急傾斜煤層偽斜短壁采煤法之實踐與改進研究

尹向軍 謝波 李順

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

急傾斜煤層偽斜短壁采煤法之實踐與改進研究

尹向軍 謝波 李順

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

急傾斜煤層所采取的開采方法始終是采礦技術里面的一個難題，其已經受到了國家的重視，經過長久的不懈努力，我國在急傾斜煤層開采方面已經獲得了一定的進展?？墒且驗榧眱A斜煤層實際開采條件具有一定的特殊性，所以開采方法依然屬于改善經濟技術方面的一個主要障礙。偽斜短壁采煤法是該類煤層開采過程中采取的主要方法之一，并且得到了進一步的改進。本文主要對急傾斜煤層開采過程中的偽斜短壁采煤法的具體實踐以及改進進行研究，提出筆者的思考和建議，僅供參考。

急傾斜煤層；偽斜短壁采煤法；改進

煤層埋藏具體地質條件和急傾斜煤層所采取的開采方法有著緊密的聯系，煤層傾角、煤層厚度、煤層埋藏深度、圍巖性質以及地質構造和煤層數目等都會對采煤方法產生直接的影響。偽斜短壁采煤法是中梁山礦務局在1984年創造出的一種采煤方法，同時在南礦以及北礦開采工程中得到了推廣應用，給我國急傾斜煤層具體開采技術帶來了非常大的影響[1]。本文主要介紹的是該采煤方法的實際應用以及具體改進，希望為以后的急傾斜煤層開采提供一些有價值的參考建議。

1 采取偽斜短壁采煤法對采場礦壓進行控制的特點

本文所介紹的這種偽斜短壁采煤法實際上是綜合了倒臺階、偽斜柔性掩護支架以及水平分層等采煤方法所具有的優點發展起來的，是急傾斜煤層具體偽斜開采體系里面偽俯斜臺階式采煤法的一種。這種采煤法對礦壓進行控制的特點主要是和偽俯斜布置開采存在的某些共同特點。

1.1 控制礦山壓力，提供比較好的具體礦壓控制條件

傳統偽斜短壁采煤具體工作面短壁采煤高度是5m。支護支柱是木支柱或者是摩擦式金屬支柱，并且風鎬落煤[2]。圖1為具體工作面布置圖。

圖1 改進前偽斜短壁采煤法工作面布置圖

這種采煤法利用人工把急傾斜煤層布置為一種傾斜煤層狀態進行開采。其實際工作面布置形式是偽俯斜形式，具體上部超前以及下部滯后的特點。下方是煤壁，而上方是采空范圍。因為回采工作面上部進行超前開采，而上部頂底板落下的殲石會充填以及支承下部頂板，改變了傳統工作面出現上部頂板懸空以及穩定性非常弱的缺點[3]。

支撐掩護體主要組成部分是分段傾斜或者是走向假頂、上方殲石-即墊層，該支撐掩護體把工作面分成了幾個比較分散的短壁采面，且該采面的形式是“兩巷夾一面”。從而使采場圍巖壓力以及支護之間的作用關系得到了改善，同時有效隔離了回采空間以及采空區，保證工作面控頂范圍里面的頂底板可以保持完整以及穩定，并且把頂底板的斷裂以及冒落移到和采面殲石充填帶相隔很遠的位置。始終把工作面具體控頂面積控制在比較小的范圍內，快速推進相應的采煤工作面保證頂底板懸露時間不能太久。以此來降低采場礦壓，提高工作面頂底板所具備的自控能力，防止出現人員墜落以及煤體塌落安全事故，避免產生大面積底板滑落現象，降低冒頂事故發生率，顯著改善了作業環境[4]。

1.2 使采空區冒落砰石具體運動特征得到了改變

當拆除假頂支柱之后，墊層就會在兩分段假頂間不大的空間里面短距離沿著下方流動，依據自然安息狀態，會堆積在下方已經鋪設好的相應假頂上，并且在工作空間以及頂底板冒落區間建立充填了研石的一種隔離帶，從而有效隔離了冒落區以及采場工作空間，同時可以臨時支撐起采空區以及回采空間具體分界線周圍的圍巖，避免回采空間頂底板出現離層位移現象，同時緩解采空區里面冒落殲石產生的沖擊力。

2 對工作面具體布置參數進行改進

2.1 偽斜短壁分段偽斜假頂具體布置方式

對偽斜短壁來說，該布置方式在風鎬落煤比較常用，如圖2所示。

圖2 偽斜短壁分段偽斜假頂布置方式

其把原偽斜短壁中的臺階式工作面上具體臺階長度從原來的5m縮短到大約1.8m，使其布置形式類似直線式。該做法的優點主要有：

（1）縮短偽斜分段假頂之間的距離。當回撤假頂支柱后，假頂砰石滑落運動高度會變小，可以及時將短壁采面新形成的小型采空區充填滿，同時參與滑落流動的具體殲石量會減少，和容易替補，并且研石能夠順著自然安息角具體堆積面進行規則滑動，給新鋪假頂到來的沖擊載荷非常小，所以減短了殲石流動結束后應力重新分布為平衡狀態所用的時間，能夠確保殲石充填帶穩定支護頂底板圍巖，提高了工作面頂底板所具有的自控能力，降低由于回撤假頂支柱而引發的失控事故顯。

（2）減小頂底板具體懸露面積。和原布置方式進行比較，控頂面積大概變小了60％，對確保回采工作空間里面頂底板的完整以及穩定非常有利[5]。

（3）減少頂底板具體懸露時間。當減短原短壁采長之后，各班順著偽斜方向具體推進度超過5m。如果錯距是20m，那么偽斜小巷段里面頂底板具體懸露時間以及支柱最長實際承壓時間就是4個班，即32h，和原頂底板具體懸露時間以及支柱承壓時間48h相比，顯著縮短了所花費的時間，所以對頂底板的管理更加有利。

（4）當煤流自溜過臺階的時候，實際跌落高度會減小，從而可以緩解給支柱造成的沖擊力。此外，煤塊破碎程度也顯著降低，減少煤塵量。

（5）可以提升工作面煤壁長度利用率，并且能夠減小兩短壁采面實際間距，同時增加一起落煤的具體風鎬臺數，有效提升工作面單產。

（6）對實現一班多循環的規范循環作業非常有利。

2.2 偽斜長壁分段走向假頂具體布置方式

該布置方式比較適合用在炮采和機采過程中，如圖3所示。

圖3 偽斜長壁分段走向假頂布置方式

該采煤法實際上是偽斜短壁采煤法進一步演變形成的，所以兩種布置方式均存在急傾斜俯斜開采法所具備的共同特點。從原來的偽俯斜臺階式演變成一種直線式布置，對于同一階段高度，其增加了實際工作面具體開采長度，給對落煤工藝進行改革創造了一定的條件，使毫秒爆破落煤以及機械化采煤變成了現實。

2.3 增加偽斜小巷高度的偽斜短壁分段偽斜假頂具體布置方式

一般在頂底板完整以及瓦斯涌出量大的相應采煤工作面中被采用，具體如圖4。

圖4 偽斜小巷高度加大的偽斜短壁分段偽斜假頂布置方式

該布置方式可以增加偽斜小巷斷面以及儲煤空間，對煤塵、通風以及瓦斯管理非常有利，彌補了煤流非常容易堵塞偽斜小巷這個缺點。此外，因為下一段假頂要比短壁采面高，所以不會出現煤流竄上假頂的問題。

2.4 增設加強支柱的相應偽斜短壁分段偽斜浪頂具體布置方式

之所以增設加強支柱，主要是由于煤厚較大的那種采煤工作面，其假頂載荷也相對較大，所以假頂支柱應該具備“雙保險”，提高假頂支護強度，避免因為局部假頂損壞而導致竄研堵面事故的發生。

3 對工作面支護進行改革

3.1 合理選擇支護形式以及具體參數

當對偽斜短壁以及偽斜長壁工作面進行改進之后，通過QZ-150/63單體液壓支柱以及木板梁構成具有一梁兩柱的相應傾斜棚子或者是偽斜棚子。結合煤厚，分別選擇0.8m、1.0m以及1.2m和1.4m規格的支柱[6]。額定工作阻力是150kN。通過生產實踐以及礦壓觀測驗證，工作面應該采用普通支柱排，并且柱子之間的距離是0.9m，具體支護密度設置為1.23根/m2，假頂支柱順著偽斜或者是走向的具體間隔是0.4～0.6m。對于偽斜短壁，從假頂端點一直到臺階煤壁之間的距離屬于控頂距，控頂距不能超過

1.8 ～2.7m的范圍。

3.2 安全技術措施

因為木板頂底梁能夠增加支柱以及頂底板巖層產生的摩擦力，所以能夠確保支柱穩定性。對于底板極破碎具體工作面，可以利用橫背竹笆進行護底，避免底板在支柱間出現離層滑落的現象。對于假頂支柱，應該使用遠距離回撤該支柱的具體回柱方式，從而確?；刂艍|層具備足夠的安全性。想要避免支柱因為失效滑落而造成傷人以及丟失事故，可以把普通支柱順著傾斜方向以及假頂支柱順著偽斜方向或者是走向方向，通過細鋼絲繩以及支柱手將其逐根串聯。

為了增加支柱具體適用范圍，可以在增加煤層厚度的時候，使用長度為200～300mm的加長桿。

3.3 實際使用效果

對急傾斜偽斜開采具體工作面應用這種單體液壓支柱，既可以使坑耗減少量超過40％，也能夠將其均勻恒阻、初撐力高以及支護及時等優勢充分發揮出來，同時能夠進行遠距離安全回柱施工，，顯著改善工作面實際支護安全條件。優于高度相等的QZ系列支柱重量比DZ系列支柱重量少6～12kg，所以應用這種QZ系列支柱，能夠顯著降低勞動強度，同時提升生產率。

4 結束語

偽斜短壁采煤法在不斷的改進以及發展過程中越來越完善，經過改進之后，其工作面經濟效益得到了顯著的提升，其中單產提升超過35％，而工效提升超過33％，并且坑木消耗減少量超過40％，有效改善了實際作業環境以及安全條件，給改革工作面落煤工藝以及支護技術創造了一定的條件，同時給急傾斜煤層進行高檔普采以及實現綜合機械化采煤打下了堅實的基礎。

[1]陳和平，陳建生，趙敏波，等.柔性掩護支架采煤法在棠浦煤礦的應用[J].江西煤炭科技，2011，7（4）：55～56.

[2]周桂銓，黃文呈.基于不穩定型急傾斜薄煤層實用性開采技術的研究[J].龍巖學院學報，2011，29（2）：54～57.

[3]霍丙杰，張宏偉，張茂林，等.大安山煤礦急傾斜煤層柔性掩護支架采煤法優化研究[J].科技導報，2012，30（21）：72～75.

[4]梁飛林.土朱礦井急傾斜煤層采煤方法改進[J].中國安全生產科學技術，2012，5（3）：134～138.

[5]范曉剛，王宏圖，胡國忠，等.急傾斜煤層俯偽斜下保護層開采的卸壓范圍[J].中國礦業大學學報，2011，39（3）：380～385.

[6]李新旺，張小兵，段紅民，等.急傾斜煤層斜坡采煤法巷道布置方式探析[J].煤礦開采，2013，12（3）：27～29.

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1004-7344（2016）02-0182-02

2015-12-22