試論急傾斜煤層采煤方法分析與礦壓控制

吳昌勇 石建平 王冬冬

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

試論急傾斜煤層采煤方法分析與礦壓控制

吳昌勇 石建平 王冬冬

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

在采礦技術中，始終存在的一個難題就是開采急傾斜煤層所采取的采煤方法。因為急傾斜煤層本身開采條件非常特殊，所以采煤方法一直是該礦井安全狀況、提升開采機械化水平以及不斷改善各種技術經濟指標的障礙。所以，針對急傾斜煤層具體開采特點和相關開采問題，有效控制實際開采中的礦壓，并且制定有效的開采方法以及工藝是非常有必要的。本文主要對急傾斜煤層具體開采方法和礦壓控制措施進行分析，提出筆者的思考和建議，僅供參考。

急傾斜煤層；開采方法；礦壓控制

因為地質構造造成的影響，使得急傾斜煤層里面的圍巖完整性以及穩定性都被破壞，隨著節理裂痕的不斷發育，煤層破碎程度就會越來越深，斷層不斷增多，最后煤層傾角以及厚度就會發生相應的改變。在斷層以及褶皺發育周圍區域，一般會產生變質程度非常高的急傾斜煤層。在構造運動的影響下，急傾斜煤層通常在煤田淺部產生。急傾斜煤層具體開采原則以及開采方法和傾斜煤層以及緩傾斜煤層差不多，可是由于其煤層傾角非常大，所以礦山壓力顯現和其他兩種煤層的差異性非常大，具體采礦方法與礦壓控制也具有獨特性。

1 急傾斜煤層開采特點與存在的問題

1.1 開采特點

（1）采煤機械化程度不高，效率低。進行采煤機械設計的時候，一定要機械穩定性以及防倒問題，該問題始終沒有得到根本解決，依然主要靠爆破或者是風鎬破煤以及掩護式支架或者是單體液壓支柱等方式，勞動強度比較大，并且工序復雜，獲得的經濟效益不好。

（2）容易出現煤壁片幫。由于工作面產生的超前支承壓力，急傾斜煤層中的煤壁比較松軟，所以容易出現片幫或者是端面事故[1]。

（3）缺乏安全性。該煤層傾角要比巖石安息角大，所以采下的煤很容易自動下滑，從而沖倒支架，給人員安全帶來威脅。

（4）工作面支護工作非常難。這種煤層頂板壓力順著傾斜作用的分力非常大，經過開采后，頂板和底板均可能順著傾斜方向垮落，從而導致支架穩定性不強。

（5）很難管理頂板。因為煤層傾角比較大，所以采空區垮落巖石可以對下部采空區進行局部充填。其下沉帶、垮落帶以及裂隙帶的實際分布情況和傾斜煤層是相反的，由于開發技術以及經濟等的限制，目前還沒有一個非常科學的煤層頂板管理法[2]。

1.2 存在的問題

對于急傾斜煤層，其開采方法非常復雜，研究出安全高效的煤層開采技術比較困難，并且急傾斜煤層具體地質條件研究應該分析其所處位置，沒有全面了解該地區實際地質情況，就很容易在開采時引發頂板塌陷事故；因為地質條件很特殊，所以非常多高科技設備不可以在開采中應用，導致開采機械化程度很低，后期收益不高。

2 分析急傾斜煤層具體開采方法

2.1 臺階式

在開采急傾斜煤層的時候，該方法是一種常用的方法，其特點為：把煤層開采工作面布設為臺階狀，從而增加開采穩定性以及前后聯系性。按照上下關系的差異，該方法又被分為正臺階法以及倒臺階法。

2.2 倒臺階法

該采煤方法主要是把工作面設置為倒臺階形狀，然后在上面進行采煤操作[3]。該操作方法要求實際工作面長度大約為50m，所有臺階長度應該在10～20m范圍內，同時確保臺階高度在2～3m范圍內，根據現實情況，能夠適當加寬最上層臺階以及最下層臺階，確保整個工作平面可以順暢通風并且有足夠的存煤空間。

和倒臺階比較適應的具體采煤方法為風鎬采煤以及放炮落煤，必須使用相應的設備進行支護，使操作人員工作地點在臺階下方，這樣不僅可以根據臺階連接點開展多點作業，同時也可以利用上方臺階產生的阻擋作用，防止被滑落煤造成傷害事故。

2.3 正臺階法

該采煤法也被稱為斜臺階采煤法，其是基于倒臺階法經過進一步研究后新研發的采煤方法，其特點為：可以把急傾斜煤層具體工作面劃分為各個短面，這樣便于操作人員作業過程中的行走以及工作，同時在采空區下方布設相應的正臺階，能夠有效改善通風效果，防止瓦斯不斷匯集，除此之外，該采煤方式可以降低落煤造成的損失，提升煤礦資源實際開采率。另一方面，該開采方式同樣具有一定的缺點，比如，機械化程度不高、漏風大以及采空區管理比較難等，所以還需要進行深入的研究以及改善[4]。

2.4 俯偽斜長壁法

這種采煤方法主要是把采煤工作面變成一種直線型工作面，可以不斷往前推進，把各個支護部分變為幾個小部分，這樣便于更有效的進行控制，并且對不同工作段進行分段采煤，可以使煤炭更加順利的進行滑動運輸，從而減少裝運工作量，提升采煤工作效率。該采煤法所具有的特點主要是：

（1）采煤工作面分布型式是斜直線，可以確保工作面具有足夠的安全性能，同時為采煤機械化提供非常有利的工作條件。

（2）可以提升采煤工作面墻壁具體空間利用率，增加單位空間立面的產量。

（3）通過分段工作面進行規劃，可以在不斷移動的時候形成自然填充帶，使整個工作面實際受壓減小[5]。

（4）具備非常強的適應性，并且技術含量非常高。

另一方面，這種采煤法也有很多缺陷以及不足之處，其要求具體工作面支護力非常大，所以對操作人員的實際操作很不利，工作的時候存在一定死角區域，該死角區域通風條件非常差，很容易使得礦井底部瓦斯全部匯聚在此，從而導致安全事故的出現。

2.5 偽傾斜柔性掩護支護法

該采煤法就是把工作空間以及采空區相互隔開，使比較復雜的頂板工作更加簡潔清楚，給煤礦的安全生產提供了比較有利的開采環境，有效減少了煤炭開采中的相關裝運工作，可以提升各項操作所具有的安全性，這種方法是我國急傾斜煤層實際開采中常見的一種開采方法。其缺點主要為：操作機械比較固定，不可以依據實際開采情況進行適當的調節，同時地質環境適應性非常差，有些夾縫里面的煤礦，在實際開采中特別容易帶進雜石子，從而降低煤礦質量，此外，在工作中極易引起很大的灰塵，使得整體工作環境非常差。

2.6 綜合機械化走向長壁法

該采煤法提高了實際采煤過程中的機械化程度，可以有效提升具體采煤效率，提高最終煤礦開采產量。通常可以混合使用的機械有：支撐式液壓支架以及滾筒式采煤機等。通過液壓絞車牽引沿相應的采煤機進行導軌運行，主要工作原理為：在工作面下端位置斜切進刀，再單向上行割煤。通常利用前滾筒割底煤，利用后滾筒割頂煤，割落煤會通過自溜方式到運輸平巷，利用刮板輸送機將其運出。該工作過程可以使采煤過程更加簡化，從而提升工作效率，顯著減小工人勞動程度，確保勞動效率的提升，同時也增加了實際施工作業的安全性，可以提升開采過程中煤炭采出率，可是前期成本比較大，并且對整體管理提出的要求也非常高，是以后的重點研究以及開發課題之一。

2.7 水平分層法

該采煤法就是把急傾斜煤層劃分為多個和水平面保持平行的分層，將巷道布設于各分層中間位置，再依次回采。該采煤方法能夠分成兩種，分別是：下行垮落法以及上行填充法[6]。現階段，我國普遍使用的方法為下行垮落法，該方法可以顯著提高產量，并且增加采煤工藝具體操作集中程度，提高采煤產業機械化水平，同時減少使用成本，從而提升采煤工作效益。另一方面，該開采方法也有一定的缺點，比如適應性比較差，不能在斷層很多的急傾斜煤層開采中應用，同時在生產操作中容易產生灰塵，給工作人員的健康造成影響。

3 急傾斜煤層具體礦壓檢測工作

3.1 工作面上具體礦壓特征

進行現場檢測的時候，必須觀察多方面具體數據，如，周期、阻力以及工作面壓步距，分析這些數據可以得到比較科學合理的指導意見。如果工作面位置不一樣，那么周期壓表現也不同，采煤工作面兩端具體受壓周期將比中部受壓周期小，所以應該增加中部下端具體支架負荷量，確保作業具有足夠的安全性。

3.2 對巷道內部礦壓進行控制

對巷道內部礦壓進行控制是保證順利開采的前提以及基礎，可以確保整體系統的實際運行安全性更高，也可以防止由于突然坍塌而導致的工程故障，能夠確保工程順利進行，降低不必要的開采工作量，減小工人勞動強度。為了有效控制巷道里面的礦壓，就一定要先布置好相應的礦壓觀測點，及時監測以及控制巷道里面的礦壓，可以獲得比大量時效性非常高的數據。此外，有效監控巷道里面的礦壓，可以為采礦工作提供安置設備以及向前運行方面的建議，確保整個工程更加順暢以及安全地進行。

4 結束語

對于急傾斜煤層，其開采應該依據煤層自身特點以及實際地質條件來設計以及研究，同時，通過有效控制急傾斜煤層具體礦壓，可以確保整個采煤工程安全有效的運行，在確保采煤工作安全性的基礎上，有效提升煤層實際開采產量以及開采的煤礦質量，從而提升采煤企業所獲得的經濟效益。

[1]段紅民，胡喜明，巫仕振，等.薄及中厚急傾斜煤層采煤方法優化研究[J].煤炭科學技術，2012，36（2）：16～18，22.

[2]劉 勇，鄭 偉.急傾斜煤層采煤方法優化探討[J].煤炭工程，2009（10）：12～13.

[3]張瑞曉，崔永豐.急傾斜煤層采煤方法研究與設計[J].煤炭工程，2011，8（11）：8～10.

[4]周雄.急傾斜煤層主要特點及采煤方法[J].黑龍江科技信息，2015，1（18）：147.

[5]王立明，岳龍坦.急傾斜煤層采煤方法的設計研究[J].中國科技縱橫，2014，1（13）：135.

[6]郝照慶.急傾斜煤層沿傾斜向上短壁采煤方法[J].中國科技縱橫，2014，5（17）：152.

TD823

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1004-7344（2016）07-0198-02

2016-2-20