開采4～8?m急傾斜單一煤層采煤方法

張崇禮　薛風

摘 要：急傾斜煤層賦存條件復雜，開采難度大，原采用的采煤方法有巷放式、偽斜柔性掩護支架式、倉儲式等方法，其中巷放式、倉儲式已是國家禁止采用的采煤方法。針對4～8 m急傾斜單一厚煤層開采方法一直以來都沒有得到很好解決，也是制約著此類煤礦安全生產的一個主要因素。為此本文介紹一種“ZF3200/17.5/27F型放頂煤液壓支架”，經現場工業性試驗及應用證明，可以比較好地解決開采4～8 m急傾斜煤層。同時體現出工作效率高、工作面支護條件好，安全可靠、工人勞動強度低、推進速度快、對煤層厚度變化適應性強等優點。

關鍵詞：4～8 m急傾斜煤層 放頂煤液壓支架 工作面開采方法 工業性試驗及應用

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

1 急傾斜煤層通常采用的采煤方法

急傾斜特厚煤層國內外一般采用水平分段放頂煤采煤方法，急傾斜厚煤層一般采用偽斜柔性掩護支架采煤法，但對于煤層厚度介于厚及特厚之間的急傾斜厚-特厚煤層開采在國內外還是一個難題，至今沒有比較成熟的采煤方法。原采用的采煤方法有巷放式、偽斜柔性掩護支架采煤法、倉儲式等方法。

巷放式采煤方法是較原始的采煤方法，一般沿煤層走向僅布置一條獨頭巷道，回采時，在巷道內由里向外后退回收，由于生產系統不完善，只能采用局扇供風。為了提高資源回收率，一般需要人員進入老空打眼放炮，極不安全，是國家禁止采用的采煤方法之一。

偽斜柔性掩護支架采煤方法是工作面沿煤層偽斜布置，用一定結構形式的掩護支架，將回采工作面空間與采空區冒落的矸石分開，使之不受冒落巖石的影響，隨著回采工作面推進，掩護支架在其自重和冒落巖石的作用下，緊隨工作面下放，采煤工作在掩護支架下進行。該采煤方法由于工作面作業空間小，作業環境差，工作面工效低，工人勞動強度大，厚度變化較大時，易丟煤，煤層傾角較緩時支架下放困難等缺陷，僅適用于煤厚為2～6.0 m，煤層傾角在45 °以上急傾斜煤層。

在煤層厚度10 m以上的急傾斜煤層中，成功的推廣了水平分段采煤方法。但在厚度4～8 m的煤層，因為在同一個水平中不能布置工作面進風和回風兩條順槽因而無法推廣上述采煤方法。

為解決厚度10 m以下近距離急傾斜煤層群的采煤方法問題，烏魯木齊礦業集團公司與西安科技大學完成了“烏魯木齊礦區急傾斜近距離煤層水平分段輕型液壓支架放頂煤開采”技術研究和試驗。項目在兩個鄰近煤層中分別布置進風巷和回風巷，采用水平分段、聯合布置、聯合開采工藝和輕型液壓支架支護，采用20 m大段高放頂煤開采。對煤層賦存為急傾斜4～8 m厚單一煤層，不具備“近距離煤層”的條件，因此新疆中煤礦山設備制造維修有限公司聯合煤炭科學研究總院天地科技公司開采研究院共同研制了“ZF3200/17.5/27F型放頂煤液壓支架”。該產品已獲得專利，而且已經在新疆的幾個礦井開始投入使用。

3 開采4～8 m急斜煤層放頂煤工作面巷道布置

水平分段液壓支架巷道放頂煤采煤方法的特點是：在采區內，將同一個煤層沿傾向劃分為分段高10 m的區段，每個區段上部沿煤層走向布置工作面回風平巷，在區段下部沿煤層走向布置工作面運輸平巷。在采區邊界處，布置工作面切眼，溝通運輸平巷和回風平巷，構成工作面生產系統。正常回采時上下巷道之間每隔6 m采用穿孔機掘通風眼一個，其中每間隔30 m將通風眼擴大成為通風行人眼，作為工作面一個安全出口，運輸巷作為工作面另一安全出口。采用由礦山壓力和支架初撐力相互作用及預裂爆破法松動上部煤體，運輸平巷端部放頂煤支架放煤，再通過刮板輸送機和皮帶連續運出。工作面通風采用局部通風機壓入式通風和通風鉆孔全負壓通風相結合，由運輸巷-通風眼-回風巷構成工作面“U”型通風系統。

待擴巷操作完成時，以后支架為支撐，前支架移架600 mm，為防止前后支架中間頂部有空隙漏煤，頂梁上加有掩護蓋板。為適應煤層厚度的變化，支架頂梁上邊兩側加有掩護梁，可依據巷道空間尺寸起掩護作用。

放頂煤時，以前部支架為支撐拖拉后部支架移架600 mm，形成放煤步距，巷道上方煤體將垮落在支架上方，通過支架后部尾梁的開啟將煤放落到刮板運輸機上運出。工作面推進同時，頂煤不斷垮落，實現擴巷-移架-放煤-運輸的連續作業程序。

5 工業性試驗

在此發明之前，一直采用偽傾斜柔性掩護支架、水平分層懸移支架放頂煤，但在實際操作中，這種方法卻存在著很多的缺點，尤其資源回收率低，給國家的礦物資產帶來了不必要的浪費，所以還沒有一臺可以滿足4～8 m煤層的水平分層開采的機器設備。

2008年至2009年在新疆巴里坤明鑫煤炭公司混合斜井進行了近一年的工業性試驗。本次采煤方法改革試驗采用水平分段放頂煤（見圖1），初期采用懸移支架支護，后期改用F3200/17.5/27F型放頂煤液壓支架。

試驗工作面基本情況：

（1）該工作面B2煤層厚度4.5～8.0 m，煤厚變化較大，結構比較復雜，為較穩定煤層。

（2）煤層傾角55～75 °，走向上自西向東略陡特點。

（3）礦井瓦斯等級鑒定屬低瓦斯礦井，B2煤層為低瓦斯煤層。

（4）煤塵具有爆炸危險性。

（5）煤層屬不易自燃煤層。

該方案分段高10 m，開幫高度2.5 m，放頂煤高度7.5 m，工作面煤炭采用刮板機運輸。工作面采用全負壓通風和局部通風機相結合的方式。結合巴里坤明鑫煤炭公司混合斜井已有采區巷道布置，設計采用“水平分段放頂煤采煤法”，其巷道布置、回采工藝基本符合礦井實際，具有回采工藝簡單、易操作、安全性較好、便于管理、勞動強度低、作業環境好、巷道掘進率低等優點。通過井下差不多一年的工作試驗考察來看，回采工作面月產量、回采率和安全性等主要經濟技術指標達到設計指標。

以后該型支架又陸續在新疆生產建設兵團農十三師紅山煤業總廠煤礦、新疆托克遜縣龍泉煤礦、鄯善縣七克臺鄉第二煤礦等煤礦的應用，得到了一致的好評，并且在使用期間沒有因為支架而導致的事故，獲得了廣大用戶的認可。

參考文獻

[1] 薛風，梁暉勇，劉向前.開采4～8 m急傾斜煤層新型放頂煤自移式液壓支架[J].煤礦機械，2011，32（8）：146-147.

[2] 薛風.開采4～8 m急傾斜煤層運輸設備選型及布置方案探討[J].煤礦機械，2011，32（12）：104-105.

[3] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2004.

[4] 謝錫純.礦山機械與設備[M].徐州：中國礦業大學出版社，2000.