斜切分層采煤法在開采極不穩定煤層中的應用

文/陳新華

極不穩定煤層的開采，歷來是采礦工程技術人員的棘手難題，到目前為止，仍未有科學完善的采煤方法，其主要原因是由于地質條件無規律的千變萬化，難以掌握。湘煤集團街洞煤礦實踐表明，斜切分層采煤法開采極不穩定煤層是比較科學和先進的一種采煤方法。

一、極不穩定煤層的表現特征

極不穩定煤層，在“礦井地質規程中”按煤層厚度已經有了明確的定義，但具體表現特征也不盡一致。就街洞礦區而言有如下特征：煤層產狀變化復雜。煤層沿傾斜和走向方向上，各種褶曲層出不窮，并急驟頻繁的變化，其褶曲幅度由幾米到幾十米不等。各種斷層相互交叉密布，特別是中小型斷層分布更為廣泛，且相互切割，斷距大小不等。煤層厚度由薄變到中厚及厚煤層，由0.3米到幾十米，甚至分叉、尖滅。煤層夾矸經常出現，其夾矸厚度由零到幾米、十幾米不等。

二、斜切分層采煤方法概述及工藝特性

1.斜切分層采煤方法簡述

斜切分層采煤法是由水平分層采煤法演變而來的，斜切分層可以沿煤層走向、傾向或斜交于煤層走向和傾向而切割煤體，這里所說的是街洞礦區現行的煤層傾向切割而形成的工作面，即由煤層頂板向煤層底板按25°左右的坡度向上開掘工作面。

2.斜切分層采煤法巷道布置及采煤工藝

（1）布置方法。以采區軌道上山開掘中間區段石門，由區段石門距煤層底板20m～30m左右開掘底板區段運輸巷，然后在底板巷道內每隔50m左右揭煤層過煤門，在煤層內靠煤層頂板掘小階段溜煤上山，貫通上一小階段石門。在溜煤上山內沿煤層頂板和底板，按平均25°的斜切坡度布置工作面的運道和回風道。要在2個小階段石門以及通風、運料、運煤等系統形成后才能進行回采。煤層厚度在8m以上的工作面布置雙出口，8m以下的用單出口回采，溜煤上山頂板坡度超過45°以上以“之”字形上山布置，若坡度變緩，煤不能自溜，可鋪設電溜子運輸，靠軌道上山位置，第1個小石門內應補掘底板上山，作為采區的回風上山。

（2）采煤工藝。采煤工藝基本上與壁式工作面相同，落煤為電煤鉆打眼放炮，工作面煤炭利用溜槽自溜入設在運道的電溜子內，竹板網橫豎搭接鋪設人工假頂。運道、回風道支架可使用工字鋼金屬支架架設梯形棚子，單體液壓支柱配π型梁抬中邊櫨加固，采面采用單體液壓支柱配π型梁支護，沿傾斜方面每2m抬櫨加強支護。使用回柱器或回柱絞車回柱放頂。

3.斜切分層采煤法的優點

斜切分層采煤法開采極不穩定煤層是一個比較先進的采煤方法，與其他采煤方法，特別是與水平分層采煤法相比具有以下優點：

（1）適應性強。在極不穩定煤層中，不管煤層是以什么形態出現，根據多年的使用實踐，證明斜切分層采煤法是一種經濟合理、技術較先進、安全可靠的采煤方法。

（2）因為在斜長超過10m可以布置雙出口，實現全負壓通風，工作面能實現煤炭自溜，減少了繁重的拖煤和扒煤工作，改善了勞動條件，降低了勞動強度，提高了勞動生產效率。

（3）資源回收率高，工作面可達90%以上。

4.存在的問題及處理方法

（1）在煤層變薄、傾角變陡會出現單出口回采。一是工作面長度等于或小于運道寬度時，只出現掘進，不出現回采；二是工作面長度小于10m大于運道寬度。必須進行回采，即單出口回采，單出口回采的主要問題是安全生產，主要是頂板，因為回采工作面和巷道的空間位置處于上分層已采的采空區下的應力降壓區，工作面頂板及周圍的應力變化也處于衰減時間，所以工作面和巷道受壓狀況良好，因此，只要堅持鋪好底、注透水、搞好工程質量，加強對單出口巷道的維護修理，確保后路暢通，頂板事故和關人事故是可以避免的。

（2）由于極不穩定煤層頂、底板沿走向多變，煤層厚度不一致，分層采煤工作面要保持一定的角度不變。可以采取調整上、下出口處工作面的坡度和兩個溜煤上山之間回風道的位置來實現，工作面沿著一致的傾角開采。

（3）當煤層沿傾向局部出現倒轉褶曲或分叉時，應該遵照開采程序調換開采位置，否則將會破壞部分煤層。

（4）分層工作面推進到回風石門口時，為保持上行風靠石門口的溜煤上山，應以臥底修理或沿空溜道加以保護。

三、應用斜切分層采煤法必須認真做好的幾項工作

任何一種先進的采煤方法能否體現它的先進性，關鍵在于現場的安全生產技術管理，因此要應用斜切分層采煤法必須有一套完整的安全技術措施、組織措施和安全生產管理制度，保證按設計施工，實現正規作業。必須做好以下幾項主要工作。

1.切實加強礦井地質工作

因為礦井地質工作是一項重要的基礎工作，僅僅依靠原有的勘探資料遠遠滿足不了現在生產需要，因此地質和采礦工程技術人員都有責任將采掘工程揭露出來大量的地質資料進行及時、完整、準確的收集整理，為安全生產提供可靠的資料保證。

2.加強生產管理

斜切分層采煤法在生產管理上是比較復雜的，工程施工時必須按設計施工，如實際發生變化，采礦工程技術人員應及時修改設計方案。在工序上要抓好鋪底灑水工作，形成良好的再生頂板，創造良好的生產環境和勞動條件，始終不懈地抓好工程質量，確保正規作業。

3.規范技術管理

采礦工程技術人員要認真做好采區和工作面的設計，編制好結合實際且有針對性的作業規程和安全技術措施來指導現場施工；采礦技術員要經常深入井下，深入現場，切實掌握好采掘工作面的進度，地質變化等情況，及時發現生產過程中出現的各種問題，并及時解決。

四、結語

綜上所述，斜切分層采煤方法在極不穩定煤層中的應用具有適應性強、勞動條件好、回收率高等優點，是在生產過程中逐步發展而形成的，其不足之處也將會在生產過程中不斷加以改進，因此在條件許可的情況下可以推廣使用。