急斜煤层采掘技术初探

【摘 要】急倾斜煤层在我国分布较广，赋存条件复杂，开采矿井数量多，开采难度大。为此积极推进采煤工艺改革，提高急倾斜煤层安全开采技术水平，开采急倾斜煤层的煤矿要本着安全可靠、技术先进、淘汰落后的原则选择采煤方法，不断提高机械化水平，对广大煤矿企业至关重要。

【关键词】急斜煤层；采煤；技术；工艺

1、急斜煤层开采的特点

1.1矿井地质构造复杂，开采难度大，生产能力。

1.2由于煤层倾角已经超过岩石自然安息角，采煤工作面破落的煤块会沿底板自动向下滑滚，简化了采煤工作面的装运工作。

1.3采煤工作面的行人、破煤、支护、采空区处理、运料等各项工序的操作困难，增加了采煤机械化的难度。

1.4急斜煤层顶板压力垂直分力小，沿倾斜分力大，支柱稳定性差。

1.5由于煤层超过底板岩层移动角，煤层开采后顶板会发生移动垮落，底板也会发生滑动和垮落。

1.6由于急斜煤层倾角大于岩石自然安息角，采空区垮落矸石会自动由上部向下部滚落，对下部采空区产生局部充填作用。

2、急斜煤层采区巷道的布置方式

2.1单层布置。

在采区中央沿煤层倾斜方向掘进3～5条上山眼，用于溜煤、运料、行人以及溜矸等。当工作面涌水量大时，还需设置放水眼。

2.2近距离煤层群联合布置

2.2.1分组小联合布置方式

当采区内开采煤层数目较多，层间距远近不一时，根据煤层层间距远近、煤质、自燃发火倾向性、采煤方法等因素，将采区内煤层划分为若干开采组。

2.2.2大联合布置方式

在井田内煤层数目多、间距较大时，可以采用不分组集中大联合或分组大联合布置方式。

2.3采区车场布置

开采急斜煤层时，往往在煤层中布一组上山眼，由于煤层倾角较大，一般不使用轨道运输，可以不布置上部车场和中部车场，但必须设置下部车场。急斜煤层采区下部车场多为石门车场。当采用岩石轨道上山布置方式时，仍急设置上部车场、中部车场、下部车场，其布置原则与缓倾斜煤层基本相同。

3、急斜煤层采煤技术的选择探讨

3.1急斜单一煤层走向长壁采煤法

工作面沿走向布置，上部为回风平巷，下部为运输平巷，采区边界布置开切眼，多采用钻眼爆破破煤。为了适应急斜煤层顶板下滑力大的特点，采用平行于采煤工作面的顺山木支柱或单体液压支柱支护，用四、六排距控顶，分段错茬放顶。

3.2阶采煤法

3.2.1阶全部垮落采煤法

3.2.1.1采煤系统

（1）运煤系统：工作面破煤自溜到下部储煤台阶，由区段运输平巷中的运输机运至溜煤上山，下放至采区煤仓，由采区运输石门装车运至井底车场。

（2）运料系统：由采区运输石门、回风石门运进，经运料上山提运至区段平巷，经人工转运至工作面运输平巷和回风平巷，再转到各台阶。

（3）通风系统：新鲜风流由采区运输石门进入，经人行上山进入区段运输平巷到采煤工作面，污浊风流经区段回风平巷、采区回风上山到上部回风石门排出。

3.2.1.2采煤工艺。“三板”——阶工作面安全脚手板、护身板和溜煤板。

3.2.1.3阶全部垮落采煤法的优缺点及适用条件

优点是巷道布置简单、采区生产系统简单可靠；对地质条件变化适应性强；掘进率较低，煤炭回收率高。缺点是人工破煤、支柱，工人劳动强度大，劳动生产率低；工作面采用木支柱支护，坑木消耗高；台阶上隅角容易积聚瓦斯，工人高空作业，安全性较差；对支柱操作技术要求高，不利于实现采煤机械化。

3.3俯伪斜走向长壁采煤法

俯伪斜走向长壁采煤法 适用于倾角为40°～75°，顶板中等稳定，易片帮、采高不超过2.0m的低瓦斯煤层，或不宜适用伪斜柔性掩护支架采煤法的不稳定的急斜薄及中厚煤层。（见下图）

3.4伪斜柔性掩护支架采煤法

这样采煤方法的理想适用条件是倾角大于60°、厚度2.4～3.6m、赋存稳定的煤层。

3.4.1采煤系统

（1）通风系统。新鲜风流自采区运输石门进入，经运输平巷到采煤工作面。污浊风流从采煤工作面经回风平巷到回风石门排出。

（2）运料系统。支架等材料由回风石门运进，经回风平巷运到支架安装地点。

（3）运煤系统。工作面破煤经自溜到运输平巷，经刮板输送机转到运输石门，到采区溜煤眼，大巷装车。

3.4.2掩护支架结构

3.4.2.1平板型掩护支架结构简单，由长度比煤层小0.2～0.4m直钢梁及钢丝绳构成。

3.4.2.2钢丝绳排列密度应根据煤层厚度灵活掌握。煤层厚度在2.5—4米时，钢梁密度可以设定为3—5米，煤层厚度在4—5米时，钢梁密度可以设定为5—6米。

3.4.3改进支架结构

（1）采用多根钢梁组合平板形掩护支架；（2）采用八字形掩护支架；（3）采用“＜”形掩护支架；（4）采用单腿支撑式掩护支架；（5）采用“7”字形掩护支架

3.4.4改进巷道布置

（1）上下山区段构成连续工作面；（2）工作面分段连续推进；（3）加强溜煤眼的分段工作面；（4）加掘伪倾斜溜煤斜巷的分段工作面；（5）真倾斜溜煤直眼与伪斜溜煤斜巷相结合的分段工作面

3.4.5伪斜柔性掩护支架采煤法适用条件及改进方向

伪斜柔性掩护支架采煤法的适用条件委煤层赋存稳定，倾角和厚度变化较小，夹矸层较薄，煤层厚度在1.1～8m的急斜煤层。

改进方向：（1）在倾角大于60°、厚度不同的急斜煤层中应用时，对这种条件下的掩护支架结构及其下放方式需要进一步研究和改进。（2）在倾角大于60°、厚度小于1.3m及厚度大于8m的急斜煤层中应用时，对这两种条件下的掩护支架结构及其下放方式需要进一步研究和改进。（3）伪斜柔性掩护支架采煤法的所有工序均是人工作业，劳动强度大。生产现场迫切需要实现部分工序机械化，以改善作业人员的劳动条件。