试论急倾斜煤层开采技术_急倾斜煤层开采技术

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试论急倾斜煤层开采技术

[摘 要]煤矿资源储量巨大，但近几年来随易采煤层的减少，急倾斜煤层开采技术越来越受到关注。本文通过对急倾斜煤层开采具体因素的分析，针对急倾斜煤层开采提出有利析。

[关键词]急倾斜煤层；煤层开采；煤炭开采技术

中图分类号：H504 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0365-01 急倾斜煤层开采的主要特点

1.1 急倾斜煤层的构造复杂，断层和褶曲多，煤层厚度变化较大，开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此，开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井。

1.2 急倾斜煤层的倾角大于岩石安息角，采煤工作面采下的煤能自动下滑，从而简化了工作面的装运工作，但下滑的煤和矸石容易冲倒支架，砸伤人员，急倾斜煤层和围岩的节理发育，初次来压和周期来压与不明显，易发生无预兆的大面积突然冒顶垮落，造成顶板事故，给生产带来一些不安全因素。因此，生产的不安全因素多，安全性差。

1.3 急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小，而沿倾斜作用的分力大，煤层开采后，煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落，支架稳定性差，易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。

2.急倾斜煤层工作面设备布置的特点

2.1 工作面刮板输送机在工作面内，不伸入顺槽，通过溜槽向位于下顺槽上帮的转载机卸载；机尾延伸到工作面底板与上顺槽底板的交界处，上帮侧给出上顺槽与工作面之间的安全通道。

2.2 为了保证工作面煤流的顺利转载和采煤机自开机窝，工作面刮板输送机、液压支架以下工作面下端为基准保持相对位置不变，工作面斜长通过等长掘进和调整工作面伪倾角来控制，当斜长有少量变化时，可在工作面上端增减单体液压支柱支护，避免增减工作面刮板输送机的长度和工作面液压支架的架数。

2.3 工作面刮板输送机的传动部设在机尾，相应的三架排尾支架配长顶梁，后错一个步距，工作面刮板输送机的机头装有采煤机拖缆用的呀呀电缆绞车，用五架排头支架加强防倒防滑性能；液压支架与工作面输送机直接连接，并通过千斤顶一锚链将输送机锚稳；下顺槽的上帮铺设桥式装载机和带式输送机，转载机机尾装有受煤口；上顺槽设有一台牵引绞车，可将采煤机牵引到上顺槽。

3.急倾斜煤层开采方法的比较分析

3.1 柔性掩护支架采煤法：缺点则是支架结构不完善，无法在下放过程中适应煤层厚度的变化，倾角的变化也不能太大。要求煤层赋存比较稳定，否则会造成很大困难，且难以实现机械化回采。

3.2 俯伪斜走向长壁分段密集采煤法：缺点则是工作面支、回柱工作量较大，操作不便；区段煤柱损失较大；通风较差，易积存瓦斯。

3.3 水平分段放顶煤采煤法：缺点则是适应性不强，对煤层厚度沿走向变化较大，断层较多，厚度小于20m的急倾斜煤层均不适用，且综采机械设备初期投资大，设备搬运和安装比较困难。

4.急倾斜煤层开采技术存在的问题

4.1 煤炭损失率高。主要存在于那些采落的煤炭与采空区冒落矸石无隔离设施的采煤方法，如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、仓储式等。这些采煤方法的煤炭损失率有的高达40%-50%，与此同时，生产的煤炭往往有较高的含矸率。煤炭损失率高，不但给煤炭自燃创造了条件，而且浪费资源，缩短矿井寿命。

4.2 巷道掘进率高。这些问题主要表现在斜坡式、小分段爆破和沿倾斜推进的掩护支架等采煤方法中。这些采煤法，有相当大的一部分巷道是在支承压力带内掘进和维护的，维护这些巷道的工作量很大。掘进率高，增加了巷道掘进维护的费用，影响工作面的接替，给通风管理工作造成困难。尤其在有冲击地压危险的煤层中，巷道对煤体切割过多，增加了冲击地压的危险。

4.3 通风条件差。这一问题，大部分急倾斜煤层采煤方法都不同程度地存在，而斜坡式、小分段爆破、仓储式和长孔爆破采煤法尤为严重。这些采煤方法中，通风系统复杂，有的采煤工作面为独头通风，工作面风流中，煤尘和瓦斯的含量较高，对工人的健康和安全危害较大。

4.4 工人劳动强度大。这是所有急倾斜煤层采煤方法共同的缺点，由于煤层赋存条件的限制，急倾斜煤层中大部分巷道和工作面坡度大、空间小，工人在工作面落煤、支护、运料、行走均十分困难，劳动强度大。

4.5 开采效益差。与倾斜或近水平煤层比较，急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低，而且成本高、煤质差，因此，这类急倾斜煤层矿井规模小、效益差。

5.有利于急倾斜煤层开采方法的研究

5.1 伪倾斜柔性掩护式支架采煤法的特殊支护技术解析

在接倾斜煤层开采技术上，伪倾斜柔性掩护式支架采煤法是得到很多实践证明的有效的常用方法，由于其与悬移支架和单体液体支架在支移方式和结构上存在差异，从而导致作业中所遇到的问题及处理方法也有很大的不同，因此正确地分析遇到的问题，寻求更好的解决方法，完善伪倾斜柔性掩护式支架采煤方法。

5.1.1 遇煤层变薄的处理方法。在急倾斜煤层作业中，当采煤遇到煤层变薄的作业带时，支架的下肢与上肢都与顶板接触，此时应该及时的沿竖向和横向打上加强支柱，预防落架过程中支架单向向底板或者顶板方向移动，为支架下落起到保障作用。同时，确保落架时柔性掩护式支架与顶板（或底板）的夹角不得大于其经计算出来的安全夹角，预防柔性掩护式支架出现反转现象，确保落架的安全。

5.1.2 遇到凹凸不平的顶、底板的处理方法。在作业过程中出现支架上肢遇到顶板顶板突然凸起或者切到顶板时，支架落架困难。解决该现象的方法应该是先用千斤顶向地板方向顶架，再通过使用加强支柱支撑下肢，最后用煤电钻或风动凿岩机等工具破掉凸出来的顶板，慢慢落架使其达到正常工作状态。如果作业中出现支架下肢切到地板突然突起时，应该用千斤顶向顶板板方向倾斜支架上肢，从而使下肢与地板分离，接下来对上肢使用加强支柱支撑成，然后通过使用煤电钻破掉突起底板，或者可以采用导链拉下肢的方法慢慢落架，使支护变为正常。

5.1.3 遇到“啃顶”时的处理方法。在作业过程中，由于爆破参数不恰当等原因致使下肢在作业过程中运行的过快时就会出现“啃顶”现象，从而很容易造成窜矸问题。如遇到这种情况时，应该采用煤电钻或风动凿岩机等工具对顶板进行“超挖”处理，让支架上肢先行，同时要实施加强支柱，缓慢过度到正常位置。

5.1.4 窜矸现象的解决方法

窜矸现象是由于煤层变软或者顶板破碎等，使得煤层顶板与支架顶端之间的空隙较大时，上覆采空区矸石窜入工作区而形成的，窜矸现象影响作业的效率和安全。避免窜矸现象的出现，应该做到严禁将煤垫层放完，保证支架上方有2-3m的煤垫层。在出现窜矸现象以后，应该先加强支护，使得支架能够支撑住，再用木板或坑木等制作假顶堵塞孔间，缓慢过度到正常状态。

5.2 最优控制与侧向放煤协相协同的开采方法解析

在急倾斜煤层作业过程中，侧向放煤与最优控制相协同的开采方法可以有效帮助获得何时关闭放煤口涉及到的数据。其方法原理为通过协同调整沿工作面倾斜方向放煤口间距、放煤方式、间隔时间、放煤垂直高度等参数，确定放出椭球体发育成开始受边壁影响的极限边缘，使其能够达到垂直方向有弧度方向的煤体放出最大化，并且减少矸石混杂。

5.3 采煤工艺

对于急倾斜煤层伪倾斜柔性掩护式支架采煤方法侧向放煤开采技术，开采工艺包括移架、侧向放煤、爆破落煤和运煤等工艺。

结束语

我国急倾斜煤层的分布是较为广泛的，且其地质条件大多比较复杂，对这类赋存条件的煤层进行开采，受很多实际因素影响和制约，是一项极为复杂的系统工程，因此，必须因地制宜地采取适宜的方法进行高效开采。

参考文献

[1] 丁言露，刘飞，樊明.《急倾斜煤层的开采分析》[J].山西焦煤科技，2011（3）.[2] 周佳新.《谈急倾斜煤层的几种开采方法[J].科技风，2011（9）.