大傾角煤層開采方法探析

摘要:目前，開采構造復雜煤層是許多礦井經常遇到的實際問題。因此，探討構造復雜煤層的采煤方法具有重要的現實意義。筆者結合多年的工作經驗，對大傾角煤層開采方法進行了分析。

關鍵詞: 構造復雜；采煤；大傾角煤層

1大傾角煤層開采的特點

對于大傾角煤層的開采具有以下特點：

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；與緩傾斜煤層相比，由于煤層傾角大，普通支架的穩定性差；與急傾斜煤層相比，由于煤層傾角小，柔性掩支架的穩定性差，易啃底而不易下放；當煤層厚度較大時，柔性掩支架的結構尺寸受到限制，帶來啃底、穩定性不好等問題；破落下來的煤巖會自動下滑，有利于工作面煤炭運輸，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；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；開采傾斜煤層時，對煤層自然發火的防治比較困難。當采空區已經發火時，往往難以隔離處理。特別在開采下區段時，上區段采空區的火源會冒落到下區段。

2 大傾角煤層主要采煤的采法分析

2.1 偽斜柔性掩護支架采煤法

偽斜柔性掩護支架采煤法是我國開采大傾角煤層的一種主要方法，它的主要特點是：工作面沿煤層偽斜直線布置，沿走向推進，用柔性掩護支架隔離采空區和采煤工作面，工作人員在柔性掩護支架的保護下進行采煤工作。回采土藝主要有支架安裝、支架的下放以及支架拆除三個環節。正常回采期間主要有三項工作同時進行：在區段回風平巷內不斷接長掩護支架，在工作面下端不斷拆除掩護支架，在掩護支架下采煤。掩護支架工作面目前一般采用爆破落煤，所以掩護支架工作面采煤包括打眼、裝藥、放炮、鋪溜槽出煤和調整掩護支架等工作。

回采巷道的布置方式使這種采煤方法具有傾斜和緩傾斜走向長壁采煤法巷道布置生產系統簡單、掘進率低，回采工作連續性強、通風條件好等一系列優點。柔性掩護支架把工作空間與采空區隔開，不僅大大簡化了繁重復雜危險的頂板管理土作，也給工作面的采煤工作創造了良好的安全條件。偽斜柔性掩護支架采煤法也存在一些缺點，需要進一步改進。其中主要的有兩方面：即支架的結構性能和機械化問題。掩護支架對煤層厚度，傾角變化的適用性比較差，改進掩護支架在這兩方面的適應性可以減少煤炭損失，擴大掩護支架采煤法的適用范圍。

2.2 斜坡陷落采煤法

斜坡陷落法的核心實質就是以傾斜巷道為主要布置形式，以煤體的自然陷落為主要落煤方式。此法不僅普遍應用于急傾斜厚及特厚煤層，在急傾斜薄及中厚煤層和緩傾斜、傾斜的厚煤層中也有應用。

巷道布置方式是從底板運輸巷每隔100-150m掘鑿透煤石門，然后在石門內距煤層7-8m處掘巖石上山透回風水平的采區石門，再沿巖石上山每隔20-30m掘透煤小斜坡，再沿煤層走向兩翼掘偽斜坡抵達采區邊界后，開袖后退回采。

在斜坡陷落采煤法中，采煤工作面有其特定的概念，它不同于壁式，回采時有相當的長度和人為控制的高度。也不是一個連續向前推移的面。它實際只是一個空間，在這個空間依靠煤的自然塌落或采用某種手段促其塌落，從而擴大其面積，更主要是擴展其高度。當附近采空區的矸石竄入并填滿這個空間時，這個空間的采煤工作即告結束，換一個地方形成新的空間。

斜坡陷落法的優點:巷道布置及采煤工藝能適應煤層條件(的變化，無需做大的變化或調整；充分利用煤層較松軟、易塌落的性質，簡化落煤工藝及工作量；有生產潛力，可使產量有大幅度的增長。

斜坡陷落法的缺點:回采率低，達不到國家規定；工作地點狹小，粉塵量高，主要作業地點都是局扇通風；仍有大量的笨重體力勞動。

2.3 俯偽斜走向長壁分段密集采煤法

俯偽斜走向長壁分段(水平)密集采煤法的主要特點是:直線長壁工作面按俯偽斜方向布置，沿走向推進，用分段水平密集切頂擋矸隔離采空區與回采空間，工作面分段打眼放炮落煤，煤炭自溜運輸。

俯偽斜走向長壁分段密集采煤法對大傾角煤層開采的適應性強，工作面俯偽斜直線布置，變大傾角為偽傾斜開采，減小了回采工作面傾角，可實現機械化采煤，避免了煤壁片幫傷人，工作面可鋪溜運煤，煤流的方向和速度的可控制，煤炭不易竄入采空區造成損失。采用分段走向密集支柱切頂擋矸，工作面上下分段可同時回柱放頂平行作業，充分利用時間、空間，提高了工作面的有效利用率，工效可提高40％－200％。工作買你推進速度快，單產高，工作面可采用單體液壓支柱，能適應煤層厚度變化，工人在工作面作業方便、安全，工作面運料方便，可減少瓦斯突出的威脅。

采用分段走向密集對工作面礦壓控制有明顯改善。走向密集阻截的采空區矸石，在采場與頂板冒落區之間形成了一個自然充填帶。所以工作面無明顯周期來壓。根據現場礦工作面礦壓觀測資料，采用俯偽斜走向長壁采煤法時工作面頂底板相對移近量比相同條件下采用其它采煤方法時小，因而工作面支柱的損耗和維修量也小。

同時走向密集支柱的采用也帶來這種采煤法的主要缺點: 工作面支、回柱工作量較大，而且工人操作不方便，分段走向密集下方的\"三角區\"通風條件差，易積存瓦斯；區段煤柱損失較大，約占區段煤量的15%左右。

俯偽斜走向長壁分段密集采煤法適用于傾角350 -750、頂板中等穩定、煤壁易片幫、厚度不超過2.0m的穩定或不穩定煤層，或不宜采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法的不穩定大傾角薄及中厚煤層。

2.4 斜臺階采煤法

斜臺階采煤法的采場煤壁形狀也是臺階狀，但是其上下臺階超前位置關系與倒臺階采煤法正好相反，即上臺階超前于下臺階；并且兩相鄰臺階間以300的偽斜小巷相連整個采場(及其煤壁)呈偽斜的正臺階狀。

斜臺階采煤法的整個工作面由沿真傾斜的短壁工作面和偽斜小巷依次相間連結而成，整個采場呈偽斜正臺階狀。因此這種采煤方法，既吸取了偽傾斜掩護支架采煤法的優點，消除了倒臺階采煤法工人可能掉入采空區的不安全因素，又吸收了倒臺階采煤法對斷層、煤厚、傾角適應性強的優點和水平分層(以及斜切分層)采煤法鋪設假頂隔離采空區并便于處理矸石的優點。

采空區處理方法對整個工作面而言是全部垮落法，而對于下部的短面則是矸石充填法。因煤壁整體偽斜，沿走向頂板的支承壓力傳遞穩定，縮短了工作面真傾斜方向控頂的長度，減少了頂底板的滑動，從而改善了采場頂底板的受力狀態，增加了頂板的穩定性，頂板壓力小，無明顯周期來壓現象，提高了工作面的安全可靠性。用假頂隔離采空區，落煤損失少，不僅提高了煤炭回收率而且有利于防止采空區自然發火。斜臺階采煤法巷道布置簡單，掘進率低。

2.5 長孔爆破采煤法

長孔(或深孔)爆破采煤法在巷道中打長(深)孔爆破落煤，實質是加大(小分段爆破采煤法中的)小分段平巷或(斜坡采煤法中)回采斜坡的間距，用以提高這類采煤方法的技術經濟效果。長孔爆破采煤法與普通炮采的經濟效益比較。采用長孔爆破采煤法、工人不進入回采工作面，主要是在巷道內利用有關機具打眼、裝藥和放炮，回采工藝簡單，工作安全，勞動強度低，占用人員少，回采工效高，坑木消耗少，噸煤成木低)。機械設備和工藝簡單，投資少、上馬快。

這種采煤方法可用于開采不規則煤層和無上風巷的煤層，以及0.3- 0.4m的極薄煤層，因此可提高回采率。這種采煤方法的頂板管理不夠完善，爆破后煤炭自溜，易混入矸石，回采率也較低，部分乏風進入采空區，不利于通風管理。長孔爆破采煤法一般適用于煤層傾角大于450，煤厚大于1.0m，頂底板比較堅硬，無煤塵爆炸危險的低瓦斯礦井。

結束語

采煤方法和工藝的進步和完善始終是采礦學科發展的主題。采煤工藝的發展將帶動煤炭開采各環節的變革，現代采煤土藝的發展方向是高產、高效、高安全性和高可靠性，基本途徑是使采煤技術與現代高新技術相結合，在發展現代采煤工藝的同時，繼續發展多層次、多樣化的采煤工藝，建立具有我國特色的采煤工藝理論。

參考文獻

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[2] 汪洋，急傾斜煤層八字形柔性掩護支架回采工藝，煤礦開采，2000

[3] 劉長友，大傾角仰斜開采工作面合理支護參數的確定，江蘇煤炭，2000