陳奎動

摘 要：急傾斜煤層回采在我國煤炭資源開采中占有相當大的比重，由于其自身地質條件復雜性與回采工藝的限制，煤炭資源安全回收與生產(chǎn)效率受到很大影響。文章分析了現(xiàn)階段薄及中厚急傾斜煤層開采所具有的特點及存在的問題，并以天湖山能源公司急傾斜煤層開采經(jīng)驗，分析了南方現(xiàn)有急傾斜煤層開采方法優(yōu)缺點及適應條件，提出了提高回采效率與安全性的優(yōu)化建議，望對急傾斜煤層資源開采有所借鑒。

關鍵詞：急傾斜煤層；特點；采煤方法；優(yōu)化措施

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0171-02

急傾斜煤炭儲量在國內(nèi)煤炭資源儲量中占有比例接近%，在我國南方地區(qū)比例更大。急傾斜煤層地質條件一般十分復雜，煤層開采中會遇到構造數(shù)目多、煤層儲量少、頂板管理困難等問題，如何安全、經(jīng)濟地回收急傾斜煤炭資源是礦井生產(chǎn)的當務之急。在淺部地質條件相對簡單的煤層開采中，南方煤礦急傾斜煤層現(xiàn)今所采用的采煤法取得良好效果。但隨著礦井開采水平的不斷延伸，愈加復雜的開采條件使得原有采煤方式在急傾斜煤層開采中凸顯出不適應性，需要對原有工藝參數(shù)與生產(chǎn)管理進行調(diào)整及優(yōu)化，以確保礦井生產(chǎn)的安全與高效。

1 急傾斜煤層開采特點

急傾斜煤層地質條件差異較大，使得煤炭開采中產(chǎn)生了不同的開采方法。從開采機械化程度較低的倉儲式到較為先進的放頂煤采煤，急傾斜煤層采煤方法歷經(jīng)了多次的調(diào)整與完善?？v觀國內(nèi)現(xiàn)階段急傾斜煤炭開采方式，仍普遍存在很大的不足。

1.1 煤炭采出率低

就現(xiàn)階段而言，國內(nèi)急傾斜煤層在煤炭采出率方面仍有很大的不足，尤其是南方急傾斜開采礦井，其偏高的煤炭損失率一直是影響煤礦開采效益的重要因素。同時，由于開采工藝較為落后，工作面采出煤炭含矸率也普遍較高，雖耗費工時在工作面進行撿矸作業(yè)，但其效果并不理想。

1.2 巷道掘進率高

急傾斜工作面準備過程中，需要掘進大量煤巖巷道以保障工作面生產(chǎn)的安全進行。巷道掘進率過高會提升礦井生產(chǎn)準備工作的任務難度，引起生產(chǎn)成本的增加。尤其是淺部煤炭開采日漸枯竭，深部開采不可避免會遇到高應力、高復雜地質條件。在采用斜坡采煤法、小分段爆破法的急傾斜開采礦井中，部分巷道會處于支承壓力集中區(qū)域，巷道維護難度大，并有出現(xiàn)嚴重沖擊礦壓現(xiàn)象的可能，影響礦井的正常生產(chǎn)。

1.3 安全狀況差

急傾斜煤層開采坡度往往較大，巷道傾斜角度一般超過 25 °。較高的開采坡度增加了礦井生產(chǎn)開采難度，并且易出現(xiàn)煤矸石或設備自動下滑等問題，造成人員傷亡與支架的損毀。急傾斜煤層受力主要在鉛錘方向與順煤層層面方向力的作用，使得頂板自穩(wěn)能力較差，管理困難，可能出現(xiàn)工作面冒頂、片幫、支架傾倒等問題。通風問題是也是采煤法一較為突出的問題，采區(qū)工作面通風網(wǎng)絡復雜，使得通風阻力偏大、空氣質量差、通風效率低，由此導致的通風費用十分高昂，并且不良的通風條件也給人員健康與設備帶來巨大的傷害。

1.4 工作面生產(chǎn)效率偏低

急傾斜煤層回采工藝相比較為簡單，且由于急傾斜機械化程度普遍偏低，使得各項工作順利開展難度較大。受到煤層地質分布與生產(chǎn)工藝的限制，工作面單產(chǎn)能力往往達不到設計要求，集中化生產(chǎn)難以實現(xiàn)。而急傾斜煤層工作面準備中往往需要投入較大的人力和物力，而實際工作面生產(chǎn)能力卻達不到預期要求，投入大而回報小。

2 急傾斜煤層的采煤方法

急傾斜煤層生產(chǎn)礦井以薄及中厚煤層居多，現(xiàn)階段所采用的采煤方法主要有壁式采煤法、斜坡法兩種，各采煤方法對不同的地質條件具有良好的適應性，但亦存在一定的使用限制。天湖山能源實業(yè)有限公司急傾斜煤層開采應用的開采方法主要為壁式采煤法和斜坡采煤法，現(xiàn)主要對這兩種采煤方式優(yōu)缺點及適應條件進行分析。

2.1 壁式采煤法

壁式采煤法包括多種分類，包括單一長壁采煤法、俯偽斜長壁采煤法、倒臺階采煤法等。倒臺階采煤法的優(yōu)點在于采煤系統(tǒng)布置較為簡單，巷道掘進率低，工作面回采率高，且對不穩(wěn)定地質條件具有良好的適應性。這種采煤方式在先前急傾斜煤層開采中應用較多，但由于其開采機械化程度低、生產(chǎn)管理困難、勞動條件差、生產(chǎn)成本較高，在急傾斜煤層開采中使用頻率非常小，現(xiàn)階段主要用于松軟煤質的急傾斜薄煤層開采。其他采煤方式在原有長壁式采煤法基礎上進行了改進，大大改善了長壁采煤法存在的缺陷，但亦存在一定的問題。

2.2 斜坡采煤法

斜坡采煤法是南方煤礦急傾斜煤層開采應用較為普遍的開采方式，其按照一定垂直高度，通過多組回采斜坡將開采煤層劃分為若干斜形開采條帶；工作面布置長度往往較短（90 m左右），但數(shù)量明顯多于其他采煤方式。采區(qū)巷道采用多溜槽布置方式，首采斜坡傾角一般控制在24～25 °，且保證工作面與主斜坡二者的邊界相互重合；順主斜坡方向，每間隔布置一分斜坡，分斜坡傾角應略微比主斜坡傾角大，并將分斜坡邊界延伸至工作面。開采過程中自上至下依次對分斜坡工作面進行回采，亦可同時回采兩個分斜坡工作面，保證工作面生產(chǎn)的連續(xù)與生產(chǎn)效率。工作面落煤采用爆破方式，出煤自溜至采區(qū)溜煤眼或煤倉。

這種采煤方式能夠有效改善急傾斜煤層開采產(chǎn)量小、工效低的問題，工藝布置簡單，提升了生產(chǎn)安全性與經(jīng)濟性，對于復雜型急傾斜煤層開采具有良好的適應性。但斜坡采煤方法中的通風不能采用全負壓通風，礦井瓦斯易在采空區(qū)與巷道上方積聚，是礦井生產(chǎn)的不安全因素；爆破落煤中易擾動工作面上方頂板，使冒落矸石摻入落煤之中，增加了產(chǎn)煤的含矸率；回柱作業(yè)往往在斜坡巷道中進行，作業(yè)程序復雜且不安全。因此，斜坡采煤法多適用于瓦斯含量不高、地層條件穩(wěn)定的急傾斜煤層。

3 急傾斜煤層采煤方法優(yōu)化

3.1 改進巷道布置方式

為改善急傾斜煤層采區(qū)產(chǎn)能低與巷道布置限制條件多的情況，急傾斜煤層采區(qū)劃分中可適當增加采區(qū)走向長度與階段垂高。巷道布置中應以安全回采為前提，保證生產(chǎn)空間具有足夠數(shù)量的安全出口，盡可能實現(xiàn)礦井或采區(qū)工作面的全負壓通風。同時，結合采煤方法，考慮水平與傾斜巷道的特點，減少高傾角巷道的使用頻率，以巷道布置保證生產(chǎn)效率、降低巷道掘進率為目的。

在礦井生產(chǎn)設計中，可根據(jù)工作面布設情況，適當增加安全出口。如分斜坡眼上方或下方一定距離挖設相同規(guī)格的斜坡眼，與原有的主坡眼形成聯(lián)通，以便在后退式作業(yè)中可充當安全通道，且斜坡眼的增加對生產(chǎn)回采也非常有利。

急傾斜煤層開采地質條件相對復雜，工作面通風困難，下區(qū)段通風阻力過大。針對此種情況，在使用斜坡采煤法開采中，可在上下坡眼之間采用增加風簾或其他有效措施，改善上坡眼回風與下坡眼進風情況。

3.2 優(yōu)化回采工藝參數(shù)

現(xiàn)階段，急傾斜煤層開采機械化程度普遍不高，急傾斜煤層生產(chǎn)礦井仍以炮采工藝為主。礦井生產(chǎn)中應注重提升生產(chǎn)的機械化，運用先進的生產(chǎn)技術設備，改善礦井支護、落煤、運輸?shù)嚷浜蟮拈_采工藝。而對于應用較為普遍的爆破開采工藝，生產(chǎn)中需對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整。爆破參數(shù)的設定需綜合考慮工作面落煤效果和頂板穩(wěn)定性，確定最優(yōu)化的爆破參數(shù)。爆破應奉行“多打炮眼，少裝藥”的方針，提升一次爆破落煤量與盡可能降低對頂板的擾動。在此基礎上，控制炮眼打設角度，炮眼水平控制角度與垂直角度可設定為10 °、3 °～5 °，底角炮眼不超過5 °～15 °，工作面上部定眼過程應確保其不穿過頂板；爆破最小抵抗線在兩個點柱之間，以防爆破過程損壞工作面支護設備。為避免一次起爆中能量波過程對頂板造成多次擾動破壞，工作面爆破形式最好選擇毫秒爆破技術，相應的炮眼參數(shù)與爆破形式可根據(jù)礦井條件進行調(diào)整。

3.3 調(diào)整頂板管理方法

急傾斜煤層工作面開采中應力集中主要出現(xiàn)在鉛錘方向以及沿層面的方面，因此可選擇戴帽點柱的方式進行加強支護，點柱底部可適當進行削尖處理，避免地應力過大造成點柱破壞頂板，影響其整體承載特性。同時，為了減少控頂距離，應合理分配點柱的間排距，原則上控制在800 mm×800 mm。頂板條件惡劣地段進行加強支護，增加點柱支設密度，選用多柱或者叢柱進行支護。工作面頂板管理采用“單密控頂，雙密切頂”方式，偏幫區(qū)域采用貼幫支護與剎幫方式進行處理，通過綜合采用多種方式，確保工作面頂板及圍巖穩(wěn)定性。

3.4 提高工作面開采效率

就急傾斜煤層整體開采而言，其開采效率偏低，造成這一情況出現(xiàn)的原因主要有兩個方面：一是開采技術工藝落后，二是生產(chǎn)組織管理水平不足。

鑒于此，急傾斜煤層開采礦井應結合礦井實際條件，積極引進先進的開采技術與工藝設備，提升礦井機械化開采程度，保證生產(chǎn)開采過程的高效與安全。另一方面，根據(jù)礦井生產(chǎn)開采工藝，對礦井原有的技術管理措施進行適當?shù)卣{(diào)整。以煤礦安全規(guī)程作為依據(jù)，制定有效的工作面循環(huán)作業(yè)管理方法。生產(chǎn)管理中需保障工作面的平行作業(yè)，合理安排各工序的時間與銜接，在保證各班本職工作基礎上，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間的有效協(xié)作，確保整個開采循環(huán)過程的順利完成。

4 結 語

薄及中厚急傾斜煤層開采方法眾多，煤礦應用較多的有壁式采煤法、斜坡法，各方法在工程實際中都取得了良好的應用效果，但在深部高應力或復雜地質條件開采卻普遍表現(xiàn)出一定的不適應性，需對原有回采工藝進行優(yōu)化。煤礦企業(yè)應結合礦井生產(chǎn)地質條件及開采工藝，采取有效的生產(chǎn)優(yōu)化措施，提升礦井生產(chǎn)的安全性與效率，保障煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益。

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