李康來 何 興

（昆明煤炭科學(xué)研究所，云南 昆明 650041)

1 煤礦不穩(wěn)定型煤層的采煤方法

在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們把厚度、傾角、夾矸厚度和層數(shù)變化大，斷層、褶曲、陷落柱發(fā)育，火成巖侵入嚴(yán)重，即煤層的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層的賦存狀況不穩(wěn)定、可采性時(shí)斷時(shí)續(xù)的煤層稱為不穩(wěn)定型煤層。

開采不穩(wěn)定型煤層的產(chǎn)量雖在全國(guó)原煤總產(chǎn)量中所占的比重并不大，但就一個(gè)礦區(qū)而言，開采不穩(wěn)定型煤層卻是許多礦井經(jīng)常遇到的實(shí)際問題。由于不穩(wěn)定型煤層各具特征，對(duì)不穩(wěn)定型煤層的開采，不可能只采用一種既能適合各種特征，又是統(tǒng)一通用的巷道布置形式和采煤方法。由此工程技術(shù)人員從長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出不穩(wěn)定型煤層開采的指導(dǎo)方法：①正確使用已掌握的地質(zhì)勘探資料，要有分析，有保留地利用這些資料去指導(dǎo)開采設(shè)計(jì)和指揮生產(chǎn)。②加強(qiáng)礦井地質(zhì)工作，從建井到礦井投產(chǎn)以后都要不間斷地收集地質(zhì)資料。③采區(qū)巷道布置密度要恰當(dāng)，過疏控制不住煤層，過密則提高掘進(jìn)工程量增加成本。④采區(qū)巷道布置形式要與復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造相適應(yīng)。

2 煤礦礦井急傾斜薄煤層特征分析

急傾斜薄煤層屬于典型的不穩(wěn)定型煤層。煤層傾角大于45°的為急傾斜煤層,對(duì)于薄煤層我國(guó)是指厚度在1.3m以下的煤層。急傾斜煤層因其傾角大，在開采技術(shù)上與緩傾斜及傾斜煤層相比有所不同：①急傾斜煤層采下的煤塊和冒落的矸石能自動(dòng)下滑，可以簡(jiǎn)化工作面上的裝運(yùn)工作，但也容易砸傷人員、沖倒支架，給生產(chǎn)帶來不安全的因素。②急傾斜煤層的頂板壓力沿傾斜向下的分力較大，而垂直于工作面支架或煤柱上的分力比緩傾斜煤層要小。因此，頂?shù)装宥加锌赡芡鶅A斜方向滑動(dòng)，護(hù)巷煤柱容易片幫垮落，這就增加了回采和支護(hù)工作的復(fù)雜性。③急傾斜煤層因其傾角大，回采工作面的行人、運(yùn)料、采煤等各項(xiàng)操作條件，都比較困難，必須采取有效的措施。④用于緩傾斜煤層沿底板運(yùn)行的采煤機(jī)械，不適合用于開采急傾斜煤層。

3 急傾斜煤層采煤技術(shù)

急傾斜煤層采煤技術(shù)的巷道布置方式有：水平式布置方式、煤層內(nèi)布置方式等。開采系統(tǒng)有：房柱式開采系統(tǒng)，長(zhǎng)壁式開采系統(tǒng)，短壁式開采系統(tǒng)，鉆孔式開采系統(tǒng)等。落煤方法有：爆破法、截割加爆破法、機(jī)采法、水采法等。

在我國(guó)一些省市如：安徽、徐州、山西、貴州等地開采急傾斜煤層的礦井已有幾十個(gè)。由于地質(zhì)賦存條件的差異，開采急傾斜煤層和開采賦存條件簡(jiǎn)單的緩傾斜煤層在采煤方法上有著很大的差異。

以某煤礦為例：近年來礦井生產(chǎn)水平不斷往深部延伸，轉(zhuǎn)入深水平開采以后，煤層賦存條件發(fā)生了變化，基本上都是急傾斜薄煤層，原來設(shè)計(jì)的走向長(zhǎng)壁式采煤法和中深孔爆破采煤法，已經(jīng)不適合開采急傾斜薄煤層和安全生產(chǎn)的要求。為了能在不斷變化的地質(zhì)條件中，找到一個(gè)能夠適應(yīng)急傾斜薄煤層變化的巷道布置形式和采煤方法，工程技術(shù)人員對(duì)急傾斜薄煤層開采方法進(jìn)行了深入的研究和改進(jìn)，主要技術(shù)措施如下：

3.1 選定采煤方法

煤層的地質(zhì)條件為：采區(qū)±0～43回采面位于±0水平，東至+50水平，西至±0水平，北至±0～43，南至斷面。煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，含黃鐵結(jié)核層。頂板較完整，但在回采過程中易垮落。底板為細(xì)粉砂巖，偶有發(fā)現(xiàn)一層厚為0.3m的偽底，底板較穩(wěn)定。回采面煤層厚度0.7～0.8m，煤層傾角65°～70°，回采面斜長(zhǎng)65m，煤質(zhì)較硬。煤系地層地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，回采面推進(jìn)中常遇到小斷層和小錯(cuò)動(dòng)地層。在此地質(zhì)條件下，原設(shè)計(jì)的斜坡中孔采煤法不適應(yīng)開采該煤層，需重新制定采煤方案，結(jié)合煤礦開采技術(shù)水平以及經(jīng)濟(jì)成本因素，決定采用偽傾斜斜坡短壁新采煤方法。

3.2 確定開采技術(shù)參數(shù)

工作面開采技術(shù)參數(shù)，需根據(jù)偽傾斜斜坡短壁采煤法的技術(shù)特點(diǎn)而定。偽傾斜斜坡短壁采煤法的采面各項(xiàng)技術(shù)要求較嚴(yán)格，開采時(shí)需要布置較多的順槽，增加了斜坡巷道的掘進(jìn)工程量。短壁開采法需布置的炮眼數(shù)較多，在炮眼設(shè)計(jì)上如：炮眼布置炮眼裝藥量、裝藥方式及炮泥填充方式等技術(shù)參數(shù)，都需重新設(shè)計(jì)和調(diào)整。在對(duì)多種采煤方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較后，決定采用偽傾斜開順槽方式。即工作面主斜坡沿煤層偽傾斜22°～23°布置，掘進(jìn)到工作面邊界止，再在主斜坡上間隔20m～30沿煤層偽傾斜22°掘若干條分斜坡到邊界止。回采時(shí)由分斜坡自上往下逐段用偽傾斜短壁采煤法進(jìn)行回采，在第一分斜坡回采時(shí)，應(yīng)及時(shí)掘出第二分斜坡，以保證回采的連續(xù)性。

3.3 回采工藝技術(shù)管理

偽傾斜斜坡短壁采煤法的工藝特點(diǎn)是：要求各工序銜接緊湊，并能實(shí)行平行作業(yè)。偽斜短壁回采工藝中最關(guān)鍵的工序是支護(hù)和出煤，這二項(xiàng)工序也是耗時(shí)最多的環(huán)節(jié)。因此要盡可能創(chuàng)造條件，在煤礦安全規(guī)程允許的范圍下實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，則能縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間。在勞動(dòng)組織上根據(jù)工序平行作業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)好每個(gè)工序的作業(yè)時(shí)間，工序質(zhì)量要求等，各工序作業(yè)既要明確分工又要相互協(xié)作，按照正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表的要求保質(zhì)保量完成循環(huán)。

技術(shù)管理的核心是確保正規(guī)循環(huán)作業(yè)和頂板管理，編制能適應(yīng)煤層地質(zhì)條件和斜坡短壁采煤法的循環(huán)作業(yè)圖表，其要點(diǎn)在于突出支護(hù)和出煤主要環(huán)節(jié)，盡量安排好平行作業(yè)的工序，并能保證正規(guī)循環(huán)作業(yè)的實(shí)施。

3.4 安全技術(shù)措施

偽傾斜斜坡短壁回采工作面采用點(diǎn)柱支護(hù)及木板背幫，能有效地控制頂、底板和上煤幫。采面放炮后，即進(jìn)行超前支護(hù)，與中孔采煤法比較，突出了控頂和護(hù)幫的安全性。中孔采煤法爆破后容易出現(xiàn)堵煤、壓煤現(xiàn)象，爆破后因空間小不易操作，工人容易違章進(jìn)入采空區(qū)，造成不安全因素。采用斜坡短壁偽傾斜回采，采空區(qū)面積采用分區(qū)式管理，可使采空（控頂）面積縮小，減少了采空區(qū)特殊支護(hù)的數(shù)量，降低了坑木消耗?；夭擅尜|(zhì)量安全管理也是關(guān)鍵一環(huán)。為此每班均設(shè)立質(zhì)檢人員進(jìn)行自檢和互檢，特別是支護(hù)和頂板管理方面，確保支護(hù)質(zhì)量的同時(shí)對(duì)不合格的支護(hù)和損壞的支架進(jìn)行整修，消除不安全的隱患。

3.5 煤炭質(zhì)量和火工材料管理

為保證煤炭質(zhì)量降低毛煤含矸率，對(duì)工作面爆破崩落下來的煤和冒落矸石混雜在一起的現(xiàn)象，采取在工作面直接揀矸的方法，矸石堆放在工作面采空區(qū)處。此做法既能解決煤與矸石混運(yùn)出去的現(xiàn)象，還能提高毛煤出井質(zhì)量?；鸸げ牧舷姆矫嬉餐滑F(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。與中孔采煤法相比，炮眼利用率高，火工材料消耗少，可下降火工材料消耗11個(gè)百分點(diǎn)之多，大大降低了工作面直接生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

4.1 采用偽傾斜斜坡短壁采煤法，不但平均月產(chǎn)量達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還可提高回采面的單產(chǎn)水平，促進(jìn)了采煤工作面的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理。

4.2 解決急傾斜薄煤層開采過程中容易丟煤壓煤的問題，提高了煤炭資源的回收率，工作面回采率提高了3個(gè)百分點(diǎn)，從而延長(zhǎng)了采區(qū)服務(wù)年限和礦井生產(chǎn)年限。

4.3 對(duì)爆破方式進(jìn)行了改進(jìn)，降低了火工材料消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

4.4 由于改進(jìn)了頂板管理方式，進(jìn)而提高生產(chǎn)安全系數(shù)，保障了工人安全生產(chǎn)。

綜上表明，在不穩(wěn)定型急傾斜煤層中采用偽傾斜斜坡短壁采煤法，能較好地解決急傾斜薄煤層開采的技術(shù)難題，收到明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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