优化急倾斜煤层开采效率的措施

郑杰

【摘 要】目前我国急倾斜煤层开采工艺相对比较落后，绝大多数矿井采用炮采工艺，工人劳动强度大，安全状况差。优化急倾斜煤层开采效率最主要的就是提高矿井开采的机械化程度，选择合适的开采方法，下面本文对此进行了探讨。

【关键词】急倾斜煤层；采煤方法；开采效率

一、前言

目前，我国煤炭需求量的持续增加情况来看，导致我国的煤矿开采深度也不断的增加，当煤层的倾斜角远大于浅坑中的倾斜角时，就会出现急倾斜现象，急倾斜煤层开采方法一直是采矿技术中的难题，这种煤层的开采难度大、危险程度也较高。其主要特点主要有：急倾斜煤层的构造复杂，断层和褶曲多，煤层厚度变化较大，开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此，开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井；急倾斜煤层的倾角大于岩石安息角，采煤工作面采下的煤能自动下滑，从而简化了工作面的装运工作，但下滑的煤和矸石容易冲倒支架，砸伤人员，急倾斜煤层和围岩的节理发育，初次来压和周期来压与不明显，易发生无预兆的大面积突然冒顶垮落，造成顶板事故，给生产带来一些不安全因素。因此，生产的不安全因素多，安全性差；急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小，而沿倾斜作用的分力大，煤层开采后，煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落，支架稳定性差，易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。

二、优化急倾斜煤层开采效率的采煤方法

优化急倾斜煤层开采效率，就是要在一定的条件下，对开采技术条件进行评价，寻求最适宜的采煤方法。

1、水平分段放顶煤采煤法

随着近水平厚煤层综采放顶煤技术的发展，综采支架放顶煤技术已被成功引入急倾斜煤层的开采。急倾斜煤层水平分段综采放顶煤具有以下优点：（1）产量大副度提高。有的矿井比巷道长壁、柔性掩护支架等采煤法产量提高了2～6倍。矿井生产集中，机械化程度高。（2）与一般的急倾斜煤层开采方法相比，煤巷掘进率大幅度降低。（3）提高了劳动生产率，降低了成本。与倾斜分层相比，梅河矿工作面效率提高了2.4～7.9倍，窑街矿务局提高了2.9倍，开采成本降低10～15%。

2、柔性掩护支架采煤法

柔性掩护支架采煤法是我国开采急倾斜煤层一种主要的开采方法，这种采煤方法与目前所应用的其他急倾斜煤层采煤方法相比，其优势体现在：（1）掩护支架受力较小，支架可以多次回收复用，在回采过程中只消耗一些金属网，使矿井的材料消耗和生产成本降低。（2）工作面沿走向推进，具有走向长壁采煤系统的优点，与沿俯斜推进的掩护支架采煤方法和其它柱式采煤方法相比，减少了大量溜眼和其它巷道的掘进量；（3）简化了复杂而繁重的顶板管理工作，使生产工艺大为简化；（4）掩护支架的安装与拆卸工作与工作面的回采工序在空间上互不干扰，可实现三班采煤，非生产的准备时间较短。同时这种采煤方法存在以下缺点：支架结构不完善，不能在下放过程中适应煤层厚度的变化，倾角的变化也不能太大。要求煤层赋存比较稳定，否则会造成很大困难。工艺虽然简单，但难以实现机械化回采，并且拆装支架的劳动强度较大；在掩护支架下采煤，支架将工作空间与采空区隔离，所以在回采过程中不能排除矸石。另外当煤层含有夹矸以及煤层变薄需要破底时，会降低煤质。

3、俯伪斜走向长壁分段密集采煤法

与传统的台阶式采煤法相比，俯伪斜走向长壁分段密集采煤法提高了工作面煤壁的有效利用率，在区段垂高相同的情况下，工作面有效利用率比伪斜短壁采煤法提高30～40%，有利于提高工作面单产。采用分段走向密集支柱切顶和挡矸，工作面上下分段可同时回柱放顶，充分利用了时间空间，加快了工作面推进速度。采用分段走向密集后，工作面周期来压不明显。主要原因是：走向密集拦截的采空区矸石，在工作空间与顶板冒落区之间形成一个自然充填带，随着工作面推进和密集柱前移，充填带也跟着前移，始终起着隔离采场工作空间和冒落区的作用，也起着临时支撑采空区顶板和减缓周期来压的作用。这种采煤方法的主要缺点有：工作面支、回柱工作量较大，工人操作不便，且劳动强度大；区段煤柱损失较大，约占区段煤量的15%左右；分段走向密集下方的“三角区”通风较差，易积存瓦斯。俯伪斜走向长壁分段密集采煤法适用于煤层倾40°～75°，煤层顶板中等稳定，工作面采高不超过2m的低瓦斯煤层，或不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的不稳定急倾斜薄及中厚煤层。

4、仓储采煤法

仓储采煤法是我国较早应用于开采急倾斜薄及中厚煤层的一种开采方法，仓储采煤法的主要特点是利用仓储煤炭暂时支撑仓内顶板，因而当顶板坚硬稳固时，工作面内基本不用支护，这不仅简化了回采工艺，提高了工效，而且降低了支护材料的消耗。由于工作面采落的煤炭大部分储存在仓房内，且落煤和放煤工作互不干扰，因而缓解了由于运输系统故障而影响工作面生产的现象。仓储采煤法的缺点是：当采用仓间留煤柱的倾斜条带布置方式时，巷道掘进率高，煤尘飞扬；当顶板有淋水时，仓内的煤炭不易放尽；当煤层较坚硬时，溜煤小眼易被大块煤卡住。

5、长孔爆破采煤法

长孔爆破采煤法回采工艺比较简单，具有以下优点：（1）工作安全可靠。工作人员不进入采空区，在巷道中操作电钻和装药，避免了采空区冒矸的威胁。（2）提高了经济效益。与巷道短壁采煤法相比，坑木消耗减少30%以上，吨煤成本也下降30%以上。（3）减轻了工人的劳动强度，提高了工效。钻孔钻具灵活轻巧，操作方便，适应性强。用手持煤电钻在坚硬煤层中打眼需3～4人，这种采煤法用专用钻具打眼只需1～2人，并且钻孔速度快，工效比传统炮采方法提高1～2倍。但是，这种开采方法也存在以下缺点：（1）产量低。一个工作面只能单点作业，且打眼与出煤不能平行作业，出煤时间过于集中，不利于均衡生产。（2）煤质难以保证。尤其当煤层较薄、顶底板较破碎时，由于炮眼方向难以准确掌握，造成顶板或底板的破坏而形成煤矸混合，影响煤质。（3）部分乏风易进入采空区，不易通风管理。（4）这种方法只能用于顶底板比较坚硬，无煤尘爆炸危险的低瓦斯矿井。

6、滑移顶梁支架放顶煤采煤法

滑移顶梁液压支架是介于单体液压支柱和机械化液压支架之间的一种过渡型支架，具有以下优点：（1）初期投资少，仅为机械化液压支架的1/3～1/5。（2）分段高度一般可达10m或更多，比用水平分层开采少掘部分平巷和溜煤眼，掘进量减少3/4以上。（3）支架体积小，重量轻，能自移。既减轻了工人的劳动强度，又能较好地适应煤层厚度的变化。主要缺点：（1）滑移顶梁不是放顶煤的专用支架，许多方面与放顶煤法不相适应。（2）滑移顶梁支架自稳性较差，又反复卸载支撑顶煤，破坏顶板的完整性，影响安全生产。（3）支架移架工序多、速度慢，使用寿命短。

三、结语

总之，由于急倾斜煤层开采条件的特殊性，开采方法仍然是这类矿井的主要障碍。当然，急倾斜煤层的开采方法与煤层埋藏的地质条件有密切关系。选择某种采煤方法不仅受煤层倾角和厚度的影响，而且与煤层埋藏深度、煤层数目、围岩性质、地质构造，以及煤层的自然发火性质、瓦斯含量、水文条件等多方面的地质因素有关，急倾斜煤层开采的总体趋势将朝着两个主要的方向发展。第一个方向是实现机械化开采， 把缓倾斜煤层的回采工艺引入急倾斜煤层是一种途径， 研制新的急倾斜煤层的轻型机械更为迫切。第二个方向则是向放顶煤发展， 放顶煤仍是急倾斜煤层采煤方法改革的一个很有潜力的发展方向。对于急倾斜厚煤层可以采用水平分段综采放顶煤采煤法， 对于中厚—厚煤层可以采用巷道放顶煤采煤法。总之，从我国采矿工业的发展来看， 工艺改革仍是采矿技术展的核心。

参考文献：

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