傾斜煤層開(kāi)采工藝方法的優(yōu)化研究

段守文 朱偉

摘 要：在對(duì)現(xiàn)有急斜煤層開(kāi)采方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，基于對(duì)急傾斜煤層開(kāi)采工藝的優(yōu)化，提出了新的急斜煤層的開(kāi)采方案，極大地提高了急斜煤層開(kāi)采效率，為其他地區(qū)急斜煤層的開(kāi)采提供了理論和技術(shù)支持，具有十分巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：急斜煤層；開(kāi)采；優(yōu)化

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求量不斷增加，越來(lái)越多的露天煤礦、近地平緩煤層的煤炭開(kāi)采逐漸的趨于枯竭，因此為了確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭的巨大需求量，煤炭開(kāi)采企業(yè)開(kāi)始關(guān)注于急斜煤層煤炭資源的開(kāi)采，但是由于煤層位置斜度大、地質(zhì)條件復(fù)雜，造成在開(kāi)采過(guò)程中存在著煤炭損失率高、通風(fēng)安全條件較差、非煤層巷道掘進(jìn)率高、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、煤炭開(kāi)采效率低等難題，極大限制了對(duì)急斜煤層煤炭的開(kāi)采效率，并影響了煤炭開(kāi)采企業(yè)利潤(rùn)率的提高，因此我們迫切需要尋找一種新的適用于急斜煤層開(kāi)采的新的煤炭開(kāi)采工藝，提高急斜煤層的煤炭的開(kāi)采效率和煤炭的可開(kāi)采性。

一、常用急斜煤層開(kāi)采方法

1、礦井概況：

新建煤礦共有三個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，一個(gè)回收區(qū)，一個(gè)調(diào)整區(qū)、兩個(gè)開(kāi)拓區(qū)。共有5組采煤隊(duì)，21組掘進(jìn)隊(duì)，采煤工藝為4組高檔普采、1組綜采，其中綜采工作面回采的三水平90層左一片平均傾角在35°以上。

礦井開(kāi)拓方式為斜、立井多水平開(kāi)拓。一水平標(biāo)高為-100m，已經(jīng)回采完畢；二水平標(biāo)高為-250m，為現(xiàn)主要生產(chǎn)活動(dòng)區(qū)域。三水平為-500m，終止標(biāo)高為-800米。新建煤礦設(shè)計(jì)能力為120萬(wàn)噸，核定能力為190萬(wàn)噸/年。

2、偽傾斜柔性掩護(hù)支架綜采法

新建煤礦三采區(qū)40031采煤隊(duì)回采90層左一片，在進(jìn)行煤炭開(kāi)采時(shí)，采用沿煤層走向進(jìn)行后退式的回采方案。該綜采方案具有回采時(shí)連續(xù)性工作能力強(qiáng)，井下通風(fēng)條件好的優(yōu)點(diǎn)利用掩護(hù)支架將綜采面和采空區(qū)進(jìn)行隔斷，極大提高了綜采區(qū)的工作安全性。其工作面采用了偽傾斜的布置方式，在生產(chǎn)中能夠充分利用煤炭沿傾斜面的自下滑的優(yōu)勢(shì)，煤炭傳輸效率高、工作安全性好，是目前最主流的急斜煤層的開(kāi)采方案。

但該采煤方法在使用中也存在著掩護(hù)式支架對(duì)掘進(jìn)過(guò)程中煤層厚度、煤層傾角變化適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用范圍。

3、斜坡陷落法

斜坡陷落法其實(shí)質(zhì)上就是把將巷道沿煤層走向布置成為傾斜式的結(jié)構(gòu)，在落煤時(shí)不是以傳統(tǒng)的采煤機(jī)械為落煤動(dòng)力，而是以布置傾斜巷道后利用煤層上煤炭的重力作用讓煤層上的煤炭自然掉落的方式進(jìn)行落煤。該方案的優(yōu)點(diǎn)是巷道的布置方式和采煤的工藝適用性強(qiáng)，能夠較好地適應(yīng)井下煤層復(fù)雜的走向，工作成本較低。

但該采煤方式也存在著煤炭的回采率較低，且工作時(shí)采用自落煤方式導(dǎo)致工作地點(diǎn)空間狹小、巷道內(nèi)粉塵量非常的大等缺點(diǎn)。

4、巷道放頂煤綜采法

巷道放頂煤綜采法能夠比較全面地適應(yīng)各種復(fù)雜的地址條件，具有全負(fù)壓通風(fēng)的優(yōu)勢(shì)，井下開(kāi)采時(shí)巷道內(nèi)的粉塵濃度低，在開(kāi)采時(shí)初期的開(kāi)采準(zhǔn)備和后期的收尾工作量小，人工的勞動(dòng)強(qiáng)度也比較低，煤炭的回采效率高，經(jīng)濟(jì)性好。

但該采煤工藝在回采時(shí)極易混入大量的煤矸石，造成煤炭的雜質(zhì)率較高，極大影響了煤炭的商品經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此該采煤方案應(yīng)用的范圍較小。在充分分析目前常用的急斜煤層采煤工藝方案優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合急斜煤層開(kāi)采技術(shù)要求，為了大幅提高急斜煤層煤炭的開(kāi)采效率和經(jīng)濟(jì)性，提出了斜坡煤層柔性掩護(hù)開(kāi)采的工藝優(yōu)化方案。

二、斜坡煤層柔性掩護(hù)開(kāi)采的工藝優(yōu)化方案

1、工作面巷道布置方式優(yōu)化根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)，斜坡煤層柔性掩護(hù)開(kāi)采工作面的巷道布置時(shí)，改變傳統(tǒng)的沿煤層的走向進(jìn)行偽斜布置的方式，從+680m 的水平掘進(jìn)直到溜煤的斜坡到+800 m 的位置轉(zhuǎn)為水平，設(shè)置的偽斜坡的傾角約為23.4°，在巷道內(nèi)的兩段溜煤斜坡之間設(shè)置一個(gè)面長(zhǎng)為30m～40m 的短平面，這樣在同一個(gè)開(kāi)采區(qū)內(nèi)就可以同時(shí)布置2個(gè)以上的綜采面，極大地提高了對(duì)煤炭的開(kāi)采強(qiáng)度和開(kāi)采效率，優(yōu)化后巷道的布置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

為了提高煤炭的采掘效率，采用對(duì)整個(gè)工作面進(jìn)行整段打眼，一次性填裝炸藥，一次性起爆，使煤層的煤炭整段下落的煤炭回采工藝方案。

在該工藝方案中因需要在整段工作面進(jìn)行一次性打眼，同時(shí)產(chǎn)生的炮眼量多，因此在進(jìn)行填裝炸藥時(shí)容易造成在接茬位置的起爆雷管漏裝，影響最終的爆破效果，因此要在進(jìn)行填裝炸藥時(shí)，操作人員必須按各自劃分的工作區(qū)域，同向進(jìn)行炸藥的填裝，完成所負(fù)責(zé)區(qū)域的炸藥填裝后需逐個(gè)進(jìn)行檢查確認(rèn)。

由于整段起爆，雷管數(shù)量大、爆破的距離長(zhǎng)，需按指定的距離設(shè)置警戒聯(lián)絡(luò)人，在回撤人員時(shí)，處于上、下位置處的警戒人員和聯(lián)絡(luò)人員需要分別向上、向下進(jìn)行回撤人員，等到各警戒人員到達(dá)指定安全區(qū)域后，警戒聯(lián)絡(luò)人員再聯(lián)系起爆，確保起爆時(shí)的安全性。在工作面填裝起爆藥時(shí)，在靠近出煤眼的位置需要用1個(gè)雷管并需要將炮眼加深，避免后續(xù)起爆后的堵風(fēng)現(xiàn)象。

綜采工作面一次起爆工藝的炮眼的布置結(jié)構(gòu)如圖2所示，在巷道端部的炮眼的布置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

斜坡煤層柔性掩護(hù)開(kāi)采的工藝優(yōu)化方案與現(xiàn)有的斜坡煤層柔性掩護(hù)開(kāi)采方案相比，其綜采工作面使用全面一次性爆破的工藝方案，不會(huì)出現(xiàn)明顯的臺(tái)階波折，使掩護(hù)支架在巷道內(nèi)支撐掩護(hù)支架能夠承受相對(duì)較小的拉力，支架不易變形，能夠大幅提高掩護(hù)支架的使用壽命，同時(shí)也縮短了放炮的準(zhǔn)備時(shí)間，極大提高煤炭采掘工時(shí)的利用率。

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)目前煤炭生產(chǎn)企業(yè)常用的急斜煤層的開(kāi)采方案優(yōu)缺點(diǎn)的簡(jiǎn)介，根據(jù)急斜煤層煤炭開(kāi)采的實(shí)際要求和煤炭企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出了一種新的急斜煤層的開(kāi)采工藝方案，該方案主要是在現(xiàn)有的偽傾斜柔性掩護(hù)支架綜采法基礎(chǔ)上對(duì)其缺點(diǎn)針對(duì)性的提出了工作面布置方式優(yōu)化和煤炭回采工藝優(yōu)化方案，經(jīng)過(guò)該優(yōu)化后，經(jīng)實(shí)際計(jì)算，新建煤礦三采區(qū)40031隊(duì)煤炭的生產(chǎn)效率可提高 40.72%以上，減少了作業(yè)的準(zhǔn)備時(shí)間和人員數(shù)量，極大提高了班組的作業(yè)效率和人均月產(chǎn)量。

該新的急斜煤層開(kāi)采工藝方案的提出為解決現(xiàn)有急斜煤層煤炭開(kāi)采效率低下的難題提供了理論和技術(shù)支持，具有十分巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王衛(wèi)軍，侯朝炯，熊仁欽.急傾斜煤層放頂煤分段高度的合理確定[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20（3）：356.

[2]程玉武.急傾斜煤層俯偽斜走向長(zhǎng)壁采煤法的實(shí)踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2003（10）：31-32.

[3]王寧波.提高急傾斜綜放工作面水平分段高度的探討[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2007（B06）：41-43.