地質(zhì)因素對采煤生產(chǎn)的影響和傾斜長壁采煤法采煤技術(shù)

于廣福

(七臺河市吉祥煤炭有限責(zé)任公司，黑龍江 七臺河 154600)

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地質(zhì)因素對采煤生產(chǎn)的影響和傾斜長壁采煤法采煤技術(shù)

于廣福

(七臺河市吉祥煤炭有限責(zé)任公司，黑龍江 七臺河 154600)

傾斜長壁采煤法是工作面沿走向布置，沿傾斜方向推進(jìn)。生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、工作面搬遷次數(shù)少、掘進(jìn)率低，其應(yīng)用范圍越來越廣，是我國煤礦重點(diǎn)推廣的開采技術(shù)方法。主要闡述了煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素對采煤生產(chǎn)的影響，傾斜長壁采煤法采煤系統(tǒng)的類型、采煤系統(tǒng)分析、適用條件及評價(jià)等問題。

地質(zhì)因素；采煤生產(chǎn)；傾斜長壁采煤法；技術(shù)

1 煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素對采煤生產(chǎn)的影響

由于受地質(zhì)變動(dòng)影響程度的不同，即使同一煤層，在不同地點(diǎn)的走向、傾向和傾角也不完全相同，有的變化很大。一般來說，煤層傾角越大，開采越困難。所以必須對所開采煤層的產(chǎn)狀有詳細(xì)的認(rèn)識，這樣才能保證開采工作的順利進(jìn)行。

礦井地質(zhì)構(gòu)造在影響煤礦生產(chǎn)的諸多地質(zhì)因素中占主導(dǎo)地位，褶曲和斷層的出現(xiàn)會(huì)給采掘工作，特別是機(jī)械化開采增加困難。影響煤礦生產(chǎn)的其他地質(zhì)因素主要有:A.巖漿侵入煤層。巖漿侵入煤層，使煤質(zhì)變差，降低了煤的工業(yè)價(jià)值，同時(shí)破壞了煤層的連續(xù)性，給礦井巷道掘進(jìn)、采面的工作帶來困難，影響采面的合理布置，而且減少了煤炭儲量，縮短了礦井的服務(wù)年限。B.礦井瓦斯。在煤礦生產(chǎn)過程中，煤層及其圍巖釋放出來的一種多成分混合氣體稱為礦井瓦斯。瓦斯中甲烷占絕大多數(shù)，其次為氮?dú)夂投趸?，其他成分含量很少。甲烷雖無毒，但空氣中含量較大時(shí)，會(huì)使人頭痛嘔吐，喪失行動(dòng)能力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成缺氧窒息死亡，而且遇高溫能引起爆炸。二氧化碳比空氣重，停積在巷道下部，雖不助燃，但大量時(shí)可使人窒息死亡。C.地溫與地壓。隨著煤炭開采深度的不斷增加及其他地質(zhì)因素的影響，我國不少礦井的地溫和地壓越來越大，影響到了煤礦的正常生產(chǎn)。地溫所引起的熱害不利于井下機(jī)電設(shè)備的散熱，而且造成井下工人工作環(huán)境惡化。地壓會(huì)對巷道的穩(wěn)定性造成不同程度的影響，特別是沖擊地壓對井下生產(chǎn)的破壞力巨大。

2 傾斜長壁采煤法采煤系統(tǒng)的類型

2.1 單一傾斜長壁采煤法采煤系統(tǒng)

單一傾斜長壁采煤法巷道布置比較簡單?？煞譃檠鲂遍_采和俯斜開采。工作面自下而上推進(jìn)采煤的為仰斜開采，工作面自上向下推進(jìn)的為俯斜開采。采煤工作面的長度一般為120 m～150 m，甚至可達(dá)200 m，工作面推進(jìn)距離等于礦井沿上山或下山的階段斜長，可達(dá)到1 000 m以上。在運(yùn)輸斜巷中可鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，在工作面附近鋪設(shè)一臺刮板輸送機(jī)或轉(zhuǎn)載機(jī)。運(yùn)料斜巷鋪設(shè)軌道，用多臺小絞車串聯(lián)運(yùn)輸。傾斜長壁采煤法可以采用留煤柱護(hù)巷或無煤柱護(hù)巷的方法。若采用留煤柱護(hù)巷，則在相鄰工作面之間留8 m～12 m寬的煤柱，再掘相鄰工作面的回風(fēng)巷。采用無煤柱護(hù)巷時(shí)，可沿空掘回風(fēng)斜巷或沿空留巷。

2.2 多煤層聯(lián)合布置采煤系統(tǒng)

當(dāng)采用傾斜長壁采煤法開采層間距不大的煤層群時(shí)，可采用多層煤聯(lián)合布置的方式。其中每層煤的布置與單一煤層基本相同，只是需要在水平運(yùn)輸大巷裝車站附近開掘煤倉和材料斜巷，對各層煤進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

2.3 厚煤層傾斜長壁采煤法采煤系統(tǒng)

在開采厚煤層條件許可時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用放頂煤采煤法，如果采用傾斜分層下行垮落、上下分層同采，則需設(shè)置集中巷，此種方法由于巖石工程量大且系統(tǒng)復(fù)雜，已趨淘汰。

3 采煤系統(tǒng)分析

3.1 仰斜開采與俯斜開采

對于傾角較小或近水平煤層，在煤層頂板和地質(zhì)條件較好且進(jìn)回風(fēng)大巷并列布置時(shí)，可采用俯斜開采和仰斜開采相結(jié)合的方式。采煤工作面采用后退式回采向大巷方向推進(jìn)。前進(jìn)式開采的特點(diǎn)是工作面準(zhǔn)備期短，出煤早。而因?yàn)榉謳锏姥夭煽諈^(qū)維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高且通風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)多，采煤與掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，相互干擾大，也難以掌握前方煤層的變化情況。因此，目前我國多采用后退式開采。當(dāng)總回風(fēng)巷設(shè)在上部邊界時(shí)，可采用往復(fù)式回采。往復(fù)式開采在實(shí)際應(yīng)用中，分帶巷道可根據(jù)開采條件選擇留煤柱護(hù)巷和無煤柱護(hù)巷進(jìn)行布置，如圖1所示。

圖1 總回風(fēng)巷位于上部邊界時(shí)的往復(fù)式開采(a)分帶間留煤柱；(b)分帶間無煤柱1-運(yùn)輸大巷；2-回風(fēng)大巷；3-分帶運(yùn)輸巷；4-分帶回風(fēng)巷Fig.1 Reciprocating mining when the total return airway is located at the upper boundary(a)Coal pillars in zoning; (b)No pillars in zoning1-Transport alley; 2-Return air lane; 3-Band transport lane; 4-Band return air lane

3.2 分帶斜巷布置方式

在厚煤層分層分采時(shí)，可根據(jù)煤層賦存條件，選擇是否布置分帶運(yùn)輸集中斜巷和回風(fēng)集中斜巷。在厚煤層分層同采時(shí)，分帶集中斜巷與各分層的聯(lián)系方法是:每隔一定的距離用進(jìn)風(fēng)行人斜巷和溜煤眼，把分帶運(yùn)輸集中斜巷與分層運(yùn)輸斜巷進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。每隔一定的距離用運(yùn)料斜巷把回風(fēng)集中斜巷與各分層回風(fēng)斜巷進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

由于傾斜長壁采煤法適用于煤層傾角較小的條件，分帶集中斜巷與分層斜巷之間運(yùn)料、行人以及進(jìn)風(fēng)等多用斜巷進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，運(yùn)煤可用溜煤眼進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。當(dāng)分帶間無煤柱時(shí)，相鄰兩分帶可以共用聯(lián)絡(luò)斜巷及立眼。對于近距離煤層群的聯(lián)合布置，各煤層的分帶斜巷與運(yùn)輸大巷之間，是在大巷裝車站附近掘出一組煤倉(立眼)和材料斜巷進(jìn)行聯(lián)系。

4 適用條件及評價(jià)

4.1 傾斜長壁采煤法的評價(jià)

采用傾斜長壁采煤法進(jìn)行開采，在實(shí)際生產(chǎn)中取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。它與走向長壁采煤法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):A.巷道布置簡單，巷道掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用低，準(zhǔn)備時(shí)間短，投產(chǎn)快。B.運(yùn)輸系統(tǒng)簡單，占用設(shè)備少，運(yùn)輸費(fèi)用低。采煤工作面生產(chǎn)出的煤炭，經(jīng)分帶運(yùn)輸斜巷直接到達(dá)運(yùn)輸大巷，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)簡單。C.可使綜采工作面保持等長。傾斜長壁工作面是沿走向布置的，而工作面的回采巷道是沿煤層傾斜掘進(jìn)的。當(dāng)采用普通機(jī)械化采煤時(shí)，利于布置對拉工作面，可減少巷道掘進(jìn)量。D.對某些地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強(qiáng)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果較為顯著。傾斜長壁采煤法巷道布置特點(diǎn)也存在一些問題，這些問題在采取相應(yīng)措施后可逐步得到解決。

4.2 傾斜長壁采煤法的應(yīng)用

主要受煤層傾角的限制，其次也要考慮地質(zhì)構(gòu)造等因素。由于傾斜長壁采煤法具有諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，因此隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的發(fā)展，其應(yīng)用范圍有逐步擴(kuò)大的趨勢。

[1] 徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[2] 周英.采煤概論[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2013.

[3] 孟憲臣.煤礦開采與掘進(jìn)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2008.

[4] 趙利安.采煤概論[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

Influence of geological factors on coal mining production and coal mining technology with inclined longwall mining method

YU Guang-fu

(Qitaihe Jixiang Co., Ltd., Qitaihe 154600, China)

The inclined longwall mining method is the working surface along the direction of the arrangement and to boost along the tilt direction. The production system is simple, the number of face removal is small, the tunneling rate is low, and its application range is more and more extensive, which is the key mining technology of coal mine in China. This paper mainly discusses the influence of geological factors on coal production, the type of coal mining system, the analysis of coal mining system, the applicable conditions and evaluation of inclined longwall mining method.

Geological factors; Coal production; Inclined longwall mining method; Technology

2017-03-05

于廣福(1973-)，男，助理工程師。

TD823.4

B

1674-8646(2017)10-0104-02