大傾角采煤技術的應用與推廣

（唐山開灤趙各莊礦業公司采煤一區，河北 唐山 063101）

大傾角采煤技術的應用與推廣

劉 棟

（唐山開灤趙各莊礦業公司采煤一區，河北 唐山 063101）

文章主要針對木城澗煤礦井下開采過程中，應用大傾角開采技術為實例，對大傾角開采技術要點要的闡述，以期望可以增加煤礦企業的采掘效率。

大傾角；采煤技術要點；支護方式

在煤礦井下采掘過程中，常因煤層具有一定的傾角，增加了原煤的采掘難度，降低了煤礦企業井下開采生產效率，因此對大傾角采煤技術的研究具有非常重要的經濟意義。

1 木城澗煤礦大傾角工程概述

木城澗煤礦是京煤集團最大的礦井，其每年可以產原煤總共可以達到約250 萬噸，在礦井的+ 450m 水平西四采區的二槽煤一壁向下順槽，采掘工作面處于偏北向斜南的方位，煤層的傾角約為12 °～23°，平均傾角為18°，區內小部分有小斷裂發育，并且該采區處有多條小斷層穿過，煤層處于700m 埋深處，礦井首次進行試驗綜合機械化掘進工作面。

同時，此礦井下煤層處的地質結構比較復雜，并在地層中夾雜有2 層的夾石結構層，厚度約為0m～ 0.2m，多為碳質粉砂巖。煤層的厚度變化差異大，煤厚2.0m～4.55m ，平均煤層厚度為3.6m，煤容重1182t/m3。在大傾角采掘過程中主要應用的設備布置如表1所示。

2 大傾角煤層地質條件開采的技術要點

近幾年，隨著我國煤礦井下采掘施工強度、開采深度的逐漸增加，以及采掘工作面所處的地質條件狀況越來越復雜，煤層的傾角越來越大，這就給煤礦井下的采掘工程的繼續施工造成了一定程度的難度。一般在大傾角煤層區，多采用綜掘采掘技術，在工作面采用走向長臂后退式，而在處理采空區則利用全部垮落法，加快煤層開采速率。

由于木城澗煤礦工程處于地質結構狀況比較復雜的京西門頭溝山區，地勢結構較復雜，結構層較混亂，煤層結構整體的穩定性較差，且井下煤層的厚度隨煤層走向變化較明顯，且在一處有巖石斷裂結構發育。如果采用炮采法進行煤層的采掘工作面，需要在煤層中布置的炮眼較多，這樣不僅造成工作點相對較分散，增加工作量，占用的人員較多，且給煤層采掘工作添加了一定的不安全因素，導致原煤采掘生產管理無法正常進行，并有可能在采掘工作中發生安全事故，導致礦井采掘工作面的生產效益較低，影響采掘進度，且采掘工作面無法實施大型機械化施工，這些很大程度上制約了煤礦企業的經濟效益。

為了提高煤礦企業的井下采掘生產效率，提高礦井內原煤的總產量，并減少礦井內采掘工人的工作強度，提高礦井采掘生產的安全性，木城澗煤礦的大傾角煤層選用綜掘采掘技術，其采掘優點：掘進尺速度快；礦井巷道結構整體穩定程度高，且巷道后期穩定性較易維護，保障了礦井采掘過程的安全性；采掘中順利穿過大傾角煤層，大大加快了煤礦企業的采掘速度，綜掘采掘技術普遍應用在大傾角復雜煤層采掘中

3 大傾角煤層巷道斷面及支護設計

3.1 巷道的斷面設計

綜合考慮本礦井采掘工作面煤層所處的大傾角煤層狀況、巷道頂層的巖石穩定狀況、巖石結構裂隙走向等基本的地質狀況，在保障原煤運輸設備布置合理的前提下，系統分析了各種巷道斷面的結構形式，并充分利用巷道斷面使用情況，最終選定為的采掘巷道基本走向為沿頂掘進，采掘巷道橫斷面寬高為400cm ×205cm。

3.2 巷道的支護設計

在煤礦采掘巷道內大傾角煤層處采用錨桿支護方式，研究發現，可以選用預應力錨桿支護、圍巖松動圈等，采用哪一方式進行工作面支護，主要是根據大傾角煤層頂板的冒落高度以及端面距的長度兩方面確定的。根據采掘經驗可知，冒落高度與端面距一般約1m，可以在塌冒部位進行鉆眼插鋼針，提高棚頂整體結構安全性。若在采掘煤層過程中發生大傾角采煤工作面處遇到局部厚煤層時，該處煤層上部比其它處的壓力大，將會對受壓板產生較大的壓力，明顯加快下沉速度等，頂板很容易出現冒頂危害事故。遇到上述問題的解決辦法是在局部厚煤層構造帶回采工作時，在巷道頂部的支護換成具有較大支撐力的支護設備，如采用支撐控制面積大、穩定性高、支撐強度高的構造帶兩側支護的方式，這樣很好的用局部充填法代替垮落法，從而大大提高了制成的穩定性，確保了煤礦采掘的穩定性。

在本工程大傾角煤層處的支護詳細數據：錨桿支護高度 H =120m，間距為a =1108cm，桿體直徑d=1713mm 。根據各個基本參數的計算，借鑒相關巷道錨桿支護的數據可確定錨桿支護的各個參數如下所示：

頂板錨桿形式：桿體用f18mm ×2000mm的高強螺紋鋼，蝶形托盤尺寸為120mm×120mm×10mm 的。錨桿鉆孔尺寸為f28mm，間距為1m。為了使得頂板錨桿具有聯合支護的功效，并設置12mm 鋼筋作為托梁。

巷道幫錨桿：根據巷道的基本特征，在巷道的兩側采用2m長的木錨桿，為了確保施工作業的順利進行，間距為1m，也 可取0.90m。選 用400mm×200mm ×50mm木托盤。

表1 大傾角采掘工作面主要機械設備布置信息

4 大傾角煤層采煤工藝

割煤：因為礦井巷道為全煤斷面進行開采的形式，因此在采煤工序時掘進機可以直接進刀割煤的方法進行割煤施工。同時，為了確保綜掘機在進行初刀割煤過程中設備可以迅速的達到穩定工作的狀態，綜掘機需要沿著巷道的底板由左向右的走向依次進行割煤采掘工序，當綜掘機到達巷道的右側以后，然后再改為由右向左的走向依次進行割煤，然后依次按照上述循環依次進行下去。

研究發現，采用這種進刀割煤走向的方法，可以有效的利用綜掘機割煤后留下的空間，空間頂部煤層將處于懸空的狀態，增大了頂部煤層的下垮力，從而在很大程度上減少了采掘機的功耗，且大大減少了巷道頂板的暴露時間，提高了錨桿支護的穩定性，有利于綜掘機的安全生產過程。

裝煤：裝煤操作主要由綜掘機的鏟板部來完成。

運煤：采掘下來的煤，先由綜掘機的刮板輸送機傳輸到綜掘機后邊的橋式轉載機，然后再將原煤放置在膠帶輸送機上，再運輸到透煤斜坡上，最后運送到煤倉進行儲存。

結語

綜上所述，在煤礦礦井大傾角煤層處，由于煤層的復雜地勢狀況，這就增加了煤層開采的工作難度，且增加了采掘工作中的不穩定因素。在本工程中，綜合考慮了礦井所處的地勢狀況，采用合適的巷道橫斷面、支護形式以及特殊的采掘技術，提高了作業環境的穩定性，加快了采掘進度，為煤礦企業的持續發展提供了保障。

[1]張士玉.大傾角采煤技術的應用與推廣[J].科技情報開發與經濟，2005（13）.

[2]賈維志.大傾角綜合機械化采煤技術[J].安徽科技，2010（05）.

[3]劉書文.大傾角、復雜地質條件綜合機械化采煤[A].第五屆全國煤炭工業生產一線青年技術創新文集[C]，2010.

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