礦井急傾斜薄煤層采煤技術探究

李康來 何 興

（昆明煤炭科學研究所，云南 昆明 650041)

1 煤礦不穩定型煤層的采煤方法

在生產實踐中，人們把厚度、傾角、夾矸厚度和層數變化大，斷層、褶曲、陷落柱發育，火成巖侵入嚴重，即煤層的地質構造復雜、煤層的賦存狀況不穩定、可采性時斷時續的煤層稱為不穩定型煤層。

開采不穩定型煤層的產量雖在全國原煤總產量中所占的比重并不大，但就一個礦區而言，開采不穩定型煤層卻是許多礦井經常遇到的實際問題。由于不穩定型煤層各具特征，對不穩定型煤層的開采，不可能只采用一種既能適合各種特征，又是統一通用的巷道布置形式和采煤方法。由此工程技術人員從長期的生產實踐中總結出不穩定型煤層開采的指導方法：①正確使用已掌握的地質勘探資料，要有分析，有保留地利用這些資料去指導開采設計和指揮生產。②加強礦井地質工作，從建井到礦井投產以后都要不間斷地收集地質資料。③采區巷道布置密度要恰當，過疏控制不住煤層，過密則提高掘進工程量增加成本。④采區巷道布置形式要與復雜的地質構造相適應。

2 煤礦礦井急傾斜薄煤層特征分析

急傾斜薄煤層屬于典型的不穩定型煤層。煤層傾角大于45°的為急傾斜煤層,對于薄煤層我國是指厚度在1.3m以下的煤層。急傾斜煤層因其傾角大，在開采技術上與緩傾斜及傾斜煤層相比有所不同：①急傾斜煤層采下的煤塊和冒落的矸石能自動下滑，可以簡化工作面上的裝運工作，但也容易砸傷人員、沖倒支架，給生產帶來不安全的因素。②急傾斜煤層的頂板壓力沿傾斜向下的分力較大，而垂直于工作面支架或煤柱上的分力比緩傾斜煤層要小。因此，頂底板都有可能往傾斜方向滑動，護巷煤柱容易片幫垮落，這就增加了回采和支護工作的復雜性。③急傾斜煤層因其傾角大，回采工作面的行人、運料、采煤等各項操作條件，都比較困難，必須采取有效的措施。④用于緩傾斜煤層沿底板運行的采煤機械，不適合用于開采急傾斜煤層。

3 急傾斜煤層采煤技術

急傾斜煤層采煤技術的巷道布置方式有：水平式布置方式、煤層內布置方式等。開采系統有：房柱式開采系統，長壁式開采系統，短壁式開采系統，鉆孔式開采系統等。落煤方法有：爆破法、截割加爆破法、機采法、水采法等。

在我國一些省市如：安徽、徐州、山西、貴州等地開采急傾斜煤層的礦井已有幾十個。由于地質賦存條件的差異，開采急傾斜煤層和開采賦存條件簡單的緩傾斜煤層在采煤方法上有著很大的差異。

以某煤礦為例：近年來礦井生產水平不斷往深部延伸，轉入深水平開采以后，煤層賦存條件發生了變化，基本上都是急傾斜薄煤層，原來設計的走向長壁式采煤法和中深孔爆破采煤法，已經不適合開采急傾斜薄煤層和安全生產的要求。為了能在不斷變化的地質條件中，找到一個能夠適應急傾斜薄煤層變化的巷道布置形式和采煤方法，工程技術人員對急傾斜薄煤層開采方法進行了深入的研究和改進，主要技術措施如下：

3.1 選定采煤方法

煤層的地質條件為：采區±0～43回采面位于±0水平，東至+50水平，西至±0水平，北至±0～43，南至斷面。煤層頂板為砂質泥巖，含黃鐵結核層。頂板較完整，但在回采過程中易垮落。底板為細粉砂巖，偶有發現一層厚為0.3m的偽底，底板較穩定?；夭擅婷簩雍穸?.7～0.8m，煤層傾角65°～70°，回采面斜長65m，煤質較硬。煤系地層地質構造發育，回采面推進中常遇到小斷層和小錯動地層。在此地質條件下，原設計的斜坡中孔采煤法不適應開采該煤層，需重新制定采煤方案，結合煤礦開采技術水平以及經濟成本因素，決定采用偽傾斜斜坡短壁新采煤方法。

3.2 確定開采技術參數

工作面開采技術參數，需根據偽傾斜斜坡短壁采煤法的技術特點而定。偽傾斜斜坡短壁采煤法的采面各項技術要求較嚴格，開采時需要布置較多的順槽，增加了斜坡巷道的掘進工程量。短壁開采法需布置的炮眼數較多，在炮眼設計上如：炮眼布置炮眼裝藥量、裝藥方式及炮泥填充方式等技術參數，都需重新設計和調整。在對多種采煤方法及經濟技術指標進行比較后，決定采用偽傾斜開順槽方式。即工作面主斜坡沿煤層偽傾斜22°～23°布置，掘進到工作面邊界止，再在主斜坡上間隔20m～30沿煤層偽傾斜22°掘若干條分斜坡到邊界止?；夭蓵r由分斜坡自上往下逐段用偽傾斜短壁采煤法進行回采，在第一分斜坡回采時，應及時掘出第二分斜坡，以保證回采的連續性。

3.3 回采工藝技術管理

偽傾斜斜坡短壁采煤法的工藝特點是：要求各工序銜接緊湊，并能實行平行作業。偽斜短壁回采工藝中最關鍵的工序是支護和出煤，這二項工序也是耗時最多的環節。因此要盡可能創造條件，在煤礦安全規程允許的范圍下實現平行作業，則能縮短循環作業時間。在勞動組織上根據工序平行作業的特點，設計好每個工序的作業時間，工序質量要求等，各工序作業既要明確分工又要相互協作，按照正規循環作業圖表的要求保質保量完成循環。

技術管理的核心是確保正規循環作業和頂板管理，編制能適應煤層地質條件和斜坡短壁采煤法的循環作業圖表，其要點在于突出支護和出煤主要環節，盡量安排好平行作業的工序，并能保證正規循環作業的實施。

3.4 安全技術措施

偽傾斜斜坡短壁回采工作面采用點柱支護及木板背幫，能有效地控制頂、底板和上煤幫。采面放炮后，即進行超前支護，與中孔采煤法比較，突出了控頂和護幫的安全性。中孔采煤法爆破后容易出現堵煤、壓煤現象，爆破后因空間小不易操作，工人容易違章進入采空區，造成不安全因素。采用斜坡短壁偽傾斜回采，采空區面積采用分區式管理，可使采空（控頂）面積縮小，減少了采空區特殊支護的數量，降低了坑木消耗?；夭擅尜|量安全管理也是關鍵一環。為此每班均設立質檢人員進行自檢和互檢，特別是支護和頂板管理方面，確保支護質量的同時對不合格的支護和損壞的支架進行整修，消除不安全的隱患。

3.5 煤炭質量和火工材料管理

為保證煤炭質量降低毛煤含矸率，對工作面爆破崩落下來的煤和冒落矸石混雜在一起的現象，采取在工作面直接揀矸的方法，矸石堆放在工作面采空區處。此做法既能解決煤與矸石混運出去的現象，還能提高毛煤出井質量?；鸸げ牧舷姆矫嬉餐滑F其優勢。與中孔采煤法相比，炮眼利用率高，火工材料消耗少，可下降火工材料消耗11個百分點之多，大大降低了工作面直接生產成本。

4 結語

4.1 采用偽傾斜斜坡短壁采煤法，不但平均月產量達到了設計標準，還可提高回采面的單產水平，促進了采煤工作面的質量標準化管理。

4.2 解決急傾斜薄煤層開采過程中容易丟煤壓煤的問題，提高了煤炭資源的回收率，工作面回采率提高了3個百分點，從而延長了采區服務年限和礦井生產年限。

4.3 對爆破方式進行了改進，降低了火工材料消耗，節約了生產成本。

4.4 由于改進了頂板管理方式，進而提高生產安全系數，保障了工人安全生產。

綜上表明，在不穩定型急傾斜煤層中采用偽傾斜斜坡短壁采煤法，能較好地解決急傾斜薄煤層開采的技術難題，收到明顯的經濟效益。

[1]劉棟.不穩定煤層的爆破采煤[J].煤炭技術，2008（7）：78.

[2]趙景鏞.不穩定煤層開采方法[M].徐州：中國礦大學出版社，1992：1-2.

[3]徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出社，1999：141.

[4]林紹華，劉永勝，徐穎，等.復雜型急傾斜煤層的采技術[J].煤炭技術，2008（11）：35.