大倾角煤层采煤方法分析

【摘 要】大倾角煤层有着自身特殊的地质结构和煤层特点，分析和研究开采大倾角煤层的方法对我国的煤炭生产有着重要意义。本人在文中首先分析了大倾角煤层的特点，然后依据去特点举例分析了伪斜柔性掩护支架采煤法、斜坡陷落采煤法和斜坡陷落采煤法三种方法。

【关键词】大倾角；煤层；采煤；特点；方法

大倾角煤层主要采煤方法大倾角煤层主要采煤方法大倾角煤层主要采煤方法大倾角煤层主要采煤方法我国将煤层按倾角分别分为缓斜（0°～25°）、倾斜（25°～45°）和急斜（45°～90°）三类。虽然对于大倾角煤层在倾斜角度上没有一个具体的标准，但是综合考虑冒落矸石滑动的自然安息角和一般液压支架最大适用角度三方面的因素，大致可以把倾角大于35°的煤层看作是大倾角煤层，倾角的最大值可以认为是55°或者60°。在已经探明的煤炭储量中，大倾角煤层的储量约占到我国总储量的14.05%，这些煤层的年产量占到我国煤炭年生产总量的8%～10%，在有些省份，如四川省，一半以上的煤炭来自于大倾角煤层。可见，研究和利用好大倾角煤层的开采技术，充分认识该种煤层的地质规律具有非常重要的现实意义。

一、大倾角煤层的特点

（一）结构缺陷

从地质结构上来看，大倾角煤层的顶底板比缓倾斜煤层遭受了更大的挤压，因此所处岩层的岩石更容易发生脱落；大倾角煤层因为倾斜度较大，会影响支架的稳定性，普通支架和柔性掩护架的使用都会受到影响。当煤层比较厚的时候，限制了柔性掩护架的结构的尺寸，容易引起啃底或稳定性差等问题。由于角度较大，大倾角煤层在开采时，破落的煤岩会自动落下，虽然易于运输，但是容易冲击到支架并对工人的安全构成威胁。上面的矸石滚落时，能够对下面的采空区起到填充作用，但是这样的下落会使上方形成明显的漏斗状，使得地表及岩层的运动难以控制。当煤层发生自燃时，大倾角煤层的火灾防治很困难，如果火发生在上区的采空区，火源会落到下区的工作段，此时的火灾最难控制。影响采场矿山压力分布的一个主要因素是煤层的倾角，大倾角的工作面会因承受到压力而产生变形，同时还会受到倾角方向重力作用的影响。在这些力的作用下，大倾角煤层的顶板会沿着接近重力作用的方向作曲线运动，这种运动越不稳定，就会距离法线越远，从而引起支架的侧向力，致使支架有倾倒的危险。

（二）技术问题

大倾角煤层开采时，会遇到的技术难题有：

（1）不同工作面的矿压难以控制。经过开采后，破断的和垮落的煤层会滑向或滚落到下部采空的工作面，走向长壁开采时，在倾斜方向会产生不均匀的填充物，从而使工作面承受不均匀的压力，往往是中上部的显现出剧烈的矿压。

（2）顶板和底板容易出现垮落和滑动。除了顶板的问题外，大煤层的底板也有容易滑动的问题需要解决。底板、支架和顶板构成了巷道的一个完成系统，顶板的移动或垮落会直接影响到整个系统的稳定性，使采矿作业过程中灾害性事故的可能性增大。

（3）不易控制加强支护系统的稳定性。随着角度的增大，重力的法向和切向分量都会发生变化，这种变化的结果是切向分力增大而法向分力减小，这样就会减小工作面支护系统的工作载荷，从而加重了支护系统失稳的外载，加剧了滑架、倒架以及架与架之间挤、咬现象。因此，工作面的控制点由保持支护系统的支护工作阻力变成了维持支护系统的稳定性。要实现支护系统的稳定性，必须要准确把握矿压规律，认清倾角内岩层的结构，从技术层面上来研究和制定相应的安全防范措施，保证井下作业的顺利进行。

二、大倾角煤层采煤方法分析

大倾角煤层的开采因为其技术难度大，一直受到国家的重视。经过采矿技术人员的不断探索，在有些方法上取得了很大进步。采取哪种方法来开采与当地的地质条件有很大关系，需要综合考虑倾角、煤层厚度、埋藏深度、储量、岩层的结构、自然发火性质、周围的水文条件等因素。现有的主要几种开采方法有：

（一）伪斜柔性掩护支架采煤法。这是我国开采大倾角煤层的一个主要方法，在开滦、徐州、淮南及四川、广东等矿区都被采用过，它的主要特点是：工作面沿伪斜直线展开，依赖柔性掩护支架沿着走向推进，柔性掩护支架可以把采空区和工作面隔离开，有了它的保护，工作人员可以安全地进行采煤作业。回采工作主要由三项同时进行的工艺组成：安装支架、下放支架和拆除支架。之前的打眼、装药、放炮、铺溜槽出煤和调整掩护支架等程序为掩护支架工作面的展开做好了准备。有了柔性掩护支架的隔离，减轻了顶板管理工作的危险性，为安全采煤创造了条件。

（二）斜坡陷落采煤法。这种方法的核心是以倾斜巷道为主，辅助以石门的布置，依照煤层的自然跨落来采煤的方式。这种方法对于急倾斜厚和特厚煤层、缓倾斜、倾斜的厚煤层都适用。在掘凿完透煤石门和采区石门后，在每个20～30m处沿着岩石上山掘透煤小斜坡，然后是在煤层的两边掘伪斜坡直通采煤区的边缘，便于回采使用。此种采煤法的工作面回采时，长度较大且有较多的人为控制高度，它依赖的不是一个面而是在一个空间内采取某种方法或单纯依靠煤本身的重力来实现煤体的跨落，这样的工作面有较大的工作面积，高度可以根据需要来扩展，当这个工作空间被窜入的矸石填充时，此区域内的工作就完成了，再选其他的空间展开作业。斜坡陷落采煤法优点是随着煤层的变化而开掘巷道和实施开采，工艺流程稳定；其次充分利用了煤体自身的特点来促使其跨落，减少的工作的强度。

（三）斜台阶采煤法。此种采煤的命名源于在开采使形成的工作面煤壁呈台阶形状，台阶上下相连，两个台阶中间有30°的伪斜小巷，伪斜小巷和真倾斜的短壁工作面和相连，形成整个采煤工作面。斜台阶采煤法继承了阶采煤法对倾角和煤层厚度适应性强的优点。采用全部垮落法来处理采空区，用矸石填充下部的短壁，呈伪斜状的煤壁可以稳定地向顶板传递支承压力，从而使真倾斜方向上的控顶长度有较大缩短，减少了顶底板的滑动，使顶底板达到了合理的受力状态，降低了工作面的危险系数。采空区被假顶隔离，减少了落煤的损失，既提高了煤炭的回收率又降低了采空区内发生火灾的可能性。但在这种方法的开掘速度慢，影响着工作面的开采效率。

三、结束语

探索煤炭开采的方法是煤炭领域的工作者始不能放弃的一项重要工作，本文对大倾角煤层的开采方法进行了分析，希望能够对同行有所启示，为我国的煤炭生产提供可以借鉴的方法。

参考文献

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