急倾斜煤层伪斜短壁采煤法之实践与改进研究

尹向军 谢波 李顺

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司 重庆 400052）

急倾斜煤层伪斜短壁采煤法之实践与改进研究

尹向军 谢波 李顺

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司 重庆 400052）

急倾斜煤层所采取的开采方法始终是采矿技术里面的一个难题，其已经受到了国家的重视，经过长久的不懈努力，我国在急倾斜煤层开采方面已经获得了一定的进展。可是因为急倾斜煤层实际开采条件具有一定的特殊性，所以开采方法依然属于改善经济技术方面的一个主要障碍。伪斜短壁采煤法是该类煤层开采过程中采取的主要方法之一，并且得到了进一步的改进。本文主要对急倾斜煤层开采过程中的伪斜短壁采煤法的具体实践以及改进进行研究，提出笔者的思考和建议，仅供参考。

急倾斜煤层；伪斜短壁采煤法；改进

煤层埋藏具体地质条件和急倾斜煤层所采取的开采方法有着紧密的联系，煤层倾角、煤层厚度、煤层埋藏深度、围岩性质以及地质构造和煤层数目等都会对采煤方法产生直接的影响。伪斜短壁采煤法是中梁山矿务局在1984年创造出的一种采煤方法，同时在南矿以及北矿开采工程中得到了推广应用，给我国急倾斜煤层具体开采技术带来了非常大的影响[1]。本文主要介绍的是该采煤方法的实际应用以及具体改进，希望为以后的急倾斜煤层开采提供一些有价值的参考建议。

1 采取伪斜短壁采煤法对采场矿压进行控制的特点

本文所介绍的这种伪斜短壁采煤法实际上是综合了倒台阶、伪斜柔性掩护支架以及水平分层等采煤方法所具有的优点发展起来的，是急倾斜煤层具体伪斜开采体系里面伪俯斜台阶式采煤法的一种。这种采煤法对矿压进行控制的特点主要是和伪俯斜布置开采存在的某些共同特点。

1.1 控制矿山压力，提供比较好的具体矿压控制条件

传统伪斜短壁采煤具体工作面短壁采煤高度是5m。支护支柱是木支柱或者是摩擦式金属支柱，并且风镐落煤[2]。图1为具体工作面布置图。

图1 改进前伪斜短壁采煤法工作面布置图

这种采煤法利用人工把急倾斜煤层布置为一种倾斜煤层状态进行开采。其实际工作面布置形式是伪俯斜形式，具体上部超前以及下部滞后的特点。下方是煤壁，而上方是采空范围。因为回采工作面上部进行超前开采，而上部顶底板落下的歼石会充填以及支承下部顶板，改变了传统工作面出现上部顶板悬空以及稳定性非常弱的缺点[3]。

支撑掩护体主要组成部分是分段倾斜或者是走向假顶、上方歼石-即垫层，该支撑掩护体把工作面分成了几个比较分散的短壁采面，且该采面的形式是“两巷夹一面”。从而使采场围岩压力以及支护之间的作用关系得到了改善，同时有效隔离了回采空间以及采空区，保证工作面控顶范围里面的顶底板可以保持完整以及稳定，并且把顶底板的断裂以及冒落移到和采面歼石充填带相隔很远的位置。始终把工作面具体控顶面积控制在比较小的范围内，快速推进相应的采煤工作面保证顶底板悬露时间不能太久。以此来降低采场矿压，提高工作面顶底板所具备的自控能力，防止出现人员坠落以及煤体塌落安全事故，避免产生大面积底板滑落现象，降低冒顶事故发生率，显著改善了作业环境[4]。

1.2 使采空区冒落砰石具体运动特征得到了改变

当拆除假顶支柱之后，垫层就会在两分段假顶间不大的空间里面短距离沿着下方流动，依据自然安息状态，会堆积在下方已经铺设好的相应假顶上，并且在工作空间以及顶底板冒落区间建立充填了研石的一种隔离带，从而有效隔离了冒落区以及采场工作空间，同时可以临时支撑起采空区以及回采空间具体分界线周围的围岩，避免回采空间顶底板出现离层位移现象，同时缓解采空区里面冒落歼石产生的冲击力。

2 对工作面具体布置参数进行改进

2.1 伪斜短壁分段伪斜假顶具体布置方式

对伪斜短壁来说，该布置方式在风镐落煤比较常用，如图2所示。

图2 伪斜短壁分段伪斜假顶布置方式

其把原伪斜短壁中的台阶式工作面上具体台阶长度从原来的5m缩短到大约1.8m，使其布置形式类似直线式。该做法的优点主要有：

（1）缩短伪斜分段假顶之间的距离。当回撤假顶支柱后，假顶砰石滑落运动高度会变小，可以及时将短壁采面新形成的小型采空区充填满，同时参与滑落流动的具体歼石量会减少，和容易替补，并且研石能够顺着自然安息角具体堆积面进行规则滑动，给新铺假顶到来的冲击载荷非常小，所以减短了歼石流动结束后应力重新分布为平衡状态所用的时间，能够确保歼石充填带稳定支护顶底板围岩，提高了工作面顶底板所具有的自控能力，降低由于回撤假顶支柱而引发的失控事故显。

（2）减小顶底板具体悬露面积。和原布置方式进行比较，控顶面积大概变小了60％，对确保回采工作空间里面顶底板的完整以及稳定非常有利[5]。

（3）减少顶底板具体悬露时间。当减短原短壁采长之后，各班顺着伪斜方向具体推进度超过5m。如果错距是20m，那么伪斜小巷段里面顶底板具体悬露时间以及支柱最长实际承压时间就是4个班，即32h，和原顶底板具体悬露时间以及支柱承压时间48h相比，显著缩短了所花费的时间，所以对顶底板的管理更加有利。

（4）当煤流自溜过台阶的时候，实际跌落高度会减小，从而可以缓解给支柱造成的冲击力。此外，煤块破碎程度也显著降低，减少煤尘量。

（5）可以提升工作面煤壁长度利用率，并且能够减小两短壁采面实际间距，同时增加一起落煤的具体风镐台数，有效提升工作面单产。

（6）对实现一班多循环的规范循环作业非常有利。

2.2 伪斜长壁分段走向假顶具体布置方式

该布置方式比较适合用在炮采和机采过程中，如图3所示。

图3 伪斜长壁分段走向假顶布置方式

该采煤法实际上是伪斜短壁采煤法进一步演变形成的，所以两种布置方式均存在急倾斜俯斜开采法所具备的共同特点。从原来的伪俯斜台阶式演变成一种直线式布置，对于同一阶段高度，其增加了实际工作面具体开采长度，给对落煤工艺进行改革创造了一定的条件，使毫秒爆破落煤以及机械化采煤变成了现实。

2.3 增加伪斜小巷高度的伪斜短壁分段伪斜假顶具体布置方式

一般在顶底板完整以及瓦斯涌出量大的相应采煤工作面中被采用，具体如图4。

图4 伪斜小巷高度加大的伪斜短壁分段伪斜假顶布置方式

该布置方式可以增加伪斜小巷断面以及储煤空间，对煤尘、通风以及瓦斯管理非常有利，弥补了煤流非常容易堵塞伪斜小巷这个缺点。此外，因为下一段假顶要比短壁采面高，所以不会出现煤流窜上假顶的问题。

2.4 增设加强支柱的相应伪斜短壁分段伪斜浪顶具体布置方式

之所以增设加强支柱，主要是由于煤厚较大的那种采煤工作面，其假顶载荷也相对较大，所以假顶支柱应该具备“双保险”，提高假顶支护强度，避免因为局部假顶损坏而导致窜研堵面事故的发生。

3 对工作面支护进行改革

3.1 合理选择支护形式以及具体参数

当对伪斜短壁以及伪斜长壁工作面进行改进之后，通过QZ-150/63单体液压支柱以及木板梁构成具有一梁两柱的相应倾斜棚子或者是伪斜棚子。结合煤厚，分别选择0.8m、1.0m以及1.2m和1.4m规格的支柱[6]。额定工作阻力是150kN。通过生产实践以及矿压观测验证，工作面应该采用普通支柱排，并且柱子之间的距离是0.9m，具体支护密度设置为1.23根/m2，假顶支柱顺着伪斜或者是走向的具体间隔是0.4～0.6m。对于伪斜短壁，从假顶端点一直到台阶煤壁之间的距离属于控顶距，控顶距不能超过

1.8 ～2.7m的范围。

3.2 安全技术措施

因为木板顶底梁能够增加支柱以及顶底板岩层产生的摩擦力，所以能够确保支柱稳定性。对于底板极破碎具体工作面，可以利用横背竹笆进行护底，避免底板在支柱间出现离层滑落的现象。对于假顶支柱，应该使用远距离回撤该支柱的具体回柱方式，从而确保回柱放垫层具备足够的安全性。想要避免支柱因为失效滑落而造成伤人以及丢失事故，可以把普通支柱顺着倾斜方向以及假顶支柱顺着伪斜方向或者是走向方向，通过细钢丝绳以及支柱手将其逐根串联。

为了增加支柱具体适用范围，可以在增加煤层厚度的时候，使用长度为200～300mm的加长杆。

3.3 实际使用效果

对急倾斜伪斜开采具体工作面应用这种单体液压支柱，既可以使坑耗减少量超过40％，也能够将其均匀恒阻、初撑力高以及支护及时等优势充分发挥出来，同时能够进行远距离安全回柱施工，，显著改善工作面实际支护安全条件。优于高度相等的QZ系列支柱重量比DZ系列支柱重量少6～12kg，所以应用这种QZ系列支柱，能够显著降低劳动强度，同时提升生产率。

4 结束语

伪斜短壁采煤法在不断的改进以及发展过程中越来越完善，经过改进之后，其工作面经济效益得到了显著的提升，其中单产提升超过35％，而工效提升超过33％，并且坑木消耗减少量超过40％，有效改善了实际作业环境以及安全条件，给改革工作面落煤工艺以及支护技术创造了一定的条件，同时给急倾斜煤层进行高档普采以及实现综合机械化采煤打下了坚实的基础。

[1]陈和平，陈建生，赵敏波，等.柔性掩护支架采煤法在棠浦煤矿的应用[J].江西煤炭科技，2011，7（4）：55～56.

[2]周桂铨，黄文呈.基于不稳定型急倾斜薄煤层实用性开采技术的研究[J].龙岩学院学报，2011，29（2）：54～57.

[3]霍丙杰，张宏伟，张茂林，等.大安山煤矿急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法优化研究[J].科技导报，2012，30（21）：72～75.

[4]梁飞林.土朱矿井急倾斜煤层采煤方法改进[J].中国安全生产科学技术，2012，5（3）：134～138.

[5]范晓刚，王宏图，胡国忠，等.急倾斜煤层俯伪斜下保护层开采的卸压范围[J].中国矿业大学学报，2011，39（3）：380～385.

[6]李新旺，张小兵，段红民，等.急倾斜煤层斜坡采煤法巷道布置方式探析[J].煤矿开采，2013，12（3）：27～29.

TD823

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1004-7344（2016）02-0182-02

2015-12-22