急傾斜煤層開采關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用趨勢(shì)研究

巢建軍

（河南東升煤業(yè)有限公司，河南 平頂山 467000）

近年來，我國(guó)對(duì)煤炭的需求量持續(xù)攀升，在有序利用外來資源的前提下，對(duì)本國(guó)煤炭資源的開采和利用程度也不斷增加，經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)煤炭資源的依賴程度長(zhǎng)期處于高位。即便新能源的開發(fā)與試用工作不斷進(jìn)行，但是在短時(shí)間內(nèi)還難以達(dá)到有效替代的目的[1]。此外，更為重要的是，由于地質(zhì)或者地理的原因，煤炭的開采難度不斷加大，不但在尋礦難度等方面越來越復(fù)雜，在開采深度方面也在持續(xù)增加。在這種情況下，只有提高開采技術(shù)，增加采煤的技術(shù)含量，才能有效適應(yīng)這一現(xiàn)實(shí)。

1 急傾斜煤層開采中需要解決的關(guān)鍵問題

在較深的礦井中，煤層的傾斜角往往會(huì)超過淺坑中的傾斜角，此時(shí)急傾斜現(xiàn)象就有可能發(fā)生。對(duì)于這種類型的煤層，其開采的難度和危險(xiǎn)程度都處于較高的水平。如果對(duì)其重視程度不夠或者操作不當(dāng)，就有可能增加煤炭開采過程中的損失，影響煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 支柱防護(hù)問題

對(duì)急傾斜煤層開采來說，底部支柱在工作面的防護(hù)是十分關(guān)鍵的，它直接影響到作業(yè)的安全和采煤的績(jī)效。但是，在目前情況下，急傾斜煤層的作業(yè)卻在防護(hù)結(jié)構(gòu)中存在著亟待解決的問題[2]。比如，在實(shí)際工作面的下方出口處有時(shí)并未設(shè)置相關(guān)的端頭支架，或者只是通過人工液壓的方式利用支柱進(jìn)行支撐，但是因?yàn)閮A斜角度超過了正常水平，支柱會(huì)承受較大的壓力，甚至有煤矸下滾的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)作業(yè)的開展極為不利。

1.2 傷人問題

在煤層開采的過程中，如果操作不當(dāng)，極有可能引起工作面上的煤矸下滾，并進(jìn)一步增加傷人的可能。尤其在急傾斜煤層進(jìn)行開采時(shí)，由于煤層的傾角超過了正常水平，難以在水平方向上進(jìn)行正常作業(yè)。此時(shí)，如果煤矸直接從工作面上向下滾落，極有可能使開采人員受傷或者死亡，后果嚴(yán)重。

1.3 防滑問題

在煤層開采時(shí)，運(yùn)輸機(jī)的防滑是一個(gè)十分重要的問題。在工作面上作業(yè)時(shí)，需要通過有效的措施和防滑技術(shù)的使用，防止運(yùn)輸機(jī)的滑落。而在急傾斜煤層中，工作面的傾斜角度較大，甚至處于非正常的水平，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)在工作面范圍內(nèi)進(jìn)行固定時(shí)，要借助開采“偽仰斜工作面”的使用解決滑落問題。當(dāng)然，這種方法的使用容易產(chǎn)生煤層片幫問題，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象。更為重要的是，在借助偽仰斜進(jìn)行防滑的過程中，傾斜角度的精準(zhǔn)程度難以掌握，如果掌握不當(dāng)極易產(chǎn)生運(yùn)輸機(jī)頭部過度下沉或者尾部風(fēng)巷被抵等情況，不但會(huì)增加開采難度，還會(huì)直接影響到開采的效率。

2 急傾斜煤層開采的煤層構(gòu)造與特征

2.1 水文地質(zhì)

在井田內(nèi)部存在的斷層較少，水文地質(zhì)情況也難以全面掌握。煤系含水層經(jīng)過F4 斷層、含水層露頭之后，可能與第四系底部含水層存在關(guān)聯(lián)。在底礫層部分，厚度多為4-5 米，屬于灰?guī)r礫類型。其中含水較為豐富，可以對(duì)煤隱伏露頭進(jìn)行直接充水。此外，在基巖強(qiáng)風(fēng)化帶處，巖性較為松散，孔隙裂隙的發(fā)育較為完全，可以通過導(dǎo)水通道向礦床淺部進(jìn)行充水作業(yè)。

2.2 井田構(gòu)造

在本井田中，以倒轉(zhuǎn)背斜為主體構(gòu)造，上翼傾角稍緩，下翼較為陡峭，達(dá)到了70-80b。這一部分地層呈直立態(tài)勢(shì)，倒轉(zhuǎn)中心在-198m 左右。本井田具有三條揭露斷層，落差達(dá)到120 米，南北走向、東西傾斜。即南端北東向，傾向?yàn)楸睎|-東南向。本井田屬于低瓦斯礦井，存在煤塵爆炸的危險(xiǎn)，而煤層則為不易自燃的煤層，地溫處于正常水平。

3 急傾斜煤層的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 急傾斜工作面的支架技術(shù)

急傾斜工作面的支架作業(yè)是采煤工作的重中之重，因此為了解決工作面下端的支架下滑問題，需要借助“一梁三柱”的辦法完成對(duì)工作面棚子的平行處理，并進(jìn)一步的處理不同梁頭之間的對(duì)接工作。同時(shí)，要在下底面的支柱之間或者下方部分安裝防滑踏板，其目的在于無論在工作面的頂部還是在工作面的底部都能夠有效保障工作人員的安全和作業(yè)的不受干擾[3]。此外，在急傾斜煤層開采的過程中，該類支架的底座要與工作面保持平行或者垂直，其連接過程要借助“工字鋼”完成（在特殊的情況下，“工字鋼”還能夠用作采煤機(jī)的主要跑道）。在移動(dòng)的過程中，要將液壓千斤頂將導(dǎo)軌上的撬板頂出，只有這樣，才能保證下面的支架能夠逐漸的移動(dòng)起來，最大限度的避免支架下滑現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 滾筒采煤技術(shù)

將該技術(shù)應(yīng)用于急傾斜煤層的開采具有十分重要的作用。在應(yīng)用的過程中，采煤機(jī)和傳統(tǒng)的采煤機(jī)存在明顯的不同，前者的發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到了更強(qiáng)的水平，能夠更好的在深層的煤井中作業(yè)，能夠較好的應(yīng)對(duì)急傾斜煤層的情況[4]。在這一技術(shù)之中，支架的安裝相對(duì)科學(xué)和合理，其支架通過兩種即頂輪支架和底輪支架完成，其中，頂輪支架能夠最大限度的保障采煤機(jī)的切割深度，底層支架也會(huì)在煤壁下放的過程中起到必要的導(dǎo)向作用，能夠較好的保障采煤機(jī)下放時(shí)的位置準(zhǔn)確，不至于傾倒，影響采煤效果和效率。當(dāng)然，該技術(shù)下的采煤作業(yè)還能夠進(jìn)行滾筒和減速作業(yè)，能夠有效保障煤層底板和滾筒齒尖之間處于合適的距離，保障作業(yè)的安全。

3.3 急傾煤層防滾煤矸傷人技術(shù)

在急傾斜煤層進(jìn)行開采時(shí)，需要防止?jié)L煤矸傷人事故的發(fā)生。因此，在傾角較大的情況下，需要在過渡架前梁部分安裝擋矸簾，同時(shí)要在下出口處打密集掛網(wǎng)。這樣做的目的在于，如果工作面煤矸石竄下時(shí)能夠起一定的緩沖作用。更為重要的是，能夠有效降低煤矸的下落速度，如果落點(diǎn)超過了預(yù)期的范圍，最后下出口部分的密集掛網(wǎng)還能起到阻擋的作用[5]。其中，具體的做法是在安設(shè)擋矸簾的過程中，要將擋矸簾安放在過渡架的前梁下側(cè)或者工作面的上方，這樣能夠保證擋矸簾下端距輸送機(jī)的距離處于合理的范圍；在打密集支柱和掛網(wǎng)的過程中，可以考慮在工作面的下出口處，也就是正對(duì)著工作面輸送機(jī)的機(jī)頭部分，打一排密集單體液壓支柱，支柱之間的距離在0.5 米左右，以此保證密集支柱能夠垂直頂?shù)装濉?/p>

3.4 工作面上的防滑技術(shù)

為了解決急傾斜煤層的采煤安全問題，需要對(duì)工作面上運(yùn)輸機(jī)的下滑做出全面的預(yù)測(cè)和預(yù)防。首先，要將運(yùn)輸機(jī)的機(jī)尾和機(jī)頭部分通過固定柱將其安裝在防滑底座上，然后，要通過現(xiàn)有技術(shù)將固定柱打牢；接下來，要在工作面的上平巷部分安裝防滑絞車[6]。當(dāng)然，在作業(yè)的過程中，需要依照“先上后下”的順序進(jìn)行，以此保障運(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定性和安全性。此外，為了更為有效的進(jìn)行開采作業(yè)，在采煤的過程中，需要對(duì)傳統(tǒng)的采煤機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠具有額定牽引力的功效，并通過錨鏈完成牽引工作。如此一來，才能借助防滑絞車和防滑桿的作作用，使急傾斜煤層的開采得以完成。

4 結(jié)束語

在煤炭開采的過程中，由于地理因素和地址因素的影響，采煤的位置和條件會(huì)出現(xiàn)不同的變化，大傾角、急傾斜煤層的開采工作就是其中需要特殊對(duì)待的典型問題。在這種情況下機(jī)械化開采的難度較高，采煤的效率受到一定的影響。因此，就需要探討和開發(fā)現(xiàn)代的采煤工藝和采煤技術(shù)，積極選擇可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)效果明顯的采煤技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用和推廣，最大限度的提高技術(shù)水平與裝備水平，使礦井的生產(chǎn)能力得到明顯的提升。

[1]趙帥.礦井急傾斜煤層開采技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（11）：26-27.

[2]劉利.綜采技術(shù)在急傾斜煤層中的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2009（2）：26-27.

[3]任紅勤.有關(guān)急傾斜煤層的綜采技術(shù)應(yīng)用分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008（6）：90-91.

[4]孫大偉.地下急傾斜煤層開采技術(shù)與應(yīng)用研究[J].高新技術(shù)，2013（3）：103.

[5]張景利.急傾斜煤層開采方法技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2007（4）：70-71.

[6]員東風(fēng)，伍永平.大傾角煤層綜采工作面調(diào)偽仰斜原理與方法[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（2）：9-11.