急傾斜煤層綜采方法的選擇與實現(xiàn)途徑

劉 明

(山西同煤集團北辛窯煤業(yè)有限公司)

急傾斜煤層綜采方法的選擇與實現(xiàn)途徑

劉 明

(山西同煤集團北辛窯煤業(yè)有限公司)

急傾斜煤層在我國分布較廣泛，地質(zhì)條件大多都相當復雜，為了實現(xiàn)對急傾斜煤層的安全開采，應(yīng)加強管理各個回采工藝環(huán)節(jié)，通過合理選擇綜采方法、提高回采綜放工作面的安全性。為此，首先分析了急傾斜煤層開采面臨的主要問題，然后對開采急傾斜煤層的主要方法進行了討論，最后提出了急傾斜煤層綜采方法的選擇與實現(xiàn)途徑，并對開采急傾斜煤層綜采設(shè)備及工藝的發(fā)展趨勢進行了探討，為提高急傾斜煤層的開采水平提供參考。

急傾斜煤層 綜采方法 實現(xiàn)途徑

傾角度超過45°的煤層便為急傾斜煤層，通常該類煤層開采難度較大[1-2]。我國在急傾斜煤層綜采方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，但也存在一些問題，在對該類問題進行詳細分析的基礎(chǔ)上，深入討論了急傾斜煤層的主要開采方法，并就急傾斜煤層綜采方法的選擇與實現(xiàn)途徑進行了探討，對于促進急傾斜煤層的安全高效開采具有一定的參考價值。

1 主要問題

一般來說，由于開采急傾斜煤層難度較大，在開采過程中面臨的問題主要包括煤炭的回采率較低、巷道掘進面臨較大的工程量、工人勞動強度相對較大、通風難度大等。受到開采條件的限制，在開采急傾斜煤層時無法有效隔離開采空區(qū)和采場，大幅度降低了煤炭的回采率，同時老空區(qū)巖石容易混入煤炭，降低煤質(zhì)，不但惡化了開采工作條件，而且極易浪費煤炭資源。在對急傾斜煤層實施沿傾斜推進或斜坡式開采時，巷道支護難度較大，往往也不利于通風管理。當對急傾斜煤層使用斜坡式、倉儲式等方式開采時，往往會將通風系統(tǒng)變得更為復雜，尤其是一些工作面使用的通風方式為獨頭巷道式的，導致大量的巖塵、煤塵、瓦斯混入風流中，增大了工作面的安全隱患?？傮w而言，相對于傾斜或近水平煤層的工作面而言，急傾斜煤層工作面的開采效率較低。

2 開采方法

(1)走向長壁綜采方法。急傾斜煤層放頂煤的走向長壁綜采方法可以細分為俯偽斜走向長壁分段水平密集綜采方法、倒臺階綜采方法、使用采煤機的走向長壁綜采方法等[3]。其中，俯偽斜走向長壁分段水平密集綜采方法是將開采急傾斜煤層的工作面沿直線布置成俯傾斜方向，并沿開采工作面的走向進行分段水平密集切頂、擋研，同時將老空區(qū)與采場隔離開，在采場分段實施破煤、落煤，該方法的優(yōu)點在于容易操作、安全水平較高，缺點是系統(tǒng)布置工作難度較大；使用采煤機的走向長壁綜采方法是指使用采煤機開采急傾斜煤層的工作面，選擇該方法的前提是確保采煤設(shè)備不會出現(xiàn)傾倒或下滑現(xiàn)象。

(2)水平分層綜采方法。開采急傾斜煤層時選擇使用水平分層綜采方法的主要對象是厚度大于20 m的煤層，在采面走向長度范圍內(nèi)，煤層厚度基本沒有變化，斷層落差較低，煤層穩(wěn)定，該方法將急傾斜煤層劃分成若干個相對水平的煤層進行開采，在每一個分層內(nèi)實施煤層綜采的工作面，在此基礎(chǔ)上選擇合適的工藝回采煤炭[2]。

(3)巷柱分層綜采方法。該方法的工序為破煤—放煤—運煤，無需管理頂板，無需支護采空區(qū)，僅需工人在放煤巷里進行作業(yè)，勞動強度較低。

3 綜采方法合理選擇與實現(xiàn)

3.1 走向長壁綜采方法

走向長壁綜采方法主要適用于中型以上的礦井，厚為4～15 m的急傾斜煤層，在特厚的急傾斜煤層中引入回采緩傾斜煤層工藝，易于放頂煤，從而有效緩解接替緊張、增加循環(huán)產(chǎn)量[4-5]。對于擁有瓦斯和煤的突出厚煤層，選擇走向長壁綜采方法能夠減少掘進工程量、提高掘進率、確保安全掘進，從而緩解礦井接替緊張等問題。當選擇傾斜分層走向長壁布置綜采一次采全高的方法開采急傾斜煤層時，通常是用于首分層，按照煤層的厚度實施分層開采，并在抽放達標的前提下在下部分層選用急傾斜分層走向長壁變線布置綜采放頂煤的開采方法，在實現(xiàn)安全、高效開采的同時解決以下問題：①增加煤體中釋放瓦斯的暴露面，從而增加自然釋放瓦斯量，實現(xiàn)開采解放層的目標；②減少巷道工程量，為安全管理提供條件；③解決礦井接替緊張的問題；④減少礦井作業(yè)人員的數(shù)量，提高作業(yè)工效。

3.2 巷柱-水平分層綜采方法

對于急傾斜煤層短壁放頂煤的工作面而言，目前大多使用輕型液壓支架，工作面較短。這是因為：①放頂煤輕型液壓支架的采高通常為2.5 m，頂煤的可放高度較小，循環(huán)采放的產(chǎn)量較低，導致工作面的效率低、單產(chǎn)低；②液壓支架具備較小的工作阻力，對放頂煤極其可放高度產(chǎn)生不利影響；③由于短壁放頂煤的采放高度較低，而掘進率較高，容易產(chǎn)生接替緊張的問題；④綜采設(shè)備性能、軟化預裂技術(shù)等存在不足，隨著放頂煤的采放高度被增加，當煤質(zhì)較硬時采取超前預裂爆破措施，安全性不高。

為了實現(xiàn)安全、高效地開采急傾斜煤層，應(yīng)根據(jù)煤層的厚度選擇使用巷柱-水平分層綜采方法：①簡化工藝，選用工作阻力大的串聯(lián)自移式支架，同時加強對超前預裂區(qū)域(即巷道)的超前支護，選用端頭液壓支架，能夠?qū)崿F(xiàn)高強度支撐、有效控制放煤量、快速移架、人員操作便捷安全；②選用物理爆破技術(shù)，對頂煤實施上巷深孔預裂爆破，并可在高瓦斯礦井推廣應(yīng)用，確保實現(xiàn)安全爆破；③在上巷選用能夠提高軟化頂煤注水煤體、預裂爆破軟化、煤體爆破回收等技術(shù)，降低放頂煤的難度，從而增加循環(huán)產(chǎn)量和采放高度，有效緩解接替緊張等問題；④選用橋式裝載機充當運輸機，并配備破碎機、可縮皮帶機，有效實現(xiàn)小班多循環(huán)作業(yè)，增加單產(chǎn)量。

4 綜采設(shè)備及方法發(fā)展趨勢

走向長壁、水平分層、巷柱分層綜采急傾斜煤層放頂煤在選擇與實現(xiàn)綜采設(shè)備及方法上需解決以下問題：①應(yīng)選擇使用采高大、功率大的綜采設(shè)備，選擇的液壓支架應(yīng)具有能快速移架的大工作阻力；②應(yīng)盡量簡化短壁兩端的綜采方法，采用自移式液壓支架，將巷道上下兩端通過超前支護進行串聯(lián)，加強對超前預裂爆破區(qū)域巷道的支護，放頂煤端頭應(yīng)選用具備移架速度快、支撐強度高、人員操作便捷安全、隔煤不會影響移架等特點的液壓支架，以成功解決放三角煤的問題；③研制并選用適合短壁配套的、采高大的采煤機；④提高軟化頂煤注水煤體、工作面超前深孔預裂爆破軟化、爆破回收底板三角煤的技術(shù)水平；⑤摒棄炸藥爆破，利用物理爆破技術(shù)代替，促使整個爆破過程不會有火花外露，能有效避免發(fā)生炸藥爆破的危險，在煤層綜采工作面對頂煤實施深孔預裂爆破，提高頂煤深孔的預裂效果，在增加采煤高度的同時盡可能選用巷柱綜采方法。

5 結(jié) 論

(1)急傾斜煤層綜采方法已經(jīng)歷了60多a的發(fā)展歷程，近年來，在開采急傾斜煤層方面，大都通過改進和完善煤層綜采方法，忽視了從根本上掌握急傾斜煤層顯現(xiàn)出的礦山壓力規(guī)律。因此，應(yīng)更加注重對開采急傾斜煤層時的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的深入研究。

(2)開采急傾斜煤層時，采用放頂煤技術(shù)，經(jīng)濟效益顯著，綜采方法促使煤炭產(chǎn)量得到大幅度提高，同時提高了勞動效率，為實現(xiàn)安全、高效開采提供了重要保障。同時，綜采方法的合理選擇在減少巷道掘進量的同時降低了掘進費用，緩和了采掘關(guān)系緊張等問題，減少了設(shè)備和工作面的搬遷工作，有效提高了塊煤的產(chǎn)出率。

[1] 張勁松.急傾斜煤層開采瓦斯超限及抽采[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(7)：86-87.

[2] 王 萌，宋全祥，王宗藩.白巖子礦井急傾斜煤層開采[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(7):67-68.

[3] 殷文明.急傾斜中厚煤層綜采技術(shù)研究[J].煤炭科學技術(shù)，2014(S)：23-24.

[4] 于慶波.急傾斜煤層采準巷道布置方法[J].黑龍江科學，2014(11)：202-204.

[5] 姬瑞紅.傾斜厚煤層采煤方法的選擇[J].技術(shù)與市場，2013(12)：84-85.

更 正 聲 明

由于作者筆誤，本刊2015年第5期第38頁、第39頁、目錄頁處，第二作者“龔瑞杰”改為“鞏瑞杰”，特此更正。

現(xiàn)代礦業(yè)

2015-07-18

2015-04-20)

劉 明(1968—)，男，工程師， 036000 山西省大同市云中路。