浅谈急倾斜煤层地下开采存在问题及对策

摘要：急倾斜煤层地下开采受自然因素的严重影响，开采技术发展比较缓慢。本文经过对急倾斜赋存煤层地下开采现有主要开采方法优缺点、存在问题的分析、梳理与探究，提出了切实可行的相应对策，可减少煤炭资源浪费，提高煤炭开采效率，对今后急倾斜煤层地下开采具有重要的现实意义。

Abstract： Due to limitation of natural factors， the underground mining technology of steep seam develops slowly. Through analysis of the advantages and disadvantages of the existing underground mining methods of steep seam， and the problems in the mining， this article puts forward the feasible countermeasures， which can reduce the waste of coal resources， and improve the efficiency of coal mining， so it is of important practical significance for underground mining of steep seam.

关键词：急倾斜煤层；地下开采问题；对策

Key words： steep seam；underground mining problem；countermeasures

中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0177-02

0 引言

急倾斜煤层是指地下开采时煤层倾角在45°以上的煤层，急倾斜煤层开采方法的选取与煤层地下赋存条件有密切关系。选择采煤方法时，不仅受到煤层倾角和厚度的影响，而且与区域地质构造、煤层赋存深度、煤层赋存数目、煤层顶底板岩层性质，以及煤层自身的水文条件、瓦斯含量、自燃发火特性等多方面的地质因素有关。由于倾角大、地质因素的严重影响，一直是采矿技术中的难题，急倾斜煤层地下开采采煤机械化的发展比较缓慢，目前仍以炮采为主，开采技术相对落后，导致煤矿开采工作效率低下。所以很有必要通过熟悉目前急倾斜煤层地下主要开采方法优缺点、分析和梳理存在的问题、提出对策，以提高煤炭开采的效率，减少资源的浪费。

1 急倾斜煤层主要开采方法优缺点分析[1]

1.1 伪倾斜柔性掩护支架采煤法

伪倾斜柔性掩护支架采煤法是我国急倾斜煤层地下开采的一种主要采煤方法，回采工作面按伪倾斜方向布置。具有以下优点：①回采工作面沿煤层走向推进，具有走向长壁采煤法的特性，与其它柱式采煤方法相比，回采巷道布置进一步简化，降低了回采巷道掘进工程量。②利用柔性掩护支架将工作面与采空区隔离开，大大简化了复杂繁重的顶板管理工作，生产安全可靠。③回采工作面上端头柔性掩护支架续接和下端头柔性掩护支架拆除工作与工作面正规回采工序互不干扰，为三班采煤创造了良好条件。④将工作面倾角变缓，把急倾斜煤层变成了倾斜煤层来开采，生产系统简单。⑤柔性掩护支架成本低，支架可以多次拆除、续接，在回采过程中只消耗一些竹（荆）笆或金属网，使矿井吨煤生产成本降低。

这种采煤方法存在以下缺点：①柔性掩护支架结构固定，对煤层倾角、厚度等产状的变化适应性较差。②这种采煤方法一般适用于厚度2～6m、倾角大于60°的煤层。③采煤工艺实现机械化较困难，柔性掩护支架拆除、续接频繁。④在含夹石的煤层中，矸石无法排除，降低了煤炭质量。

1.2 俯伪斜走向长壁分段密集采煤法

俯伪斜走向长壁分段密集采煤法工作面按照俯伪斜方向直线布置，具有以下优点：①降低了工作面煤或矸石自溜速度，可避免砸伤人员、冲倒支架，工作面安全生产条件得到改善。②工作面顶底板岩层受力状态有了改善，稳定性相应增加。③使老顶来压滞后较远，减缓了老顶来压的作用，减少了工作面支柱的消耗量和维修量。

这种采煤方法的主要缺点有：①工作面支柱工作量仍较大，作业人员劳动强度大。②工作面间区段煤柱尺寸较大，煤炭损失量大。③分段密集支柱下方形成“三角区”，工作面通风条件较差，易造成瓦斯积聚。

1.3 长孔爆破采煤法

长孔爆破采煤法主要通过布置较深的钻孔，实现爆破采煤。具有以下优点：①作业人员在工作面外完成作业任务，安全生产条件可靠。②部分技术经济指标有了提高。与其他采煤法相比，坑木消耗减少30%以上，吨煤成本下降30%以上。③作业人员的劳动强度得到降低，吨煤工效有了提高。例如打眼作业仅需3～4人。

这种开采方法也存在以下缺点：①工作面单点出煤，不能实现打眼工序与出煤工序平行作业，工作面生产能力较低。②当煤层较薄、顶底板较破碎时，无法隔离垮落、破碎的煤层顶底板岩石，煤质较差。③对通风管理不利，工作面部分污风容易进入采空区。

1.4 放顶煤采煤法

1.4.1 滑移支架放顶煤采煤法

滑移支架放顶煤采煤法具有支架体积小，重量轻，能自移，成本低，初期投资费用少的优点。但这种开采方法也存在以下缺点：①支架始终处于初撑力状态，支架间无定位装置，稳定性较差。②只适宜倾角很小，顶压不大的回采条件。

1.4.2 综合机械化放顶煤采煤法

急倾斜煤层综合机械化放顶煤采煤法与其它主要开采方法相比，具有以下优点：①工作面具有多个出煤点，产量大幅提高。②回采巷道布置简化，掘进率和巷道维护费用减少。③一次采出厚度大，生产集中，其生产效率和经济效益进一步提高。

这种开采方法也存在以下缺点：①煤层赋存厚度沿走向变化较大，地质构造复杂，煤层赋存厚度小于25m的急倾斜煤层均不适用。②综合机械化放顶煤设备较多，投资费用较大。③采煤工作面设备安装、搬迁工作量较大。尤其是可采走向长度短的工作面，搬家倒面次数增加。④煤尘大、瓦斯容易积聚，对作业人员身体健康和安全生产影响较大。

2 急倾斜煤层地下开采技术存在的问题分析

2.1 煤炭损失率高。主要存在于对煤层厚度变化适应性较差的采煤方法，回采过程中无法实现一次采全高，同时也存在于爆破落煤与采空区冒落矸石无隔离的采煤方法，主要表现在柔性掩护支架采煤法、长孔爆破采煤法，其中长孔爆破采煤法的煤炭损失率高达40%。另外，含夹石的煤层生产过程中往往考虑生产成本因素，造成夹石层间煤炭损失。煤炭损失率高，不但造成资源浪费，而且经济效益低，矿井生产成本居高不下。

2.2 巷道维修率高。急倾斜煤层垂直顶板方向分力比倾斜、缓倾斜煤层要小，沿煤层倾斜方向的分力大，煤层开采后，不仅煤层顶板岩层会发生跨落，煤层底板岩层也可能移动、滑脱，且大部分巷道都在应力集中区域内布置、掘进和维护，掘进过程中极易发生局部冒落，生产过程中极易造成巷道变形，增加了巷道维修工程量，进而增加了生产过程中巷道维护费用。

2.3通风条件差。大部分急倾斜煤层采煤方法中回采巷道布置较多，通风系统繁杂，易形成“三角”通风盲区和部分污风易进入采空区，造成煤炭自燃。另外，工作面风流中煤尘较大、瓦斯容易积聚，给通风管理工作造成困难，也对作业人员身体健康和安全生产造成影响。

2.4 作业人员劳动强度大。这是绝大部分机械化程度较低采煤方法的共同特性，由于煤层赋存倾角较大，机械化作业程度很难得到提高，采煤工作面爆破落煤、人员行走、材料运输、作业空间支护、采空区处理等工序人工作业工作量大，劳动强度高。

2.5 开采效益差。与倾斜、缓倾斜煤层相比，工作面布置长度受到限制，形成生产能力低、吨煤工效低、吨煤成本高的不利现状。

3 急倾斜煤层地下开采技术存在问题对策

3.1 合理划分采区。在生产过程中，根据矿井煤层赋存条件、地质构造程度、开采机械化水平、回采准备巷道布置方式、预计取得的技术经济指标等诸多因素科学合理的确定采区走向长度，原则上尽可能扩大采区走向尺寸，以减少采区准备巷道布置工程量、减少煤柱损失量、减少回采工作面搬家倒面次数、增大采区地质储量、增加采区服务年限；尽可能采用双翼开采方式，增加采区同时开采工作面数量，提高采区生产能力，有利于采区和矿井科学合理的生产。

3.2 优化巷道布置，优化生产系统。急倾斜煤层一般经过较大的或者多次的地质构造变化作用的结果，不少急倾斜煤层采区的地质构造复杂，煤层赋存不稳定，选择准备、回采巷道布置方式时，要与所选取的采煤方法相结合，参照水平巷道、倾斜巷道的适用条件及优势，达到巷道布置科学合理、回采系统简单、运输线路最短、通风系统可靠的效果。通过不断实践，采区内一般不设置区段岩石集中平巷，采区沿倾斜方向一般分为2～4个区段，区段垂高一般为30～40m，条件适宜时，可达60m。

3.3 科学优化采煤方法，降低作业人员劳动强度。在一定的条件下，通过对采煤工作面采煤工艺、采煤设备系统性的分析、研究、评估，对技术缺陷进行系统完善，对相对薄弱的生产工序进行能力提升，达到提高采煤工作面生产能力的目的。也就是在传统采煤工艺的基础上，不断的提高局部或者整体机械化开采水平，降低作业人员劳动强度。局部提高机械化开采水平是从爆破落煤、作业空间支护方式、运输系统等几个方面单独采取措施进行提高，如煤层厚度小于6m时，选用的伪斜柔性掩护支架采煤法，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的不稳定煤层，适用的俯伪斜走向长壁分段密集采煤法；当煤层厚度大于6m、小于15m时，选用的滑移顶梁支架放顶煤采煤法；煤柱、煤仓、边角煤回收适用的长孔爆破采煤法等都可以采用局部提高机械化水平的方法达到优化。整体提高机械化开采水平是从落煤、装煤、运煤、作业空间支护四个方面采区措施进行提高，如煤层厚度大于15m时，选用的综合机械化放顶煤采煤法。

3.4 优先采用放顶煤采煤技术。其实质是在厚煤层中，用常规方法进行回采，利用垂直煤层顶板方向的分力，并辅以人工爆破松动的措施，使支架上方的煤层破碎成散体后放出，如滑移支架放顶煤采煤法、综合机械化放顶煤采煤法等。它充分利用了矿山压力、急倾斜煤层易冒落等自然特性，真正可以实现急倾斜煤层地下开采的高产高效，比柔性掩护支架采煤法产量能提高2倍以上、工效能提高2.5倍以上，伪斜柔性掩护支架、放顶煤采煤法采煤面技术经济指标实例见表1[2]。

4 结论

通过对急倾斜煤层地下主要开采方法优缺点、存在的问题分析、梳理与探究，总结提出了切实可行的相应对策，可使急倾斜煤层开采的矿井采区回采率提升至75%以上，减少了煤炭资源的浪费，提高了煤炭开采效率，对今后急倾斜煤层地下开采具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]谢东海.我国急倾斜煤层开采的现状及发展趋势[J].煤矿安全，2012.

[2]《采矿工程设计手册》编写组.采矿工程设计手册[M].煤炭工业出版社，2003.

[3]王兆刚，丁凌霄，巩利斌.急倾斜煤层的开采及矿山压力显现规律[J].陕西煤炭，2010（04）.