急斜煤層采掘技術(shù)初探

【摘 要】急傾斜煤層在我國(guó)分布較廣，賦存條件復(fù)雜，開采礦井?dāng)?shù)量多，開采難度大。為此積極推進(jìn)采煤工藝改革，提高急傾斜煤層安全開采技術(shù)水平，開采急傾斜煤層的煤礦要本著安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、淘汰落后的原則選擇采煤方法，不斷提高機(jī)械化水平，對(duì)廣大煤礦企業(yè)至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】急斜煤層；采煤；技術(shù)；工藝

1、急斜煤層開采的特點(diǎn)

1.1礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，開采難度大，生產(chǎn)能力。

1.2由于煤層傾角已經(jīng)超過(guò)巖石自然安息角，采煤工作面破落的煤塊會(huì)沿底板自動(dòng)向下滑滾，簡(jiǎn)化了采煤工作面的裝運(yùn)工作。

1.3采煤工作面的行人、破煤、支護(hù)、采空區(qū)處理、運(yùn)料等各項(xiàng)工序的操作困難，增加了采煤機(jī)械化的難度。

1.4急斜煤層頂板壓力垂直分力小，沿傾斜分力大，支柱穩(wěn)定性差。

1.5由于煤層超過(guò)底板巖層移動(dòng)角，煤層開采后頂板會(huì)發(fā)生移動(dòng)垮落，底板也會(huì)發(fā)生滑動(dòng)和垮落。

1.6由于急斜煤層傾角大于巖石自然安息角，采空區(qū)垮落矸石會(huì)自動(dòng)由上部向下部滾落，對(duì)下部采空區(qū)產(chǎn)生局部充填作用。

2、急斜煤層采區(qū)巷道的布置方式

2.1單層布置。

在采區(qū)中央沿煤層傾斜方向掘進(jìn)3～5條上山眼，用于溜煤、運(yùn)料、行人以及溜矸等。當(dāng)工作面涌水量大時(shí)，還需設(shè)置放水眼。

2.2近距離煤層群聯(lián)合布置

2.2.1分組小聯(lián)合布置方式

當(dāng)采區(qū)內(nèi)開采煤層數(shù)目較多，層間距遠(yuǎn)近不一時(shí)，根據(jù)煤層層間距遠(yuǎn)近、煤質(zhì)、自燃發(fā)火傾向性、采煤方法等因素，將采區(qū)內(nèi)煤層劃分為若干開采組。

2.2.2大聯(lián)合布置方式

在井田內(nèi)煤層數(shù)目多、間距較大時(shí)，可以采用不分組集中大聯(lián)合或分組大聯(lián)合布置方式。

2.3采區(qū)車場(chǎng)布置

開采急斜煤層時(shí)，往往在煤層中布一組上山眼，由于煤層傾角較大，一般不使用軌道運(yùn)輸，可以不布置上部車場(chǎng)和中部車場(chǎng)，但必須設(shè)置下部車場(chǎng)。急斜煤層采區(qū)下部車場(chǎng)多為石門車場(chǎng)。當(dāng)采用巖石軌道上山布置方式時(shí)，仍急設(shè)置上部車場(chǎng)、中部車場(chǎng)、下部車場(chǎng)，其布置原則與緩傾斜煤層基本相同。

3、急斜煤層采煤技術(shù)的選擇探討

3.1急斜單一煤層走向長(zhǎng)壁采煤法

工作面沿走向布置，上部為回風(fēng)平巷，下部為運(yùn)輸平巷，采區(qū)邊界布置開切眼，多采用鉆眼爆破破煤。為了適應(yīng)急斜煤層頂板下滑力大的特點(diǎn)，采用平行于采煤工作面的順山木支柱或單體液壓支柱支護(hù)，用四、六排距控頂，分段錯(cuò)茬放頂。

3.2倒臺(tái)階采煤法

3.2.1倒臺(tái)階全部垮落采煤法

3.2.1.1采煤系統(tǒng)

（1）運(yùn)煤系統(tǒng)：工作面破煤自溜到下部?jī)?chǔ)煤臺(tái)階，由區(qū)段運(yùn)輸平巷中的運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至溜煤上山，下放至采區(qū)煤倉(cāng)，由采區(qū)運(yùn)輸石門裝車運(yùn)至井底車場(chǎng)。

（2）運(yùn)料系統(tǒng)：由采區(qū)運(yùn)輸石門、回風(fēng)石門運(yùn)進(jìn)，經(jīng)運(yùn)料上山提運(yùn)至區(qū)段平巷，經(jīng)人工轉(zhuǎn)運(yùn)至工作面運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷，再轉(zhuǎn)到各臺(tái)階。

（3）通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流由采區(qū)運(yùn)輸石門進(jìn)入，經(jīng)人行上山進(jìn)入?yún)^(qū)段運(yùn)輸平巷到采煤工作面，污濁風(fēng)流經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷、采區(qū)回風(fēng)上山到上部回風(fēng)石門排出。

3.2.1.2采煤工藝。“三板”——倒臺(tái)階工作面安全腳手板、護(hù)身板和溜煤板。

3.2.1.3倒臺(tái)階全部垮落采煤法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件

優(yōu)點(diǎn)是巷道布置簡(jiǎn)單、采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠；對(duì)地質(zhì)條件變化適應(yīng)性強(qiáng)；掘進(jìn)率較低，煤炭回收率高。缺點(diǎn)是人工破煤、支柱，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低；工作面采用木支柱支護(hù)，坑木消耗高；臺(tái)階上隅角容易積聚瓦斯，工人高空作業(yè)，安全性較差；對(duì)支柱操作技術(shù)要求高，不利于實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化。

3.3俯偽斜走向長(zhǎng)壁采煤法

俯偽斜走向長(zhǎng)壁采煤法 適用于傾角為40°～75°，頂板中等穩(wěn)定，易片幫、采高不超過(guò)2.0m的低瓦斯煤層，或不宜適用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的不穩(wěn)定的急斜薄及中厚煤層。（見(jiàn)下圖）

3.4偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法

這樣采煤方法的理想適用條件是傾角大于60°、厚度2.4～3.6m、賦存穩(wěn)定的煤層。

3.4.1采煤系統(tǒng)

（1）通風(fēng)系統(tǒng)。新鮮風(fēng)流自采區(qū)運(yùn)輸石門進(jìn)入，經(jīng)運(yùn)輸平巷到采煤工作面。污濁風(fēng)流從采煤工作面經(jīng)回風(fēng)平巷到回風(fēng)石門排出。

（2）運(yùn)料系統(tǒng)。支架等材料由回風(fēng)石門運(yùn)進(jìn)，經(jīng)回風(fēng)平巷運(yùn)到支架安裝地點(diǎn)。

（3）運(yùn)煤系統(tǒng)。工作面破煤經(jīng)自溜到運(yùn)輸平巷，經(jīng)刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)到運(yùn)輸石門，到采區(qū)溜煤眼，大巷裝車。

3.4.2掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)

3.4.2.1平板型掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由長(zhǎng)度比煤層小0.2～0.4m直鋼梁及鋼絲繩構(gòu)成。

3.4.2.2鋼絲繩排列密度應(yīng)根據(jù)煤層厚度靈活掌握。煤層厚度在2.5—4米時(shí)，鋼梁密度可以設(shè)定為3—5米，煤層厚度在4—5米時(shí)，鋼梁密度可以設(shè)定為5—6米。

3.4.3改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)

（1）采用多根鋼梁組合平板形掩護(hù)支架；（2）采用八字形掩護(hù)支架；（3）采用“＜”形掩護(hù)支架；（4）采用單腿支撐式掩護(hù)支架；（5）采用“7”字形掩護(hù)支架

3.4.4改進(jìn)巷道布置

（1）上下山區(qū)段構(gòu)成連續(xù)工作面；（2）工作面分段連續(xù)推進(jìn)；（3）加強(qiáng)溜煤眼的分段工作面；（4）加掘偽傾斜溜煤斜巷的分段工作面；（5）真傾斜溜煤直眼與偽斜溜煤斜巷相結(jié)合的分段工作面

3.4.5偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法適用條件及改進(jìn)方向

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的適用條件委煤層賦存穩(wěn)定，傾角和厚度變化較小，夾矸層較薄，煤層厚度在1.1～8m的急斜煤層。

改進(jìn)方向：（1）在傾角大于60°、厚度不同的急斜煤層中應(yīng)用時(shí)，對(duì)這種條件下的掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)及其下放方式需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。（2）在傾角大于60°、厚度小于1.3m及厚度大于8m的急斜煤層中應(yīng)用時(shí)，對(duì)這兩種條件下的掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)及其下放方式需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。（3）偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的所有工序均是人工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)迫切需要實(shí)現(xiàn)部分工序機(jī)械化，以改善作業(yè)人員的勞動(dòng)條件。