提升急傾斜煤層開(kāi)采效率的方法與策略探析

【摘要】急傾斜煤層的采煤方法一直是采礦技術(shù)中的難題之一。雖然經(jīng)過(guò)不懈努力，我國(guó)對(duì)此類煤層結(jié)構(gòu)的開(kāi)采取得了較大的進(jìn)展，但由于急傾斜煤層特殊的開(kāi)采條件，使其成為目前提高采煤機(jī)械化水平的重要環(huán)節(jié)，值得我們深入地探討和研究。

【關(guān)鍵詞】急傾斜煤層；主要特點(diǎn)；開(kāi)采方法；提升效率

目前開(kāi)采急傾斜煤層的方法有很多，但要想進(jìn)一步提升煤炭采出效率，就必須解決急傾斜煤層開(kāi)采過(guò)程中頂板管理復(fù)雜，頂板事故多的問(wèn)題。因此，以提高急傾斜煤層回采率與經(jīng)濟(jì)效益為基本要求，推動(dòng)此類煤層結(jié)構(gòu)的高效開(kāi)采極具現(xiàn)實(shí)意義。

1、急傾斜煤層開(kāi)采的主要特點(diǎn)

1.1急傾斜煤層的構(gòu)造復(fù)雜，斷層和褶曲多，煤層厚度變化較大，開(kāi)采煤層的賦存條件普遍較差、儲(chǔ)量少、開(kāi)采困難、采煤工作面生產(chǎn)能力小。因此，開(kāi)采急傾斜煤層的礦井多數(shù)是中、小型礦井。

1.2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(dòng)下滑，從而簡(jiǎn)化了工作面的裝運(yùn)工作，但下滑的煤和研石容易沖倒支架，砸傷人員，急傾斜煤層和圍巖的節(jié)理發(fā)育，初次來(lái)壓和周期來(lái)壓與不明顯，易發(fā)生無(wú)預(yù)兆的大面積突然冒頂垮落，造成頂板事故，給生產(chǎn)帶來(lái)一些不安全因素。因此，生產(chǎn)的不安全因素多，安全性差。

1.3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(kāi)采后，煤層頂、底板都有可能沿傾斜方向滑動(dòng)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(hù)工作的難度大。

1.4當(dāng)開(kāi)采急傾斜近距離煤層群時(shí)，由于煤層傾角超過(guò)頂?shù)装鍘r石移動(dòng)角，煤層開(kāi)采后，煤層頂板、底板都可能發(fā)生移動(dòng)垮落，上、下部煤層的開(kāi)采都會(huì)產(chǎn)生較大的相互影響，破壞未開(kāi)采煤層的頂、底板的完整性，不利于相鄰煤層的開(kāi)采。

1.5在工作面超前支承壓力作用下，急傾斜煤層煤壁松軟破碎，若不及時(shí)支護(hù)或支護(hù)措施不力，將發(fā)生片幫或引發(fā)端面事故。

2、急傾斜煤層開(kāi)采方法的比較分析

2.1柔性掩護(hù)支架采煤法

此方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：一是工作面沿走向推進(jìn)，減少了大量溜眼和其它巷道的掘進(jìn)量。二是簡(jiǎn)化了復(fù)雜而繁重的頂板管理工作，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。三是掩護(hù)支架的安裝與拆卸工作與工作面的回采工序在空間上互不干擾，可實(shí)現(xiàn)三班采煤，非生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間較短。四是操作比較方便，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，工作安全可靠。五是掩護(hù)支架受力較小，支架可以多次回收復(fù)用，降低了生產(chǎn)成本。

缺點(diǎn)則是支架結(jié)構(gòu)不完善，無(wú)法在下放過(guò)程中適應(yīng)煤層厚度的變化，傾角的變化也不能太大。要求煤層賦存比較穩(wěn)定，否則會(huì)造成很大困難，且難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化回采。

2.2俯偽斜走向長(zhǎng)壁分段密集采煤法

此方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：一是由于工作面呈俯偽斜直線布置，避免了煤壁片幫傷人，為實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化創(chuàng)造了條件。二是在區(qū)段垂高相同的情況下，工作面有效利用率比偽斜短壁采煤法提高30～40%，有利于提高工作面單產(chǎn)。三是工作面上下分段可同時(shí)回柱放頂，加快了工作面推進(jìn)速度。四是采用分段走向密集后，工作面周期來(lái)壓不明顯。

缺點(diǎn)則是工作面支、回柱工作量較大，操作不便；區(qū)段煤柱損失較大；通風(fēng)較差，易積存瓦斯。

2.3水平分段放頂煤采煤法

此方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：一是產(chǎn)量大幅度提高。有的礦井比巷道長(zhǎng)壁、柔性掩護(hù)支架等采煤法產(chǎn)量提高了2～6倍。礦井生產(chǎn)集中，機(jī)械化程度高。二是煤巷掘進(jìn)率大幅度降低。三是可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。

缺點(diǎn)則是適應(yīng)性不強(qiáng)，對(duì)煤層厚度沿走向變化較大，斷層較多，厚度小于20m的急傾斜煤層均不適用，且綜采機(jī)械設(shè)備初期投資大，設(shè)備搬運(yùn)和安裝比較困難。

2.4巷道放頂煤采煤法

①急傾斜煤層巷道放頂煤工藝及巷道系統(tǒng)布置。

急傾斜煤層巷道放頂煤是在一個(gè)采區(qū)內(nèi)沿傾斜方向按照一定的標(biāo)高（15—30m）劃分若干個(gè)區(qū)段，在每個(gè)區(qū)段的下部布置放煤巷道，放煤巷道的兩端分別與采區(qū)內(nèi)的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)相聯(lián)，構(gòu)成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)。所有的工藝和工序都在放煤巷道內(nèi)進(jìn)行，頂煤開(kāi)采在巷道內(nèi)側(cè)幫全長(zhǎng)內(nèi)以一定間距布置放煤小眼，利用礦山壓力作用或輔以人工松動(dòng)的方法，使巷道上方頂煤破碎，堆于采場(chǎng)，臨時(shí)支撐頂、底板。以一定的放煤管理制度打開(kāi)放煤小眼的閘門，破碎煤體及其上覆頂板垮落矸石利用自重近似水平狀態(tài)下移，并且沿放煤巷道走向全長(zhǎng)通過(guò)放煤小眼將松散的煤體均勻放出，放煤巷道實(shí)際上是在松散煤體的保護(hù)下的一種沿空留巷方式。因此，巷道放頂煤采煤法綜合應(yīng)用了綜采放頂煤開(kāi)采理論和急傾斜煤層沿空留巷理論，是放頂煤技術(shù)和沿空留巷技術(shù)的綜合運(yùn)用。

巷道放頂煤采煤法具有工藝簡(jiǎn)單、勞動(dòng)組織高效、全班均能采煤等特點(diǎn)，具備了高產(chǎn)、高效采煤方法的基本特征。

3、提升急傾斜煤層開(kāi)采效率的有效策略

3.1改進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)與方式

急傾斜煤層屬難采煤層，在通風(fēng)系統(tǒng)方面，串聯(lián)風(fēng)、下行風(fēng)現(xiàn)象比較普遍，甚至有些采煤方法的工作面不具備兩個(gè)安全出口的要求和全負(fù)壓通風(fēng)條件。這就要求首先必須解決通風(fēng)系統(tǒng)問(wèn)題，提高通風(fēng)系統(tǒng)的合理性、安全性、可靠性。也就是解決工作面全負(fù)壓通風(fēng)和安全出口的問(wèn)題，同時(shí)盡量簡(jiǎn)化通風(fēng)系統(tǒng)，減少串聯(lián)風(fēng)和下行風(fēng)次數(shù)。

3.2不斷優(yōu)化急傾斜煤層的采煤方法

①合理劃分采區(qū)，加大采區(qū)尺寸。劃分采區(qū)時(shí)，應(yīng)以生產(chǎn)設(shè)備及回采工藝要求為依據(jù)，盡量加大采區(qū)尺寸，適當(dāng)加大采區(qū)的走向長(zhǎng)度，加大階段垂高。

②優(yōu)化回采工藝，提高生產(chǎn)效率。

優(yōu)化回采工藝最主要的就是提高回采機(jī)械化程度。要提高礦井開(kāi)采的機(jī)械化程度，可以從支護(hù)方式、落煤方式以及運(yùn)輸方式等幾個(gè)方面考慮改進(jìn)方法，提高礦井生產(chǎn)的機(jī)械化程度，也可以采用綜合機(jī)械化采煤方式，從破煤、裝煤、運(yùn)煤以及支護(hù)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。

③改進(jìn)巷道布置，優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)。

選擇巷道布置方式時(shí)，首先要滿足安全生產(chǎn)的要求，保證每個(gè)采區(qū)、回采工作面均至少有兩個(gè)安全出口，實(shí)現(xiàn)工作面全負(fù)壓通風(fēng)。其次，巷道布置方式要結(jié)合回采工藝，并充分考慮水平巷道、傾斜巷道不同的優(yōu)缺點(diǎn)，布置出系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單、合理的巷道。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)急傾斜煤層的分布是較為廣泛的，且其地質(zhì)條件大多比較復(fù)雜，對(duì)這類賦存條件的煤層進(jìn)行開(kāi)采，受很多實(shí)際因素影響和制約，是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此，必須因地制宜地采取適宜的方法進(jìn)行高效開(kāi)采。

參考文獻(xiàn)

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