急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化分析

（山西古交西山義城煤業(yè)有限責(zé)任公司 山西 030200）

引言

雖然我國(guó)對(duì)煤炭資源的消耗量相對(duì)于先前已經(jīng)有了明顯的下降，特別是隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的深度調(diào)整，其他方面的能源的消耗也在持續(xù)增加，但是煤炭資源作為我國(guó)戰(zhàn)略性安全能源的地位并沒(méi)有發(fā)生改變。當(dāng)前我國(guó)很多地區(qū)的煤礦已經(jīng)進(jìn)入到深井開(kāi)采階段，隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，開(kāi)采強(qiáng)度的不斷提升，對(duì)急傾斜煤層的開(kāi)采數(shù)量也在持續(xù)增加，全面對(duì)急傾斜煤層開(kāi)采方法進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)成為了必然。因此，對(duì)急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1.急傾斜煤層常用的開(kāi)采方法

急傾斜煤層在開(kāi)采時(shí)，由于受到眾多因素的影響，特別是開(kāi)采技術(shù)、地質(zhì)條件等方面的影響，探索形成了各種類(lèi)型的急傾斜煤層開(kāi)采方法，從當(dāng)前急傾斜煤層采煤方法來(lái)看，主要分為臺(tái)階式急傾斜煤層開(kāi)采方法、水平分層采煤法。在進(jìn)行具體采煤方式的選擇時(shí)，需要充分考慮急傾斜煤層的礦壓控制特點(diǎn)、巷道布置特點(diǎn)及采煤工藝種類(lèi)等因素。

2.急傾斜煤層開(kāi)采特點(diǎn)

首先，多數(shù)情況下急傾斜煤層整體的構(gòu)造較為復(fù)雜，包含有較多的褶皺與斷層，所以，一般煤層厚度變化也較大，因此，在開(kāi)采急傾斜煤層時(shí)，施工難度偏大，工藝較為復(fù)雜，也影響到整體煤礦的產(chǎn)能，因此，對(duì)于大型煤礦可選擇使用急傾斜煤層開(kāi)采工藝。

其次，急傾斜煤層包含有較大的傾角，因此，所采的煤炭資源自動(dòng)下滑傾向明顯，工作面裝運(yùn)工作簡(jiǎn)化明顯，但也帶來(lái)了較多的不安全因素，在下滑時(shí)，矸石、煤炭容易發(fā)生沖倒問(wèn)題，導(dǎo)致工作人員出現(xiàn)受傷問(wèn)題。

第三，急傾斜煤層開(kāi)采時(shí)，工作面支護(hù)難度相對(duì)較大，頂板壓力給支架徑向分力作用較小，但是沿著傾斜方向的壓力較大，在進(jìn)行煤層開(kāi)采時(shí)，底板、頂板整體受到的力的作用明顯，會(huì)出現(xiàn)沿著傾斜方向滑落垮塌的問(wèn)題，導(dǎo)致支架在外力的作用下，出現(xiàn)傾斜或者扭曲，影響到支架的穩(wěn)定性，在開(kāi)采時(shí)，需要重點(diǎn)給與考慮。

3.急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化措施

(1)臺(tái)階式急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化措施

在急傾斜煤層開(kāi)采過(guò)程中，常采用臺(tái)階式的方法進(jìn)行開(kāi)采，根據(jù)臺(tái)階布置的不同，可分為倒臺(tái)階、正臺(tái)階。見(jiàn)圖1所示。

圖1 倒臺(tái)階采煤示意圖

從倒臺(tái)階的開(kāi)采來(lái)看，一般情況下，工作面布置長(zhǎng)度在50m的范圍內(nèi)，臺(tái)階的長(zhǎng)度通常在15m左右，主要沿著傾斜方向進(jìn)行臺(tái)階的布置。為了保證通風(fēng)、煤炭運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)施工人員通行的需求，在設(shè)置最下面臺(tái)階時(shí)，通常情況下和上一個(gè)臺(tái)階之間形成5m左右的錯(cuò)距，同時(shí)，將臺(tái)階長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s短，一般縮短8m左右。從該種采煤方式來(lái)看，通風(fēng)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，巷道的布置也較為簡(jiǎn)單，所需要掘進(jìn)的巷道較少，回采率可以達(dá)到80%。特別是對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)。從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，可對(duì)其中相關(guān)的環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到更好的開(kāi)采效果。在具體實(shí)施時(shí)，可選擇使用爆破的方式進(jìn)行落煤，盡量避免使用風(fēng)鎬方式落煤。在爆破落煤時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取分段的方式進(jìn)行，防止出現(xiàn)爆破落煤量過(guò)大的問(wèn)題，太大的落煤量可能將運(yùn)輸機(jī)掩埋。在設(shè)置爆破參數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)有充足的依據(jù)，防止出現(xiàn)直接被破壞力沖倒的問(wèn)題發(fā)生。此外，選擇使用單體液壓支柱的方式，可較好增強(qiáng)回柱時(shí)的安全性，特別是相對(duì)金屬支柱可有明顯的改善效果。

(2)水平分層采煤法優(yōu)化措施

這種開(kāi)采方法，主要是通過(guò)將急傾斜煤層劃分為多個(gè)分層的方式進(jìn)行開(kāi)采，一般情況下煤層的厚度在2.5m左右，在回采巷道中，依次布置各個(gè)回采巷道，按照分層的順序進(jìn)行開(kāi)采。在對(duì)水平分層采煤法進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以根據(jù)對(duì)采空區(qū)處置方式的不同，將其分為不同類(lèi)型的開(kāi)采方式，具體為：下行垮落法、上行充填法，從當(dāng)前急傾斜煤層的開(kāi)采情況來(lái)看，選擇使用下行垮落法進(jìn)行開(kāi)采的方式較多。通常情況下，煤礦企業(yè)在選擇分層采煤法時(shí)，沿著傾斜方向，劃分為5到6個(gè)高度在15m左右的區(qū)段，對(duì)于具體厚度的選擇，可從煤礦企業(yè)內(nèi)使用的支架高度不同出發(fā)，一般選擇在2.5m左右。選擇使用下行垮落法對(duì)巷道進(jìn)行布置時(shí)，詳見(jiàn)圖2，對(duì)于水平分層煤層的厚度應(yīng)當(dāng)控制在10m范圍內(nèi)。

圖2 下行跨落采煤法的采區(qū)巷道布置系統(tǒng)

技術(shù)人員在第一區(qū)段進(jìn)行施工時(shí)，可以將區(qū)段運(yùn)輸巷與回風(fēng)平巷同時(shí)施工，聯(lián)絡(luò)巷道在間隔25m左右的位置布置一個(gè)聯(lián)絡(luò)巷，將兩條巷道貫通，這對(duì)于提升巷道掘進(jìn)效率較為明顯。在將回風(fēng)石門(mén)和區(qū)段平巷在采區(qū)邊界連通之后，可以形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)。施工技術(shù)人員沿著掘進(jìn)的方向，間隔5m左右的位置，可施工溜煤眼，通過(guò)溜煤眼將回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷之間打通。在完成第2個(gè)溜煤眼的施工后，可以通過(guò)在前溜煤眼和回風(fēng)平巷交叉的位置開(kāi)掘煤門(mén)的方式，形成回采工作面起點(diǎn)，開(kāi)始進(jìn)行回采施工。

沿著水平方向煤層的厚度是整個(gè)采煤工作面長(zhǎng)度，沿著徑向的方向，朝著采區(qū)邊界的方向進(jìn)行掘進(jìn)。同時(shí)，也可以采取回采工作直接從采區(qū)溜煤眼的位置到下個(gè)采區(qū)，這對(duì)于降低煤柱損失較為明顯。此外，為了確保通風(fēng)與溜煤工作在第一分層持續(xù)掘進(jìn)，施工人員應(yīng)當(dāng)將前方溜煤小眼及時(shí)掘進(jìn)出來(lái)，保證在分層工作面控頂距的范圍內(nèi)留出溜煤眼，這對(duì)于保證工作面通風(fēng)效果較為有效。

可選擇使用爆破法或者風(fēng)鎬的方式，將水平分層落煤全部處理干凈。若采煤工作面整體的長(zhǎng)度較短，一般可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工人員將散落煤塊鏟送到周邊的溜煤眼中。若煤層的厚度相對(duì)較大，可通過(guò)在煤層中間設(shè)置溜煤小眼的方式，或者設(shè)置分層平巷的形式，有效減少工人運(yùn)輸煤炭的時(shí)間。選擇使用該種采煤法時(shí)，應(yīng)盡量選擇使用單體液壓支柱，間隔設(shè)置在1m左右。工作面可設(shè)置6排液壓支柱進(jìn)行頂板的控制。還應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)假頂，材料選擇使用木板、金屬網(wǎng)等。主要考慮是，金屬網(wǎng)整體的材質(zhì)較為堅(jiān)硬，同時(shí)，鋪設(shè)完成之后，技術(shù)人員可多次重復(fù)使用，可較好提升回采的效率和質(zhì)量。

(3)加大對(duì)急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化的研究力度

從當(dāng)前急傾斜煤層在國(guó)內(nèi)煤礦內(nèi)的使用情況來(lái)看，對(duì)開(kāi)采方法進(jìn)行優(yōu)化并沒(méi)有一個(gè)固定的優(yōu)化方案，需要煤礦企業(yè)充分結(jié)合自身實(shí)際的開(kāi)采條件，采取針對(duì)性的優(yōu)化措施，推動(dòng)開(kāi)采質(zhì)量的提升。因此，煤礦企業(yè)若面臨較重的急傾斜煤層開(kāi)采任務(wù)，可在煤企內(nèi)形成急傾斜煤層開(kāi)采方案優(yōu)化專(zhuān)班，全面統(tǒng)籌研究分析急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化措施。同時(shí)，煤礦企業(yè)也可以通過(guò)與煤炭類(lèi)高校、科研院所等合作的方式，結(jié)合煤炭企業(yè)面臨的急傾斜煤層地質(zhì)特點(diǎn)及煤礦現(xiàn)有的開(kāi)采技術(shù)設(shè)備，成立科研項(xiàng)目進(jìn)行專(zhuān)題攻堅(jiān)，這對(duì)于急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化效果的提升有較明顯的作用。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，雖然國(guó)內(nèi)在進(jìn)行急傾斜煤層的開(kāi)采時(shí)，在很多方面已經(jīng)有了明顯的提升，但是由于急傾斜煤層所處地質(zhì)條件等方面存在的差異，開(kāi)采方法表現(xiàn)出千差萬(wàn)別，對(duì)開(kāi)采方法進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)成為了必然，因此，這就需要煤礦企業(yè)充分認(rèn)識(shí)到做好急傾斜煤層開(kāi)采方法優(yōu)化的重要性，充分結(jié)合煤礦實(shí)際的急傾斜煤層開(kāi)采方法特點(diǎn)，采取針對(duì)性的優(yōu)化措施，更好提升急傾斜煤層開(kāi)采質(zhì)量和效率。