極不穩(wěn)定煤層，在“礦井地質(zhì)規(guī)程中”按煤層厚度已經(jīng)有了明確的定義，但具體表現(xiàn)特征也不盡一致。就街洞礦區(qū)而言有如下特征：煤層產(chǎn)狀變化復(fù)雜。煤層沿傾斜和走向方向上，各種褶曲層出不窮，并急驟頻繁的變化，其褶曲幅度由幾米到幾十米不等。各種斷層相互交叉密布，特別是中小型斷層分布更為廣泛，且相互切割，斷距大小不等。煤層厚度由薄變到中厚及厚煤層，由0.3米到幾十米，甚至分叉、尖滅。煤層夾矸經(jīng)常出現(xiàn)，其夾矸厚度由零到幾米、十幾米不等。

二、斜切分層采煤方法概述及工藝特性

1.斜切分層采煤方法簡(jiǎn)述

斜切分層采煤法是由水平分層采煤法演變而來(lái)的，斜切分層可以沿煤層走向、傾向或斜交于煤層走向和傾向而切割煤體，這里所說(shuō)的是街洞礦區(qū)現(xiàn)行的煤層傾向切割而形成的工作面，即由煤層頂板向煤層底板按25°左右的坡度向上開掘工作面。

2.斜切分層采煤法巷道布置及采煤工藝

（1）布置方法。以采區(qū)軌道上山開掘中間區(qū)段石門，由區(qū)段石門距煤層底板20m～30m左右開掘底板區(qū)段運(yùn)輸巷，然后在底板巷道內(nèi)每隔50m左右揭煤層過(guò)煤門，在煤層內(nèi)靠煤層頂板掘小階段溜煤上山，貫通上一小階段石門。在溜煤上山內(nèi)沿煤層頂板和底板，按平均25°的斜切坡度布置工作面的運(yùn)道和回風(fēng)道。要在2個(gè)小階段石門以及通風(fēng)、運(yùn)料、運(yùn)煤等系統(tǒng)形成后才能進(jìn)行回采。煤層厚度在8m以上的工作面布置雙出口，8m以下的用單出口回采，溜煤上山頂板坡度超過(guò)45°以上以“之”字形上山布置，若坡度變緩，煤不能自溜，可鋪設(shè)電溜子運(yùn)輸，靠軌道上山位置，第1個(gè)小石門內(nèi)應(yīng)補(bǔ)掘底板上山，作為采區(qū)的回風(fēng)上山。

（2）采煤工藝。采煤工藝基本上與壁式工作面相同，落煤為電煤鉆打眼放炮，工作面煤炭利用溜槽自溜入設(shè)在運(yùn)道的電溜子內(nèi)，竹板網(wǎng)橫豎搭接鋪設(shè)人工假頂。運(yùn)道、回風(fēng)道支架可使用工字鋼金屬支架架設(shè)梯形棚子，單體液壓支柱配π型梁抬中邊櫨加固，采面采用單體液壓支柱配π型梁支護(hù)，沿傾斜方面每2m抬櫨加強(qiáng)支護(hù)。使用回柱器或回柱絞車回柱放頂。

3.斜切分層采煤法的優(yōu)點(diǎn)

斜切分層采煤法開采極不穩(wěn)定煤層是一個(gè)比較先進(jìn)的采煤方法，與其他采煤方法，特別是與水平分層采煤法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）適應(yīng)性強(qiáng)。在極不穩(wěn)定煤層中，不管煤層是以什么形態(tài)出現(xiàn)，根據(jù)多年的使用實(shí)踐，證明斜切分層采煤法是一種經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)較先進(jìn)、安全可靠的采煤方法。

（2）因?yàn)樵谛遍L(zhǎng)超過(guò)10m可以布置雙出口，實(shí)現(xiàn)全負(fù)壓通風(fēng)，工作面能實(shí)現(xiàn)煤炭自溜，減少了繁重的拖煤和扒煤工作，改善了勞動(dòng)條件，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。

（3）資源回收率高，工作面可達(dá)90%以上。

4.存在的問(wèn)題及處理方法

（1）在煤層變薄、傾角變陡會(huì)出現(xiàn)單出口回采。一是工作面長(zhǎng)度等于或小于運(yùn)道寬度時(shí)，只出現(xiàn)掘進(jìn)，不出現(xiàn)回采；二是工作面長(zhǎng)度小于10m大于運(yùn)道寬度。必須進(jìn)行回采，即單出口回采，單出口回采的主要問(wèn)題是安全生產(chǎn)，主要是頂板，因?yàn)榛夭晒ぷ髅婧拖锏赖目臻g位置處于上分層已采的采空區(qū)下的應(yīng)力降壓區(qū)，工作面頂板及周圍的應(yīng)力變化也處于衰減時(shí)間，所以工作面和巷道受壓狀況良好，因此，只要堅(jiān)持鋪好底、注透水、搞好工程質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)單出口巷道的維護(hù)修理，確保后路暢通，頂板事故和關(guān)人事故是可以避免的。

（2）由于極不穩(wěn)定煤層頂、底板沿走向多變，煤層厚度不一致，分層采煤工作面要保持一定的角度不變。可以采取調(diào)整上、下出口處工作面的坡度和兩個(gè)溜煤上山之間回風(fēng)道的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作面沿著一致的傾角開采。

（3）當(dāng)煤層沿傾向局部出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)褶曲或分叉時(shí)，應(yīng)該遵照開采程序調(diào)換開采位置，否則將會(huì)破壞部分煤層。

（4）分層工作面推進(jìn)到回風(fēng)石門口時(shí)，為保持上行風(fēng)靠石門口的溜煤上山，應(yīng)以臥底修理或沿空溜道加以保護(hù)。

三、應(yīng)用斜切分層采煤法必須認(rèn)真做好的幾項(xiàng)工作

任何一種先進(jìn)的采煤方法能否體現(xiàn)它的先進(jìn)性，關(guān)鍵在于現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)技術(shù)管理，因此要應(yīng)用斜切分層采煤法必須有一套完整的安全技術(shù)措施、組織措施和安全生產(chǎn)管理制度，保證按設(shè)計(jì)施工，實(shí)現(xiàn)正規(guī)作業(yè)。必須做好以下幾項(xiàng)主要工作。

1.切實(shí)加強(qiáng)礦井地質(zhì)工作

因?yàn)榈V井地質(zhì)工作是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，僅僅依靠原有的勘探資料遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)在生產(chǎn)需要，因此地質(zhì)和采礦工程技術(shù)人員都有責(zé)任將采掘工程揭露出來(lái)大量的地質(zhì)資料進(jìn)行及時(shí)、完整、準(zhǔn)確的收集整理，為安全生產(chǎn)提供可靠的資料保證。

2.加強(qiáng)生產(chǎn)管理

斜切分層采煤法在生產(chǎn)管理上是比較復(fù)雜的，工程施工時(shí)必須按設(shè)計(jì)施工，如實(shí)際發(fā)生變化，采礦工程技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案。在工序上要抓好鋪底灑水工作，形成良好的再生頂板，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境和勞動(dòng)條件，始終不懈地抓好工程質(zhì)量，確保正規(guī)作業(yè)。

3.規(guī)范技術(shù)管理

采礦工程技術(shù)人員要認(rèn)真做好采區(qū)和工作面的設(shè)計(jì)，編制好結(jié)合實(shí)際且有針對(duì)性的作業(yè)規(guī)程和安全技術(shù)措施來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工；采礦技術(shù)員要經(jīng)常深入井下，深入現(xiàn)場(chǎng)，切實(shí)掌握好采掘工作面的進(jìn)度，地質(zhì)變化等情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并及時(shí)解決。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，斜切分層采煤方法在極不穩(wěn)定煤層中的應(yīng)用具有適應(yīng)性強(qiáng)、勞動(dòng)條件好、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，是在生產(chǎn)過(guò)程中逐步發(fā)展而形成的，其不足之處也將會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中不斷加以改進(jìn)，因此在條件許可的情況下可以推廣使用。