淺議前進式采煤法在薄煤層的應(yīng)用

蘇衛(wèi)紅

摘要：文章首先分析了薄煤層開采的價值和現(xiàn)狀，然后針對前進式采煤法在薄煤層中的應(yīng)用進行了技術(shù)性的分析，最后對前進式采煤法在薄煤層的應(yīng)用進行了綜合評價，以便相關(guān)技術(shù)人員進行參考。

關(guān)鍵詞：采煤方法；前進式采煤法；薄煤層

中圖分類號：TD821文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）22-0047-03我國煤炭資源豐富、儲量大，且賦存多樣化，其中已探明的薄煤層的可采儲量約為60億噸，約占全國煤炭總儲量的18%，其中厚0.8～1.3m的緩傾斜薄煤層占73.4%，中硬以下的薄煤層層數(shù)占總層數(shù)的64.59%，然而據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在我國薄煤層的產(chǎn)量只占全國煤炭總產(chǎn)量的7.32%，而且這個比例還在呈逐步下降的趨勢。薄煤層分布廣泛，在全國95個重點煤炭集團公司中，有80個公司445處礦井都賦存有薄煤層。薄煤層的分布基本上占據(jù)了絕大多數(shù)礦區(qū)，且這些薄煤層都具有開采價值。

1薄煤層開采現(xiàn)狀分析

我國薄煤層的開采長期以來不景氣，分析其原因，主要有兩方面的因素：一是客觀因素，二是人為因素。客觀因素是薄煤層工作面空間小，機械化困難，對薄煤層機組要求條件高，不但機組外形要合適，而且要求功率大、性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、對頂?shù)装宓倪m應(yīng)能力強、機械故障率低。目前我國薄煤層機組的設(shè)計制造水平還存在不少問題，急需高可靠性、高效率、自動化程度高的采煤機。人為因素對薄煤層開采的影響是不可忽視的，有些礦因儲量豐富、地質(zhì)條件好，根本不把薄煤層開采擺到日程上，有些地區(qū)對1米以下的煤層不采或很少開采，從指導(dǎo)思想上就不重視薄煤層開采。前進式采煤方法是應(yīng)用于薄煤層開采的一個很好方法，不可忽視。

2前進式采煤方法應(yīng)用于薄煤層開發(fā)

前進式采煤方法的實質(zhì)是，在采區(qū)內(nèi)回采和掘進工作同時進行，且回采工作面的推進方向和為其服務(wù)的巷道掘進方向一致，通常是從上山、下山或石門向采區(qū)邊界推進的。這種采煤方法的主要特點是由其基本實質(zhì)所決定的，其主要特點是保證了回采和掘進工作之間正常的動態(tài)平衡，回采工作面后方的巷道維護在支承壓力強烈影響區(qū)中。根據(jù)采區(qū)傾斜長度的大小，在階段或區(qū)段范圍內(nèi)可以有一個或二三個回采工作面。前進式采煤方法可分為階段-工作面和階段再劃分為小階段的采煤方法。

回采工作面和準(zhǔn)備巷道的相互關(guān)系決定著前進式采煤方法各種方案的特點。運輸大巷的超前距離可取150～200米，但在各種具體情況下，應(yīng)根據(jù)礦山地質(zhì)和礦山技術(shù)條件進行確定。在前進式采煤方法中，為回采工作面服務(wù)的巷道可采用窄面或?qū)捗婢蜻M方法，寬面掘進的巷道兩側(cè)砌有矸石帶。通常，為了防止支承壓力的有害影響，采用砌筑矸石帶或留煤柱的方法維護巷道。矸石帶中的矸石是在巷道掘進時，通過挑頂或臥底取得的。在階段中有一個回采工作面時，煤通過運輸大巷運出。上部工作面中的煤經(jīng)中間平巷運出，下部工作面的煤則經(jīng)運輸（輸送機）大巷運出，兩個工作面中的煤都經(jīng)小階段之間的共用輸送機平巷運出。前進式采煤方法回采工作面的通風(fēng)有獨立、串聯(lián)或有摻新的串聯(lián)等系統(tǒng)。工作面獨立通風(fēng)時，在各小階段之間留有隔離煤柱。當(dāng)煤層可能自然發(fā)火寸時在小階段回風(fēng)和運輸平巷之間砌筑矸石帶，將風(fēng)流隔開。一般在工作面的獨立通風(fēng)系統(tǒng)中，下部工作面的風(fēng)流是從上向下供入的，這僅在煤層傾角小于10°時，按安全規(guī)程才是允許的。當(dāng)煤層傾角大于10°時，這種系統(tǒng)在無瓦斯煤層中也是允許的。在沒有突出和噴出危險的瓦斯煤層中，只有在風(fēng)速允許工作面串聯(lián)通風(fēng)時，才可以采用這種系統(tǒng)。

前進式采煤方法的基本要素有：回采工作面和準(zhǔn)備巷道的掘進工作面；回采工作面與準(zhǔn)備巷道的連接處，水平和傾斜的準(zhǔn)備巷道。其中回采工作面與準(zhǔn)備巷道的連接處最重要，它在很大程度上決定著采煤方法的特點。運輸大巷與工作面的連接：大巷和配巷用窄面掘進時，大巷和配巷每隔40～50米用聯(lián)絡(luò)巷貫通，以便通風(fēng)和將工作面的煤運到運輸大巷內(nèi)。這種連接形式中運輸大巷的維護條件為：一側(cè)是未采動的煤體，另一側(cè)是煤柱。煤柱的尺寸：沿走向40～50米，沿傾向30～40米。煤柱可以用矸石帶代替，其矸石可從矸石平巷中獲取，而矸石平巷掘在運輸大巷上方10～12米處。

若運輸大巷用寬面掘進時，則其兩側(cè)都用矸石帶維護。當(dāng)煤層底板沒有底臌和煤層沒有自然發(fā)火傾向時，可采用運輸大巷與工作面的連接形式。當(dāng)煤層的底臌和自然發(fā)火的可能性不大時，可采用窄面掘進大巷，不設(shè)配巷的連接形式。有時為了簡化工作面向大巷中運煤，不考慮煤和煤層底板的性質(zhì)，而采用這種連接形式。

回風(fēng)大巷與工作面的連接。在很大程度上取決于運輸大巷與工作面所采用的連接形式。當(dāng)連接形式為用煤柱維護回風(fēng)大巷，不需要進行修復(fù)時，回風(fēng)大巷下方煤柱的尺寸應(yīng)當(dāng)為：沿走向30～40米，沿傾向20～30米。若減少尺寸，煤柱將被壓壞。在回風(fēng)大巷與回采工作面的全部連接形式中，最常采用的是留有階段煤柱的形式。此時回風(fēng)大巷須重新掘進，并留有階段煤柱。

急傾斜煤層中的運輸和回風(fēng)大巷與回采工作面的連接。開采急傾斜煤層時，大巷與工作面的連接處只用運輸大巷上方的煤柱或用運輸和回風(fēng)大巷的煤柱進行維護。完全不留煤柱或除運輸和回風(fēng)大巷處的煤柱外，在采場中部還留煤柱的方案，很少采用。采場中部煤柱尺寸和回風(fēng)大巷下方的煤柱尺寸為：沿傾斜4～6米，沿走向3～4米。運輸大巷上方的煤柱尺寸為：沿傾斜6～12米，沿走向4～5米。在有自然發(fā)火傾向的煤層以及在有煤和瓦斯突出危險的煤層中，禁止留煤柱。為了保護運輸大巷，須設(shè)置木垛，并用木板背好。當(dāng)回風(fēng)大巷下方?jīng)]有保護煤柱時，需鋪設(shè)平臺，在平臺下方架設(shè)兩排木垛，即支撐木垛和下部支撐木垛。回風(fēng)大巷的底板和平臺之間的空間應(yīng)用本大巷掘進和維修的矸石充滿。

3前進式采煤方法應(yīng)用分析

前進式采煤方法主要應(yīng)用于開采各種傾角的薄煤層，在中厚煤層中則很少采用。各礦區(qū)用前進式采煤方法開采煤層的平均厚度也不相同，其變化范圍為0.93～1.5米，其工作面平均長度變化在110～170米之間。

前進式采煤方法的使用范圍是：超級瓦斯和有煤及瓦斯突出危險的煤層；底板易膨脹和頂板巖石允許在采空區(qū)中掘進和維護巷道的煤層。階段（區(qū)段）－工作面前進式采煤方法的適用條件是：煤層賦存穩(wěn)定、頂板易于冒落、通風(fēng)因素沒有限制等。分小階段的前進式采煤方法，當(dāng)采區(qū)上山掘在采空區(qū)中和沿走向回采時，可用于層厚小于1米的煤層，并允許煤層中有不大的局部地質(zhì)破壞，煤層的含水量和瓦斯含量較小，工作面長度可達300米。當(dāng)在采空區(qū)內(nèi)掘進上山非常困難時，可采用在前方煤層中掘采區(qū)上山的前進式采煤方法。對厚度小于1.5米和各種圍巖條件的急傾斜煤層，可采用階段－倒臺階工作面前進式采煤方法。對上述的一些礦山地質(zhì)條件，若使用采煤機或刨煤機進行采煤時，可采用階段－直線狀工作面前進式采煤方法。當(dāng)回采機械和通風(fēng)條件允許時，對厚度大于1.5米的急傾斜煤層，也可以采用分小階段的前進式采煤方法。

前進式采煤方法的一些參數(shù)，如工作面長度、采區(qū)長度、護巷煤柱尺寸和煤柱損失率等，在很大程度上取決于采煤方法的特定使用條件，可能與前述平均值差別很大。前進式采煤方法的優(yōu)點有：回采前在采區(qū)內(nèi)掘進的準(zhǔn)備巷道總長度較小，準(zhǔn)備期限短；沒有獨立的準(zhǔn)備巷道，巷道通風(fēng)系統(tǒng)簡單。應(yīng)當(dāng)指出，前進式采煤方法有如下缺點：準(zhǔn)備巷道的維護費用高；不能利用礦山巷道預(yù)先探明

煤層。

4結(jié)語

我國薄煤層資源豐富、分布廣泛，具有很大開采價值，開采薄煤層不僅符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，而且對于煤炭行業(yè)的發(fā)展和煤炭資源的回收具有重大經(jīng)濟和社會價值。對前進式采煤法在薄煤層的應(yīng)用進行了研究，其目的是為了更好地促進前進式采煤法在薄煤層的應(yīng)用，推動我國薄煤層開采的

發(fā)展。

參考文獻

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