不穩(wěn)定型急傾斜煤礦開采技術(shù)及其應(yīng)用探討

劉洪章

【摘 要】隨著煤炭資源不斷的被開采，賦存條件好的煤層越來越少。煤炭開采技術(shù)的革新，讓煤炭開采工作由簡(jiǎn)單的地質(zhì)層深處逐步向結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)部擴(kuò)展延伸。在地質(zhì)層內(nèi)部，大部分都是斷層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致礦井地壓顯著增大，所以，煤炭開采的難度逐漸的增大。本文主要探討不穩(wěn)定型急傾斜煤礦開采技術(shù)及其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】急傾斜；煤礦開采；應(yīng)用

在我國煤礦開采中，經(jīng)常遇到急傾斜煤層，急傾斜煤層條件復(fù)雜，瓦斯突出、自然發(fā)火、水害威脅、沖擊地壓等問題給急傾斜煤層的開采帶來巨大安全隱患，近年來經(jīng)常引發(fā)重特大安全事故。因此，急傾斜煤層的開采，必須選擇安全可靠、合理適用的技術(shù)方案，合理布置采掘工作面，不斷提高機(jī)械化水平，建立健全安全生產(chǎn)措施。下面，本文以急傾斜煤層為例，結(jié)合實(shí)際開采工作，就井下傾斜開采技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)進(jìn)行探討。

1.急傾斜薄煤層的定義

在世界范圍內(nèi)，對(duì)薄煤層的定義存在差異。在我國，通常把煤層厚度低于 1.3 米以下的稱為薄煤層，前蘇聯(lián)為1.2m 以下，波蘭為1.0m 以下，而比利時(shí)為 0.6m 以下。急傾斜薄煤層的傾角大于 45 度，是不穩(wěn)定型煤層的代表。

急傾斜煤層傾角大的特點(diǎn)，決定了它的在開采技術(shù)的是設(shè)計(jì)上與傾斜煤層有所差異：（1）急傾斜煤層采下的煤塊能順著通道自動(dòng)滑落下來，地面裝運(yùn)工作相對(duì)簡(jiǎn)單，但煤塊容易滑出通道外而撞到支架，甚至傷到工作人員，存在安全隱患。（2）急傾斜煤層的頂?shù)卓赡芟蛎簩觾A斜的方向移動(dòng)，導(dǎo)致護(hù)巷煤柱支撐不住而出現(xiàn)塌落，回采和支護(hù)工作的難度變大了。（3）急傾斜煤層傾角大，增加了工作人員采煤、運(yùn)料等的工作量，降低了工作效率，提高了工作成本。（4）開采急傾斜煤層的采煤機(jī)械與開采緩傾斜煤層的工具不能通用，要單獨(dú)設(shè)計(jì)。

2.不穩(wěn)定型急傾斜煤礦開采的不安全因素

開采過程中，急傾斜煤層從開采技術(shù)、安全管理方面都具有獨(dú)自的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

2.1采空區(qū)竄矸

頂、底板作用力主要表現(xiàn)為對(duì)煤層側(cè)壓，垂直作用力分布相對(duì)較小，在頂?shù)装骞芾砩希弦坏婪中逼禄夭珊?，冒落的矸石覆蓋在下一道煤層上，回采下一道時(shí)，矸石容易竄入工作面，不但影響了煤的含矸率，而且容易造成傷人。

2.2頂煤突出和掛頂煤

頂煤突出即指的是放頂后出現(xiàn)不規(guī)則的突出表面；掛頂煤指爆破后無法按要求預(yù)計(jì)的爆破高度進(jìn)行爆破的。在深孔的炮眼布置深度控制不好時(shí)，裝藥爆破不合理時(shí)，容易出現(xiàn)煤柱表面不規(guī)則及掛頂煤出現(xiàn)，在工作面煤出玩后，突出的頂煤會(huì)隨采動(dòng)再次垮落， 而掛頂煤沒辦法進(jìn)行二次爆破回采，工人在存在僥幸心理時(shí)，偷偷進(jìn)入采空區(qū)扒煤或作業(yè)，不利于安全管理。

2.3其它不安全因素

煤采完后，采空區(qū)采用自然垮落法，人員禁止進(jìn)入采空區(qū)進(jìn)行出煤，迎頭采取設(shè)置防護(hù)柱后，人員出煤站在防護(hù)柱外小眼迎頭內(nèi)，與采空區(qū)間距只有 1-3m，特別在急傾斜薄煤層開采中受煤層厚度影響，操作空間更小，有限的空間容易影響人的安全操作。

煤層開采均采用了中深孔進(jìn)行布置炮眼，通過一次性放全高進(jìn)行采煤，采下的煤靠自重下滑，雖簡(jiǎn)化了工作面的裝運(yùn)工作，但在出煤過程中，特別在處理塊煤時(shí)，會(huì)存在塊煤沖出，在防護(hù)柱設(shè)不到位時(shí)，容易砸人和沖倒支架、影響安全。

3.不穩(wěn)定型急傾斜煤層開采技術(shù)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

地質(zhì)條件的差異，決定了急傾斜煤層的開采技術(shù)和賦存條件簡(jiǎn)單的緩傾斜煤層的開采技術(shù)在采煤方法上有所不同。根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在對(duì)不穩(wěn)定型急傾斜煤層的采煤主要以爆破為主。以某煤礦為例：隨著表層煤礦的開采和礦井水平的提高，煤礦開采逐步深入地質(zhì)內(nèi)部，煤層的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，大多數(shù)都是急傾斜薄煤層。通用的壁式采煤法和中深孔爆破采煤法不再適用。工程技術(shù)人員根據(jù)煤礦自身的特點(diǎn)，對(duì)急傾斜煤礦薄煤層的開采方法進(jìn)了改進(jìn)，找到了一種新的巷道布置形式和采煤方法：

3.1采煤方法的確認(rèn)

案例煤層的地質(zhì)條件是：煤層的地質(zhì)條件為：延二采區(qū)±0-50，回采面位于延二±0 水平，東至+60 水平，西至±0 水平，北至±0-50石門，南至F65 斷面。頂板比較完整，含黃鐵結(jié)核層，但在回采過程中很容易坍落?；夭擅婷簩雍穸葹?.8-0.9m，傾角達(dá)到了 70 度以上，回采面斜長(zhǎng)75 米，整體煤質(zhì)堅(jiān)硬，在回采面的向前推進(jìn)工作中，經(jīng)常碰到錯(cuò)動(dòng)層和小斷層。在這種情況下，原來設(shè)計(jì)的斜坡中孔采煤法不再適用該類型煤層的開采。結(jié)合該煤層的特點(diǎn)，考慮了現(xiàn)有采煤技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本后，決定采用偽傾斜斜坡短壁采煤法。

3.2開采技術(shù)參數(shù)的設(shè)定

根據(jù)偽傾斜斜坡短壁采煤法的要求和特點(diǎn)，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了開采技術(shù)參數(shù)。這種采煤方法對(duì)采面的各項(xiàng)技術(shù)要求都比較嚴(yán)格，它要求布置較多的順槽和炮眼，要對(duì)炮眼布置、裝藥方式等炮眼設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)重新進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。綜合考慮后，決定采用偽傾斜開順槽方式，具體的操作是：把工作面主斜坡布置為沿煤層偽傾斜 23°-24°，一直推進(jìn)到工作面邊界上，再在主斜坡上間隔 25m-35m 沿煤層偽傾斜25°挖掘數(shù)條斜坡，同上一直推進(jìn)到工作面邊界上。回采過程中，應(yīng)分斜坡自上而下逐段用偽傾斜短壁采煤法進(jìn)行回采。需要注意的是，第一斜坡和第二斜坡的同時(shí)進(jìn)行，以保證整個(gè)回采工作的連續(xù)性。

3.3技術(shù)安全管理措施

回采工藝技術(shù)管理的核心：要煤礦安全管理規(guī)程為依據(jù)，合理的設(shè)計(jì)平行作業(yè)，盡可能的縮短循環(huán)作業(yè)所用的時(shí)間。要根據(jù)工序平行作業(yè)的特點(diǎn)，安排各個(gè)工序的作業(yè)時(shí)間以及工作質(zhì)量，做到各崗位既要分工明確、各司其責(zé)，又要能有需要時(shí)相互協(xié)作，保證保量的完成整個(gè)循環(huán)作業(yè)。采用點(diǎn)支柱支護(hù)及木板背幫的設(shè)計(jì)，能及時(shí)有效的控制回采工作面頂、底板和上煤幫。放炮后的超前支護(hù)突出了控頂和互幫，比中孔采煤法爆破更具安全性。采用斜坡短壁偽傾斜回采中，分區(qū)管理的方式縮小了控頂?shù)拿娣e，減少了采空區(qū)特殊支護(hù)的數(shù)量，坑木消耗的減少降低了成本。此外，在回采面質(zhì)量安全管理中，在每班都設(shè)立質(zhì)檢人員，做好自身工作的同時(shí)，還能相互監(jiān)督，確保了支護(hù)的質(zhì)量，及時(shí)對(duì)損壞了的支架進(jìn)行檢修，避免了不安全隱患的發(fā)生。

4.結(jié)束語

不穩(wěn)定型急傾斜煤礦開采技術(shù)的研究是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，只有充分把握好開采技術(shù)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，才能保證開采工作的順利進(jìn)行。在不穩(wěn)定型急傾斜煤層的開采中，偽傾斜斜坡短壁采煤法，能有效的幫助解決急傾斜薄煤層的開采問題，明顯提高了煤炭的開采效率。

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