煤礦傾斜長壁綜采工藝技術(shù)探析

馮濤

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司,山西晉城 048000)

煤礦傾斜長壁綜采工藝技術(shù)探析

馮濤

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司,山西晉城 048000)

傾斜長壁采煤法是指長壁工作面沿走向布置、沿傾斜推進(jìn)的采煤方法。在近似于水平的煤層中，根據(jù)煤層的構(gòu)造，通常有仰傾斜和俯傾斜兩種采煤法。本文論述了煤礦傾斜長壁綜采工藝技術(shù)，主要包括仰傾斜采煤工藝技術(shù)以及俯傾料采煤工藝技術(shù)這兩種。

煤礦 傾斜長壁 工藝技術(shù) 仰傾料 俯傾料

1 傾斜長壁采煤法

傾斜長壁采煤法是回采工作面沿煤層走向布置，沿傾斜(仰斜或俯斜)方向推進(jìn)采煤。回采工作面沿煤層走向布置，沿傾斜(仰斜或俯斜)推進(jìn)采煤。與走向長壁采煤法相比，采煤工作面布置及回采方向不同小，取消了采(盤)區(qū)上(下)山巷道。多數(shù)礦井根據(jù)地質(zhì)條件在某一個(gè)區(qū)域采用傾斜長壁采煤法，在另一個(gè)區(qū)域采用走向長壁采煤法，也有礦井在同一區(qū)域內(nèi)采用傾斜長壁和走向長壁相結(jié)合的布置方式。傾斜長壁采煤法可分為單一傾斜長壁采煤法及傾斜分層傾斜長壁下行垮落采煤法；按推進(jìn)方向不同又可分為仰斜長壁和俯斜長壁兩種。本文重點(diǎn)研究仰斜開采和俯斜開采。仰斜開采時(shí)采面沿傾斜從下向上推進(jìn)采煤。一般適用于頂板穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬，頂板淋水大，煤易自燃，需要采空區(qū)注漿時(shí)臨界角一般小于8度。俯斜開采是采面沿傾斜從上而下推進(jìn)采煤。一般適用條件為：煤層厚，傾斜角度大，煤層松軟容易片幫，甲烷的含量較高。當(dāng)煤層傾角較小或者接近水平煤層，煤層條件又無特殊要求時(shí)，可采用仰斜與俯斜相結(jié)合的形式。大巷以上俯斜開采，大巷以下仰斜開采。傾斜長壁采煤法的優(yōu)點(diǎn)是巷道布置相對簡單，巷道掘進(jìn)及維護(hù)費(fèi)低，投產(chǎn)快。巷道掘進(jìn)工程量少百分之十五，相應(yīng)工期較短。運(yùn)輸系統(tǒng)簡單，占用設(shè)備少，運(yùn)輸費(fèi)用低。運(yùn)輸設(shè)備及輔助人員可以減少百分之三十到四十?；夭上锏姥孛壕蜻M(jìn)，易固定方向，采煤可等長布置，利于生產(chǎn)管理。通風(fēng)系統(tǒng)簡單，風(fēng)路短，風(fēng)流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時(shí)使巷道交叉點(diǎn)和風(fēng)橋等通風(fēng)構(gòu)筑物減少約1/3。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著采面單產(chǎn)增加，巷道掘進(jìn)率(m/萬t)降低，采出率增加，工效大大提高。

2 俯傾料采煤工藝技術(shù)

俯傾斜工作面，順著頂板巖層分力往煤壁側(cè)指向，在壓力影響下，頂板巖層固有的裂隙會(huì)閉合，這有益于確保頂板的可靠性與不間斷性。矸石冒落發(fā)生在俯斜長壁工作面采空區(qū)頂板，矸石就往工作空間涌向。此時(shí)，不僅僅要使支架對頂板進(jìn)行支撐，還應(yīng)當(dāng)避免涌入破碎矸石，要求應(yīng)用掩護(hù)式支架或支撐掩護(hù)式支架。因?yàn)樗槭闹亓τ绊懙窖谧o(hù)架，這加大了掩護(hù)架的荷載。需要選用具備優(yōu)良承載性能與掩護(hù)性能的掩護(hù)梁。在煤層傾角比較大、0．3米以上降架高度、2米以上采高的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)液壓支架往煤壁側(cè)傾倒的情況。因此，在要求移架的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對降架高度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，將支架平衡千斤頂收縮，以及將頂梁尾部拱起，確保它的帶壓擦頂移架，只有如此，才可以避免支架前傾的情況。

俯斜開采的時(shí)候，煤壁難以片幫，瓦斯也很少聚集在工作面，然而，采空區(qū)的水會(huì)持續(xù)低往工作面流去，這不利于采空區(qū)的注漿。在不斷增大的煤層傾角的影響下，會(huì)不斷地出現(xiàn)輸送機(jī)與采煤機(jī)事故，進(jìn)而降低裝煤率。因?yàn)殡S著不斷增大的俯采工作面傾斜角，采煤機(jī)重心往滾筒偏，這樣使得傾斜開采機(jī)組不夠穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生機(jī)組掉道或者是牽引線被拉斷的情況，從而嚴(yán)重地磨損采煤機(jī)兩邊的向?qū)гO(shè)備。

工作面傾角在22度以上的時(shí)候，采煤機(jī)下滑，滾筒也往煤壁鉆入，這樣難以在輸送機(jī)中裝入截割下的煤，為了對這個(gè)問題進(jìn)行解決，有些生產(chǎn)礦井需要將輸送機(jī)緊靠煤壁邊吊起來，確保溜槽13度—15度的傾斜，在割底煤的時(shí)候，采煤機(jī)臥在工作面底，使底板一直處于臺(tái)階狀態(tài)，從而確保采煤機(jī)的順利運(yùn)行。

3 仰傾斜采煤工藝技術(shù)

在煤層傾角的制約下，仰斜工作面的頂板出現(xiàn)延巖層層面且指向采空區(qū)位置的分力，在這個(gè)分力的影響下，因?yàn)槭艿嚼Φ淖饔?，頂板巖層的斷裂縫隙出現(xiàn)，這使得破碎更加嚴(yán)重，支架與頂板也會(huì)不斷地移動(dòng)到采空區(qū)。鑒于此，煤層傾角愈大，仰斜工作面頂板的不穩(wěn)定性愈明顯。受到傾角的制約，仰斜工作面采空區(qū)冒落的矸石大都往采空區(qū)涌向。這個(gè)時(shí)候，能夠借助支撐掩護(hù)式或支撐式支架對頂板進(jìn)行支撐。在大于12度傾角的時(shí)候，為了避免支架往采空區(qū)的一邊傾倒，炮采與普采工作面需要往煤壁傾斜大概6度，且設(shè)計(jì)復(fù)位千斤頂或加上復(fù)位裝置，確保煤壁和支柱的位置關(guān)系正確。

在比較大的煤層傾角的時(shí)候，仰斜工作面不可以太長，不然煤壁片幫會(huì)出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致太多機(jī)道碎煤的出現(xiàn)，最終較難啟動(dòng)輸送機(jī)。在逐步地增加煤層厚度的時(shí)候，要求事先實(shí)施防片幫的策略，主要是打液壓支架片和錨桿防片幫裝置。實(shí)施仰斜采煤的策略，較難移動(dòng)支架，在傾角比較大的時(shí)候，能夠?qū)嵤┤ぷ髅娑啻吻耙婆c小移動(dòng)的策略，并且首先使用配套大拉力對千斤頂液壓支架進(jìn)行推移。

在開采仰斜的時(shí)候，水能會(huì)往采空區(qū)自動(dòng)地流動(dòng)，這對于往采空區(qū)注漿非常有利。在缺少積水的工作面，勞動(dòng)條件比較好，開采裝置就較為干燥，煤產(chǎn)量就比較高。煤傾角在10度以下的時(shí)候，仰斜長壁工作面輸送機(jī)和采煤機(jī)的性能可靠，由于不斷加大的傾角，采煤機(jī)受到自重的制約，截煤的時(shí)候由于跟煤壁相偏離而使得截煤深度減少。輸送機(jī)也會(huì)由于采下的煤滾往溜槽下邊滾，這會(huì)導(dǎo)致斷鏈的情況出現(xiàn)。為了防止這種情況的發(fā)生，能夠?qū)嵤┫鄳?yīng)的策略，像是推移千斤頂需要具備油液閉鎖設(shè)備、強(qiáng)化采煤機(jī)的定位導(dǎo)向設(shè)備、中心鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的應(yīng)用，以及減少截深等。煤層傾角在17度以上的時(shí)候，采煤機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)到采空區(qū)的一邊，要么發(fā)生翻倒的情況，需要暫停采煤，防止危險(xiǎn)的發(fā)生。

4 結(jié)語

總之，采用傾斜長壁采煤法比采用走向長壁采煤法具有巷道布置，運(yùn)輸系統(tǒng)簡單，可以減少由于工作面長度的變化給生產(chǎn)帶來的不利影響，對某些地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。存在的問題主要是長距離的傾斜巷道使掘進(jìn)及輔助運(yùn)輸、行人比較困難等。由于煤層條件的不同，傾斜長壁采煤與走向長壁采煤工藝技術(shù)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在煤礦礦井中。在煤層傾角比較小的時(shí)候，走向長壁采煤能夠?qū)崿F(xiàn)理想的效果。在對采煤工藝技術(shù)進(jìn)行選擇的時(shí)候，務(wù)必比較技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。

[1]徐景賢,程云鳳.傾斜長壁工作面的礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2002,(4):25-28.

[2]陳靖.淺談傾斜長壁采煤策略[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2010,9(18):25-26.

[3]賈萬生.傾斜長壁采煤法工藝探析[J].山東煤炭科技,2013(4):120-123.

馮濤(1984-),男,漢族,山西晉城人。2011年6月畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院,采礦工程專業(yè),本科學(xué)歷,現(xiàn)在山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司從事煤礦采掘技術(shù)管理工作,采煤助理工程師。