浅谈急倾斜薄煤层开采技术

浅谈急倾斜薄煤层开采技术

[摘要]随着我司煤炭资源开采时间的增加和开采强度的加大，赋存条件好的煤层逐渐减少。随着我司矿井生产水平不断往深部延伸，地层深处的地质条件由简单到复杂，断层构造越来越多，矿井地压也显著增大，煤炭开采难度明显增大。本文针对急倾斜薄煤层的开采方法进行了浅析，可供同行参考。

【关键词】急倾斜；薄煤层；开采；工艺

1、煤矿不稳定型煤层的开采方法

在生产实践中，人们把厚度、倾角、夹矸厚度和层数变化大，断层、褶曲、陷落柱发育，火成岩侵入严重，即煤层的地质构造复杂、煤层的赋存状况不稳定、可采性时断时续的煤层称为不稳定型煤层。

开采不稳定型煤层的产量在我司原煤总产量中所占的比重较大，因此开采不稳定型煤层在矿井中是经常遇到的实际问题。由于不稳定型煤层各具特征，对不稳定型煤层的开采，不可能只采用一种既能适合各种特征，又是统一通用的巷道布置形式和采煤方法。由此我司工程技术人员从长期的生产实践中总结出不稳定型煤层开采的指导方法：①正确使用已掌握的地质勘探资料，要有分析、有保留地利用这些资料去指导开采设计和指挥生产。②加强矿井地质工作，从建井到矿井投产以后都要不间断地收集地质资料。③采区巷道布置密度要恰当，过疏控制不住煤层，过密则提高掘进工程量、增加成本。④采区巷道布置形式要与复杂的地质构造相适应。

2、煤矿急倾斜薄煤层特征分析

急倾斜薄煤层属于典型的不稳定型煤层。煤层倾角大于45°的为急倾斜煤层，对于薄煤层我国是指厚度在1.3m以下的煤层。急倾斜煤层因其倾角大，在开采技术上与缓倾斜及倾斜煤层相比有所不同：①急倾斜煤层采下的煤块和冒落的矸石能自动下滑，可以简化工作面上的装运工作，但也容易砸伤人员、冲倒支架，给生产带来不安全的因素。②急倾斜煤层的顶板压力沿倾斜向下的分力较大，而垂直于工作面支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层要小。因此，顶底板都有可能往倾斜方向滑动，护巷煤柱容易片帮垮落，这就增加了回采和支护工作的复杂性。③急倾斜煤层因其倾角大，回采工作面的行人、运料、采煤等各项操作条件，都比较困难，必须采取有效的措施。④用于缓倾斜煤层沿底板运行的采煤机械，不适合用于开采急倾斜煤层。

3、急倾斜煤层开采技术

急倾斜煤层采煤技术的巷道布置方式有：水平式布置方式、煤层内布置方式等。开采系统有：房柱式开采系统，长壁式开采系统，短壁式开采系统，钻孔式开采系统等。落煤方法有：爆破法、截割加爆破法、机采法、水采法等。

在我司矿井中存在较多的急倾斜煤层。由于地质赋存条件的差异，开采急倾斜煤层和开采赋存条件简单的缓倾斜煤层在采煤方法上有着很大的差异。

以某煤矿为例：近年来矿井生产水平不断往深部延伸，转入深水平开采以后，煤层赋存条件发生了变化，基本上都是急倾斜薄煤层，原来设计的走向长壁式采煤法和中深孔爆破采煤法，已经不适合开采急倾斜薄煤层和安全生产的要求。为了能在不断变化的地质条件中，找到一个能够适应急倾斜薄煤层变化的巷道布置形式和采煤方法，工程技术人员对急倾斜薄煤层开采方法进行了深入的研究和改进，主要技术措施如下：

3.1选定采煤方法

煤层的地质条件为：采区±0～43回采面位于±0水平，东至+50水平，西至±0水平，北至±0～43，南至断面。煤层顶板为砂质泥岩，含黄铁结核层。顶板较完整，但在回采过程中易垮落。底板为细粉砂岩，偶有发现一层厚为0.3m的伪底，底板较稳定。回采面煤层厚度0.7～0.8m，煤层倾角65°～70°，回采面斜长65m，煤质较硬。煤系地层地质构造发育，回采面推进中常遇到小断层和小错动地层。在此地质条件下，原设计的斜坡中孔采煤法不适应开采该煤层，需重新制定采煤方案，结合煤矿开采技术水平以及经济成本因素，决定采用伪倾斜斜坡短壁采煤方法。

3.2确定开采技术参数

工作面开采技术参数，需根据伪倾斜斜坡短壁采煤方法的技术特点而定。伪倾斜斜坡短壁采煤方法的采面各项技术要求较严格，开采时需要布置较多的顺槽，增加了斜坡巷道的掘进工程量。短壁开采法需布置的炮眼数较多，在炮眼设计上如：炮眼布置、炮眼装药量、装药方式及炮泥填充方式等技术参数，都需重新设计和调整。在对多种采煤方法及经济技术指标进行比较后，决定采用伪倾斜开顺槽方式。即工作面主斜坡沿煤层伪倾斜22°～23°布置，掘进到工作面边界止，再在主斜坡上间隔20m～30m沿煤层伪倾斜22°掘若干条分斜坡到边界止。回采时由分斜坡自上往下逐段用伪倾斜短壁采煤法进行回采，在第一分斜坡回采时，应及时掘出第二分斜坡，以保证回采的连续性。

3.3回采工艺技术管理

伪倾斜斜坡短壁采煤法的工艺特点是：要求各工序衔接紧凑，并能实行平行作业。伪斜短壁回采工艺中最关键的工序是支护和出煤，这两项工序也是耗时最多的环节。因此要尽可能创造条件，在《煤矿安全规程》允许的范围下实现平行作业，则能缩短循环作业时间。在劳动组织上根据工序平行作业的特点，设计好每个工序的作业时间、工序质量要求等，各工序作业既要明确分工又要相互协作，按照正规循环作业图表的要求保质保量完成循环。

技术管理的核心是确保正规循环作业和顶板管理，编制能适应煤层地质条件

和斜坡短壁采煤法的循环作业图表，其要点在于突出支护和出煤主要环节，尽量安排好平行作业的工序，并能保证正规循环作业的实施。

3.4安全技术措施

伪倾斜斜坡短壁回采工作面采用点柱支护及木板背帮，能有效地控制顶、底板和上煤帮。采面放炮后，即进行超前支护，与中深孔采煤法比较，突出了控顶和护帮的安全性。中深孔采煤法爆破后容易出现堵煤、压煤现象，爆破后因空间小不易操作，工人容易违章进入采空区，造成不安全因素。采用斜坡短壁伪倾斜回采，采空区面积采用分区式管理，可使采空（控顶）面积缩小，减少了采空区特殊支护的数量，降低了坑木消耗。回采面质量安全管理也是关键一环。为此每班均设立质检人员进行自检和互检，特别是支护和顶板管理方面，确保支护质量的同时对不合格的支护和损坏的支架进行整修，消除不安全的隐患。

3.5煤炭质量和火工材料管理

为保证煤炭质量降低含矸率，对工作面爆破崩落下来的煤和冒落矸石混杂在一起的现象，采取在工作面直接拣矸的方法，矸石堆放在工作面采空区处。此做法既能解决煤与矸石混运出去的现象，还能提高煤炭出井质量。火工材料消耗方面也突现其优势。与中深孔采煤法相比，炮眼利用率高，火工材料消耗少，可下降火工材料消耗11个百分点之多，大大降低了工作面直接生产成本。

4、伪倾斜斜坡短壁采煤法优点

4.1采用伪倾斜斜坡短壁采煤法，不但平均月产量达到了设计标准，还可提高回采面的单产水平，促进了采煤工作面的质量标准化管理。

4.2解决了急倾斜薄煤层开采过程中容易丢煤压煤的问题，提高了煤炭资源的回收率，工作面回采率提高了3个百分点，从而延长了采区服务年限和矿井生产年限。

4.3对爆破方式进行了改进，降低了火工材料消耗，节约了生产成本。

4.4由于改进了顶板管理方式，进而提高了生产安全系数，保障了工人安全生产。

综上表明，在急倾斜薄煤层中采用伪倾斜斜坡短壁采煤法，能较好地解决急倾斜薄煤层开采的技术难题，收到明显的经济效益。