急傾斜煤層采煤方法分析

摘要 ：本文介紹急傾斜厚煤層開采特點，指出了急傾斜煤層開采技術存在的問題，闡述了急傾斜中厚煤層的采煤方法，論證了急傾斜厚煤層采用巷道放頂煤采煤方法的可行性。

關鍵詞 ：急傾斜煤層 采煤方法 分析

0.前言

煤層的傾角是煤層層面與水平面所夾的兩面角，角度大于45°的煤層被稱為急傾斜煤層。它由煤層傾角增大引起的，地質構造復雜，煤層賦存不穩定煤層由原水平狀態經過多次地質變動，變成急傾斜煤層。

1.急傾斜煤層開采特點

（1）由于煤系地層受構造運動的擠壓，煤層頂底板遭受破壞的程度相對比緩傾斜煤層大，因而頂底板巖石的層理與原生裂隙較發育，較易冒落；（2）由于煤層傾角大，支架的穩定性差，尤其是單體支柱的穩定性問題尤其重要；（3）破落下來的煤巖會自動下滑，有利于工作面煤炭運輸和矸石的自動充填，但煤巖塊的自動滾落容易傷人和沖倒支架，對作業安全不利[1]；（4）由于垮落矸石從上向下滾落，可對下部采空區起充填作用，但冒落帶漏斗狀明顯影響地表及巖層運動；（5）開采急傾斜煤層時，對煤層自然發火的防治比較困難。當采空區已經發火時，往往難以隔離。尤其在開采下區段時，上區段采空區的火源會冒落到下區段；（6）在開采急傾斜煤層中，人員沿傾斜方向上下行走不方便；（7）開采急傾斜煤層中，巖巷工程量比較大。

2.急傾斜煤層開采技術存在的問題

我國急傾斜煤層開采技術存在的問題主要表現在以下幾個方面：

（1）煤炭損失率高。主要存在于那些采落的煤炭與采空區冒落矸石無隔離設施的采煤方法，如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、倉儲式等。這些采煤方法的煤炭損失率有的高達40%～50%，與此同時，生產的煤炭往往有較高的含矸率。煤炭損失率高，不但給煤炭自燃創造了條件，而且浪費資源，縮短礦井壽命。

（2）巷道掘進率高。這些問題主要表現在斜坡式、小分段爆破和沿傾斜推進的掩護支架等采煤方法中。這些采煤法，有相當大的一部分巷道是在支承壓力帶內掘進和維護的，維護這些巷道的工作量很大。掘進率高，增加了巷道掘進維護的費用，影響工作面的接替，給通風管理工作造成困難。尤其在有沖擊地壓危險的煤層中，巷道對煤體切割過多，增加了沖擊地壓的危險。

（3）通風條件差。這一問題，大部分急傾斜煤層采煤方法都不同程度地存在，而斜坡式、小分段爆破、倉儲式和長孔爆破采煤法尤為嚴重。這些采煤方法中，通風系統復雜，有的采煤工作面為獨頭通風，工作面風流中，煤塵和瓦斯的含量較高，對工人的健康和安全危害較大。

（4）工人勞動強度大。這是所有急傾斜煤層采煤方法共同的缺點，由于煤層賦存條件的限制，急傾斜煤層中大部分巷道和工作面坡度大、空間小，工人在工作面落煤、支護、運料、行走均十分困難，勞動強度大。

（5）開采效益差。與傾斜或近水平煤層比較，急傾斜煤層的開采不僅單產低、工效低，而且成本高、煤質差，因此，這類急傾斜煤層礦井規模小、效益差。

3.急傾斜中厚煤層的采煤方法

適于大傾角急傾斜中厚煤層的采煤方法大傾角急傾斜厚煤層（煤層傾70°～90°，厚度5～10 m），此條件煤層由于傾角大、地質構造復雜等不利因素，采煤方法的發展較之其他急傾斜煤層采煤方法要緩慢的多，目前主要有下列一些采煤方法。

3.1 偽傾斜開采

偽傾斜開采可以克服急傾斜煤層開采中，人員沿傾斜方向上下行走不便，以及煤巖塊滑動滾落速度大，容易傷人和沖倒支架的缺點[2]，而且利用了急傾斜煤層煤巖可以自動下滑，便于煤炭自溜運輸和矸石自動充填等有利因素。利用偽傾斜開采的采煤工藝有：1）斜切分層采煤工藝；2）斜坡采煤法工藝；3） 偽斜工作面短壁矸石充填采煤工藝等。

3.2 掩護支架開采

掩護支架開采技術是利用急傾斜煤層開采頂板壓力較小，而支架下滑力大的特點，以掩護支架隔離采空區矸石進行開采的采煤方法。主要有：1）俯斜開采的掩護支架采煤工藝；2）巷道長壁工作面活動鋼架掩護采煤工藝等。

3.3 短壁柱式開采

由于急傾斜煤層地質條件復雜，很難采用長壁式采煤法，而采用短壁柱式方法開采，可以較好地適應這種復雜的條件，而且可以簡化采煤工藝，提高開采作業的安全性。其具體的采煤工藝包括：1）斜切分層采煤工藝；2）水平分層采煤工藝；3）倉儲采煤工藝等。

3.4 巷道放頂煤開采

巷道放頂煤開采，打破了傳統急傾斜煤層的常規，以巷道代替長壁式工作面，并遵循了目前國內廣泛使用并取得良好技術經濟效果的緩傾斜中厚煤層放頂煤長壁工作面放煤技術，同時采用全風壓通風，雙安全出口。這種方法推廣到大傾角（70°～90°）厚煤層（5m～10m），理論上借鑒金屬礦山的橢球體放礦理論后，采煤工藝參數基本成熟，煤層放煤效果更好，回收率令人滿意，同時針對這一采煤方法使用后出現的地表塌陷漏斗非連續變形的形態特征和變形機理研究，也有了明顯進展，成為正規采煤方法。

上述采煤方法可單獨使用，也可綜合應用，構成各式各樣具體采煤方法。

4.急傾斜厚煤層采用巷道放頂煤采煤方法的可行性

4.1 巷道布置

對急傾斜煤層沿傾斜方向按一定的標高劃分成若干區段，在區段底部沿走向布置一條巷道，然后在巷道一側每隔一定距離向煤層中掘放煤小眼，至此，巷道放頂煤工作面布置基本完成。放煤巷道兩端分別與進、回風巷相聯（如區段石門或采區上山等），并以沿空護巷方式維護，構成全風壓通風。

4.2 放煤巷道

由于放煤巷道同時擔負著運輸順槽、采煤工作面、放煤支架等多方面的任務，并集落、裝、運、放、行人、通風等諸多功能于一體。

4.3 放煤小眼

放煤小眼是頂煤松散區與放煤巷道的通道，它的作用除控制放煤工程外，還需在其中放炮，作出松動空間，必要時長孔松動爆破也在小眼中進行，因此，放煤小眼的穩定也是必須考慮的因素。而放煤小眼的穩定與支架形式有關。經驗表明[3]，直腿支架比曲腿支架更有利于放煤小眼的穩定。

4.4 放煤

先在放煤小眼內放炮，炮眼布置和炸藥量依據煤層硬度和厚度而定，放炮的目的使巷道上方的頂煤全部處于懸露狀態，當頂煤松動或垮落后，即可放煤。為保證放煤質量，提高頂煤采出率，必須采用分段、多輪、均衡放煤方法，以使頂煤上方的煤矸接觸面均勻下沉而不過早竄矸。

4.5 運輸系統

在放煤巷道布置一臺刮板運輸機，煤從放煤小眼里直接進入（必要時輔以人工攉煤）刮板運輸機，然后被運到運輸巷道。

4.6 通風系統

放煤巷道全風壓通風，新鮮風從進風巷道進入區段放煤巷道，乏風進入回風巷道。

5.結語

通過對急傾斜煤層采煤方法的分析，提高急傾斜煤層回采率與經濟效益，增加安全度，促進煤炭工業的健康與可持續發展，急傾斜煤層的開采具有十分重要的作用和指導意義。

參考文獻：

[1] 劉玉芳.急傾斜煤層開采的特點、方法及對策探討[J].華章.2011（23）

[2] 謝東海，馮濤，趙伏軍.我國急傾斜煤層開采的現狀及發展趨勢[J].科技信息（科學教研）.2007（14）

[3] 吳燦華.提升急傾斜煤層開采效率的方法與策略探析[J].科技與企業. 2013（11）

作者簡介：

王瑞（1988-），漢族，山西大同人，本科就讀于遼寧工程技術大學采礦工程專業。