急倾斜煤层采煤方法研究

急倾斜煤层采煤方法研究

王石云

泸西县煤炭工业管理局652499

摘要：在急倾斜煤层的开采中，受到煤层倾角以及厚度等因素的影响，采煤方法的选择与其他煤层存在一定的差异。本文在分析急倾斜煤层开采存在的主要问题的基础之上，研究急倾斜煤层的采煤方法。

关键词：急倾斜煤层；开采问题；采煤方法

采煤方法与煤层埋藏地质条件之间有着极为密切的关系，在选择开采方法时，需要考虑到煤层厚度、煤层倾角、煤层埋藏深度、地质构造、围岩性质、瓦斯含量、自然发火性质以及水文条件等诸多地质因素。我国煤炭储量居世界第三，其中急倾斜煤层的分布较为广泛。就急倾斜煤层的开采条件来看，地质条件差异较大，煤层产状较为复杂，煤层厚度与煤层倾角变化不一，受到构造运动的影响，煤层及其围岩的稳定性与完整性被破坏，节理裂隙发育，断层较多，煤层较破碎。基于此，急倾斜煤层的开采方法一直是煤层开采技术研究的难点与热点，在这一过程中，急倾斜煤层的开采方法经历了数次调整。但就现阶段急倾斜煤层的开采方法而言，尚且存在一些不足。

1急倾斜煤层开采存在的主要问题

就急倾斜煤层开采的效益来看，现阶段我国急倾斜煤层的采出率相对较低，尤其是南方部分急倾斜开采矿井，煤炭损失率较高，严重影响了煤矿开采的效益。在进行开采工作面的准备中，为了保证工作面生产的作业安全，通常需要掘进的煤岩巷道较多，在一定程度上提高了煤层开采准备工作的难度，增加了生产成本，进而影响到煤矿开采的效益。此外，急倾斜煤层开采的机械化程度普遍较低，加上煤层地质分布以及生产工艺的限制，导致工作面的生产效率较低，常达不到设计的要求。

就急倾斜煤层开采的安全状况来看，急倾斜煤层的坡度较大，较大的开采坡度使得整个煤层开采的难度大大提升，在巷道布置中，巷道的倾斜角度一般较大，加上煤矸石或者机械设备下滑等易发事故，急倾斜煤层开采的安全状况较差。急倾斜煤层的顶板自稳能力较差，可能出现工作面冒顶、片帮、支架倾倒等问题，对工作面的安全生产构成威胁。在通风问题上，急倾斜煤层采区工作面的通风网络相对较为复杂，导致通风阻力较大，进而影响到整个工作面的空气质量以及通风效率，给工作面的作业人员以及机械设备带来巨大伤害。

因此，就目前急倾斜煤层的开采问题来看，提高急倾斜煤层的经济效益，改善煤层开采的安全状况，是急倾斜煤层采煤方法研究的重要目标。

2急倾斜煤层的采煤方法

2.1柔性掩护支架采煤法

柔性掩护支架采煤法是我国急倾斜煤层开采的主要方法之一，在徐州、淮南、开滦以及广东、四川等地均有应用。掩护支架采煤法是在急倾斜煤层的回采工作面布置特殊支架，将工作面与采空区之间进行有效的隔离，作业人员在支架的掩护下进行回采。此种采煤法的工作面沿走向推进，减少了溜眼与其他巷道的掘进量，具备走向长壁采煤系统的优势；掩护支架的装拆工作与工作面回采不冲突，缩短了生产的准备时间；25°左右的伪斜工作面使得工作面的作业更加安全可靠；简化了顶板的管理工作；掩护支架可多次回收利用，降低了生产的成本以及材料消耗。但柔性掩护支架采煤法也存在一定的缺陷，如对煤层厚度以及倾角变化的适应性差，要求煤层赋存较为稳定，机械化回采难以实现，拆装支架劳动强度大等。

2.2水平分段放顶煤采煤法

水平分段放顶煤采煤法由水平分层下行垮落法演变而来，适用于煤层倾角45°以上、煤层厚度20m以上的煤层。应用水平分段放顶煤采煤法，先对分段下部的2m左右煤层进行普通开采，上部煤层的开采则采用放顶煤的方法完成。基于水平分层、斜切分层下行垮落采煤法的突出问题——巷道掘进率高、机械化程度低，水平分段放顶煤采煤法得以推广应用。根据急倾斜煤层厚度的不同，水平分段放顶煤采煤法在支架选择与分段厚度的选择上也存在一定的差异。

应用此种采煤方法，能够大幅度提升产量，具有较高的机械化程度，可实现集中生产，相较于其他急倾斜煤层的采煤方法，水平分段放顶煤的煤巷掘进率大大降低，同时提高了矿井生产效率。但此种方法存在一定的缺陷，如对煤层厚度的适应性不强，初期需要综采机械设备的投入，投资相对较大，综采机械设备的安装以及搬运相对困难，作业中煤尘大，可对作业人员的健康与生产的安全造成较大损害等。

2.3巷道放顶煤采煤法

巷道放顶煤采煤法在实践过程中取得了较好的效果，是急倾斜中厚煤层开采的主要方法之一。应用巷道放顶煤采煤法，在采区内沿倾斜方向以一定标高划分若干区段，标高一般为15-30m，在各区段下部布置放煤巷道，两端分别与采区内的进风系统与回风系统相连，从而构成全风压通风系统。巷道放顶煤采煤法综合了急倾斜煤层沿空留巷理论以及放顶煤开采理论。在放顶煤采煤工艺中，回采工序大致可以分为破煤、放煤、运煤，整个工艺较为简单，规避了对采空区的支护以及顶板的管理。

放顶煤工艺中顶煤的破碎以及下放是关键技术之一，在初采阶段，利用煤体自重、矿山压力、适当爆破等动力的作用为正常回采做好准备，根据煤层的软硬程度决定回采的方式，在爆破后视情况进行放煤，放煤顺序为放煤巷道内逆着风流方向后退式依次放顶煤。为保证顶煤的回收率，各放煤口需要严格控制出煤量。放出的顶煤通过巷道内运输机完成运输。在正常回采阶段，只有放煤与运煤两道工序，当放煤量达到65%左右时正常回采即结束，进入终采阶段。终采阶段需要放完剩余顶煤，放煤结束即封闭放煤口，回撤巷道支架以及运输机等。

巷道放顶煤采煤法对巷道坡度、断面无严格要求，适应性较高，且无需大型的采煤机械设备，适用于地质构造复杂、厚度变化大的急倾斜中厚煤层。

3急倾斜煤层采煤方法的优化

回顾急倾斜煤层采煤方法的发展，我国的急倾斜煤层开采大致朝着缓倾斜煤层工作面布置、借助煤层垮落特点设计开采方法的方向发展。就现阶段急倾斜煤层开采的主要问题来看，采煤方法的优化可从巷道布置、顶板管理、开采效率等方面着手进行。以圭山矿区为例，煤层倾角与煤层厚度变化较大，局部出现地层倒转，顶板破碎，断层裂隙发育。俯伪斜柔性掩护支架采煤法难以实现，而斜坡采煤法则能较好的适宜圭山矿区的开采。

考虑到急倾斜煤层巷道布置受限、采区产能较低的情况，在划分采区时，可适当增加采取的阶段垂高以及走向长度，在保证回采安全的同时尽可能实现采区的全负压通风，考虑煤层垮落的特点设计采煤工艺，以减少大倾角巷道的数量，降低巷道的掘进率，降低工作面准备阶段的难度。

在急倾斜煤层工作面的开采中，应力主要集中于铅锤方向与沿层面，可以戴帽点柱的方式加强支护，合理分配点柱排间距以减小控顶距离。考虑顶板稳定性以及工作面的落煤效果，在工作面生产初期，可从放煤口打深孔进行松动爆破，第一轮放煤后采动压力出现，初步成形的采动空间的附近的煤体开始破碎、下落，更有利于后续的回采。爆破时选择毫秒爆破技术，可降低顶板扰动。

开采技术的落后与生产组织管理的不足是导致开采效率偏低的重要影响因素。因此，在开采的过程中，应结合矿井条件引进先进的开采技术与机械设备，提升煤层开采的机械化程度。另一方面，结合相关的管理办法优化生产组织管理，使得各个环节能够有效协作，保证生产开采过程的安全与高效。

4结语

针对急倾斜煤层的采煤方法，一直是研究的热点与难点。在研究与实践的过程中，急倾斜煤层开采工艺得以不断的改进与完善。但受到急倾斜煤层地质条件的影响，急倾斜煤层的开采尚存在机械化程度低、开采效率低、安全状况较差等问题，仍然需要煤矿企业在矿井生产的过程中，结合矿井开采工艺与地质条件，对采煤方法进行有效的优化，以实现矿井生产的安全、高效。

参考文献：

[1]熊庆.急倾斜采煤方法研究[J].科学技术创新，2017（32）：192-193.

[2]徐慧.急倾斜煤层采煤方法探析[J].能源与节能，2017（9）：62-63.

[3]王海峰.急倾斜厚煤层采煤方法的优化研究[J].能源技术与管理，2017，42（6）：93-94.