我國急傾斜煤層開采方法應用現(xiàn)狀

摘要：本文介紹了當前我國急傾斜煤層開采的四種主要模式及其開采現(xiàn)狀，對急傾斜煤層開采存在的主要問題進行了分析，提出了相應的提高單產能力的方法。

關鍵詞：急傾斜煤層 走向長壁采煤法 水平分段放頂煤

1 概況

急傾斜煤層是指煤層傾角在45度以上的煤層，根據(jù)煤層厚煤的不同，急傾斜煤層也可分為薄煤層、中厚煤層和特厚煤層[1]。

在我國煤炭探明儲量和年產量中，急傾斜煤層所占比例不到5%，但在新疆、青海、甘肅等邊遠地區(qū)和四川、貴州、海南、福建等而言缺煤地區(qū)的產量中占有相當比重，對這些省區(qū)經濟發(fā)展有重要作用[2]。據(jù)2000年統(tǒng)計，國有重點煤礦開采急傾斜煤層的礦井數(shù)占17%，產量僅占3.88%[3]，屬于難采煤層[4]。

2 急傾斜煤層主要采煤法應用現(xiàn)狀

解放前，我國急傾斜厚煤層主要采用“高落式”和“殘柱式”等落后的柱式體系采煤法，經過幾十年的發(fā)展，已經形成了一些以高產高效為特點的現(xiàn)代化急傾斜煤層采煤法。總體而言，我國當前急傾斜煤層采煤法主要形成了以下四種模式。

2.1 掩護支架采煤法

掩護支架采煤法巷道布置系統(tǒng)與走向長壁采煤法一樣，采場沿傾斜（偽斜）方向布置，沿走向推進，利用掩護支架把工作空間與采空區(qū)隔開，簡化了頂板管理內容，為安全生產創(chuàng)造了良好的條件。掩護支架采煤法通常采用爆破落煤，為了減輕勞動強度，通常采場煤炭自溜運輸，該采煤法是2～6m厚穩(wěn)定煤層的主要采煤法。

掩護支架采煤法可以分為真傾斜掩護支架采煤法和偽傾斜掩護支架采煤法。其中偽傾斜掩護支架采煤法應用比較多。雖然勞動強度大，但該采煤法依然是我國當前2～6m厚穩(wěn)定急傾斜煤層的最主要采煤法，其單產能力一般不超過30萬噸。

2.2 斜坡采煤法

斜坡采煤法是在急傾斜煤層中布置成組的偽傾斜巷道（即斜坡或回采斜坡），把煤層切割成許多斜形條帶，形成采場，采落的煤經過斜巷自溜到裝車站或煤倉（或溜煤眼），在采區(qū)內形成從掘到采連續(xù)的無動力運輸。這種方法的主要優(yōu)點是產量、回采工效比較高，成本低，工藝方式簡單。主要缺點是：①回采率低；②采場難以實現(xiàn)全負壓通風；③材料運輸及回柱作業(yè)難度大；④煤矸混雜，會影響煤質。因此，該采煤方法一般只用于無自然發(fā)火傾向和低瓦斯的不穩(wěn)定急傾斜煤層。

由于斜坡采煤法可實現(xiàn)采場中多點生產，單工作面產能大，雖然其機械化程度不高，但仍在我國中、大型礦井有較多使用。

2.3 走向長壁采煤法

急傾斜煤層走向長壁采煤法與緩傾斜煤層布置方式一樣，即沿煤層傾斜方向布置采場（通常采用偽斜布置），沿走向在采場的上、下部分別布置回風平巷和運輸平巷，后退式開采，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上（下）山推進，可用于中厚及以下煤層的開采。走向長壁采煤法主要包括：倒臺階采煤法、俯偽斜走向長壁分段水平密集支柱采煤法、普通機械化走向長壁采煤法和綜合機械化走向長壁采煤法等。由于采場傾角大，給工作面設備運行帶來了一系列困難，需要采取設備防倒、滑等安全技術措施。

經過幾十年的發(fā)展，尤其是2010年以來，我國急傾斜煤層走向長壁采煤法得到了飛速發(fā)展，大大提高了走向長壁綜合機械化開采適用范圍，提高了工作面單產能力。目前，我國已經在煤層傾角不超過50度的中厚煤層中成功應用了綜采機械化開采，達到了單面年產60萬噸的能力。此外，我國還在急傾斜煤層中試用走向長壁放頂煤采煤法，以進一步提高工作面的單產能力。

2.4 水平分段放頂煤采煤法

水平分段放頂煤采煤法是水平分層采煤法的一種特殊形式。水平分層采煤法是將煤層沿水平面劃分成幾個分層，在每一分層中沿煤層頂、底板各布置一條平巷，并與直接兩平巷形成的采場共同組成工作面巷道系統(tǒng)，沿煤層走向推進。該采煤法與走向長壁采煤法的區(qū)別是水平分層采煤法的兩條平巷分別沿煤層的頂板和底板布置，采場水平布置。

除水平分層以外，該采煤法還可采用斜切分層方式；另外，為了提高采場的生產能力，通常采用加大分層厚度的辦法，采用放頂煤工藝生產，即采用水平分段放頂煤采煤法，該采煤法是大于25m厚急傾斜煤層的主要采煤方法。

水平分段放頂煤采煤法可大大提高急傾斜煤層開采的機械化程度，條件適宜時最常采用的采煤法之一，當煤層厚度大于35m時，該采煤法可實現(xiàn)單面年產50萬噸。

3 急傾斜煤層開采的主要問題

3.1 機械化程度低，工人勞動強度大

受煤層賦存條件的限制，急傾斜煤層難以布置大型機械化設備（水平分段放頂煤采煤方法除外），而且，急傾斜煤層的大部分巷道和工作面的坡度大，工人在工作面行走、運料、作業(yè)都十分困難，勞動強度大。

3.2 通風情況差，安全條件差

大部分急傾斜煤層采煤方法具有通風系統(tǒng)復雜的問題，工作面煤塵和瓦斯含量較高，工作面需要爆破作業(yè)時更加嚴重，對工人的健康和安全危害較大。同時由于煤層傾角大，造成工作面人行困難；同時，采后工作面頂?shù)装寰鶗l(fā)生跨落、滑移現(xiàn)象，沿傾斜方向由下向上下滑現(xiàn)象越發(fā)嚴重，會沖擊下部支架，還會因露矸給作業(yè)人員帶來隱患。

3.3 工作面資源量相對少，巷道掘進率高

與緩傾斜煤層和傾斜煤層相比，急傾斜煤層工作面長度相對較短，煤厚相同的情況下，工作面的資源量相對減少，會增大巷道的掘進率。

3.4 回采率低，含矸率高

回采率低主要表現(xiàn)在兩個方面，一個是工作面回采率低，以厚煤層水平分段放頂煤尤為嚴重；另一個是由于工作面長度相對較短，同等斜長情況下，會增加區(qū)段保護煤柱的數(shù)量，影響資源的回收率。由于開采時煤層頂、底板均會發(fā)生滑移現(xiàn)象，會加大煤炭的含矸率。同時，資源回收率低還會給煤炭自燃創(chuàng)造了條件。

3.5 工作面單產低，開采效益差

與傾斜或緩斜煤層比較，急傾斜煤層的開采不僅單產低、工效低，而且成本高、煤質差，因此開采效益相對差。

4 急傾斜煤層采煤法的發(fā)展途徑

急傾斜煤層的地質賦存條件我們無法改變，但為了適應“高產高效礦井”及“煤礦現(xiàn)代化”的要求，需要進一步提高急傾斜煤層采煤法的安全性，降低工人勞動強度，提高急傾斜煤層單產能力和效益，歸根到底需要加大急傾斜煤層開采方法研究，擴大急傾斜煤層機械化程度，并進一步提高急傾斜煤層采場設備的防倒、滑性能。對當前主要急傾斜煤層采煤法，具體有以下要求：

4.1 走向長壁采煤法

走向長壁采煤法是急傾斜煤層開采機械化程度最高的方法之一，條件適宜時其單采能力最大，是急傾斜煤層機械化開采優(yōu)先考慮的采煤方法。

影響走向長壁采煤法推廣的重要因素是工作面設備的可靠性及適應性，因此需要進一步提高急傾斜煤層走向長壁采煤工作面“三機”的可適用的傾角，利用設備之間的相互支撐有效防范設備的下滑現(xiàn)象，防范支架傾倒發(fā)生，提高急傾斜煤層設備的可靠性。

4.2 掩護支架采煤法

人工打眼爆破是影響掩護支架采煤法產能的最大因素，同時支架主要采用人工搬運，勞動強度大。要提高該采煤法的工效，需要發(fā)展機械化落煤設備，采用機械化搬運支架。

4.3 斜坡采煤法

同掩護支架采煤法一樣，斜坡采煤法仍然采用爆破方式落煤，勞動強度大。下階段需要發(fā)展落煤機械，實現(xiàn)機械化落煤，同時有必要研究自移式支護設備，切實降低勞動強度。

4.4 水平分段放頂煤采煤法

水平分段放頂煤采煤法實現(xiàn)了綜合機械化開采，但受到煤層厚度的限制，難以實現(xiàn)單產百萬噸以上。要提高工作面的產能，需要進一步研究回采工藝，提高工作面推進速度。

參考文獻：

[1]郗寶華，等編.煤礦地質[M].煤炭工業(yè)出版社，2011年12月.

[2]徐永圻主編.中國采礦學[M].中國礦業(yè)大學出版社，2003年1月.

[3]張先塵，錢鳴高，等編著，中國采煤學[M].煤炭工業(yè)出版社，2003年5月.

[4]張榮立，向國緯，李鐸主編，采礦工程設計手冊[M].煤炭工業(yè)出版社，2003年5月.

作者簡介：

杜長勇（1969-），男，新疆烏魯木齊人，呼圖壁縣東溝煤炭有限責任公司，工程師，1992年畢業(yè)于新疆煤校采礦工程專業(yè)，一直從事煤礦生產管理工作。