正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式采煤法在急傾斜薄及中厚煤層開采中的應(yīng)用

文/彭志文

湖南煤業(yè)集團(tuán)寶源礦業(yè)公司北平硐煤礦進(jìn)入深部開采后，煤層的產(chǎn)狀（煤層的走向、傾向、傾角）和煤層的厚度以及礦井地質(zhì)構(gòu)造等影響煤礦開采的主要地質(zhì)因素均發(fā)生了很大變化，采區(qū)煤層均由淺部的緩傾斜煤層或傾斜煤層變成了急傾斜煤層，厚度也由中厚煤層變成了薄煤層。而傳統(tǒng)的急傾斜煤層采煤方法大多采煤巷道系統(tǒng)及回采工藝比較復(fù)雜，巷道工程量大、成本高，安全管理難度大。為此，寶源礦業(yè)公司北平硐煤礦對(duì)急傾斜薄及中厚煤層的采煤方法進(jìn)行了不懈的探索，將傳統(tǒng)上用于緩傾斜煤層開采的采煤方法應(yīng)用于急傾斜煤層開采，經(jīng)過不斷的摸索改進(jìn)，形成了正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式急傾斜煤層采煤法。這種采煤方法不僅巷道布置系統(tǒng)簡(jiǎn)單，巷道掘進(jìn)工程量少，成本低，而且單位工作面產(chǎn)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率及煤炭回收率均有所提高，同時(shí)便于安全生產(chǎn)管理，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

一、正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式急傾斜煤層采煤法的采煤系統(tǒng)及回采工藝

1.采煤系統(tǒng)

（1）巷道布置系統(tǒng)。巷道布置非常簡(jiǎn)單,與緩傾斜煤層或傾斜煤層開采時(shí)的巷道布置完全相同，如圖1所示。

在巷道布置時(shí)，當(dāng)上下區(qū)段石門見煤后，在區(qū)段上下分別沿煤層走向掘回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷，到采區(qū)邊界后，由運(yùn)輸巷向上沿煤層正傾斜掘開切眼。

（2）煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)。由于急傾斜煤層坡度較大，工作面采下的煤炭一般可自溜到運(yùn)道，工作面不需要安裝運(yùn)輸設(shè)備。煤炭由安裝在運(yùn)道里的刮板運(yùn)輸機(jī)或皮帶運(yùn)輸機(jī)一路運(yùn)到采區(qū)集中煤倉，再裝車外運(yùn)。

（3）通風(fēng)系統(tǒng)。新鮮風(fēng)流由采區(qū)運(yùn)輸石門進(jìn)入，經(jīng)工作面運(yùn)道到工作面，污風(fēng)經(jīng)工作面回風(fēng)巷進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)石門、采區(qū)回風(fēng)上山排出。

2.回采工藝

工作面采用鉆眼爆破落煤，單體液壓支柱帶帽點(diǎn)柱支護(hù)(頂板較堅(jiān)硬完整穩(wěn)定地段),也可采用一梁二柱平行于工作面的傾斜（順山）棚子支護(hù)（頂板局部較破碎地段）。工作面的控頂方式與作業(yè)形式相配套，一般采用“三五排控頂”或“三四排控頂”，第一排支柱要緊靠煤壁支護(hù)，靠老塘側(cè)的支柱為特殊支護(hù)，采用密集支柱形式,用于隔離采空區(qū)的冒落矸石。頂板管理方法為全部垮落法管理頂板。

二、工作面生產(chǎn)組織與安全管理主要技術(shù)措施要點(diǎn)

1.工作面長(zhǎng)度確定

圖1 正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式急傾斜煤層工作面布置示意圖

由于急傾斜煤層傾角較大,為便于安全生產(chǎn)管理,設(shè)計(jì)工作面斜長(zhǎng)時(shí)應(yīng)根據(jù)煤層坡度大小來定，一般不超過80m，當(dāng)坡度大于55°時(shí)要適當(dāng)設(shè)計(jì)短些，以70m左右為宜,以便合理進(jìn)行勞動(dòng)組織,減輕每班各道工序的工作量,保證正規(guī)循環(huán)作業(yè),加快工作面的推進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

2.工作面循環(huán)作業(yè)方式、控頂方式的選擇

應(yīng)根據(jù)各生產(chǎn)連隊(duì)的勞動(dòng)力配備及所采工作面的具體情況（如工作面的長(zhǎng)度、煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度等因素）而定，一般采用“兩采一準(zhǔn)”，即為兩班采煤，一班準(zhǔn)備。循環(huán)方式為每日一循環(huán)，采煤班每班推進(jìn)0.8～1.0m，日循環(huán)進(jìn)度為1.6～2.0m。選擇這種作業(yè)方式時(shí)，工作面的控頂方式一般為“三五排控頂”；如果采煤隊(duì)伍配備的勞動(dòng)力較少或工作面的煤層賦存條件非常復(fù)雜，安全管理難度大，那么，工作面也可以采用“一采一準(zhǔn)”的作業(yè)方式，循環(huán)方式為每日一循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度為0.8～1.0m，工作面的控頂方式可改為“三四排控頂”。

3.工作面各工序安排和勞動(dòng)組織形式

為使工作面中的各工序在時(shí)間上及空間上合理配合，勞動(dòng)力組織和調(diào)配得更為合理，從而保證工作面安全高效生產(chǎn)，工作面如打眼和放頂?shù)炔糠止ば蛟诓扇“踩胧┑那闆r下可實(shí)行分段作業(yè)的形式，但最多只能允許將工作面劃分為上下兩段，每段1個(gè)作業(yè)組，兩段之間必須打牢安全檔，兩個(gè)作業(yè)組必須保持30米以上的安全距離。而如放炮、攉煤等工序則嚴(yán)禁分段平行作業(yè)。

4.工作面的支護(hù)方式

根據(jù)煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性確定工作面的支護(hù)形式：一是如果頂?shù)装宥急容^堅(jiān)固穩(wěn)定，可只用單體液壓支柱打帶帽點(diǎn)柱支護(hù)；二是如果局部頂板比較破碎，就應(yīng)采用方木或半圓木架設(shè)一梁二柱的順山棚的支護(hù)形式，如果底板也比較松軟破碎有滑動(dòng)的危險(xiǎn)，還應(yīng)鋪設(shè)底梁。兩種形式的支護(hù)，工作面所有支柱均應(yīng)打成對(duì)山并有3°～5°迎山角以抵抗頂板向下滑移。工作面一般不宜采用單體液壓支柱配金屬懸臂梁或∏型梁支護(hù)。

5. 工作面打支柱要點(diǎn)

工作面打支柱時(shí)，采取由下往上逐根架設(shè)，為防止打液壓支柱時(shí)支柱移動(dòng)，必須每根支柱用薄木板下好地墊。為防止工作面的單體液壓支柱失效倒柱傷人，要求單體液壓支柱初撐力必須達(dá)到90KN以上，班班進(jìn)行二次注液。每支一根支柱，即用特制的小鋼絲繩連鎖一根。另外，作業(yè)過程中，要加強(qiáng)對(duì)工作面內(nèi)支柱的檢查，嚴(yán)禁有倒地支柱或不連鎖支柱存在的現(xiàn)象，不合格的支護(hù)必須及時(shí)整改好，失效的支柱必須及時(shí)退出工作面。

6. 防止老塘串矸措施

為防止老塘串矸，切頂線采用密柱支護(hù)形式，柱距不大于300 mm，一般每空支2根密柱，同時(shí)還要沿切頂線掛好擋矸簾或塑料網(wǎng)擋矸。

7.防煤矸滾落傷人措施

為防煤矸滾落傷人，工作面每隔5～10m必須設(shè)置一道擋矸檔，擋矸檔高度不小于0.6m，或與煤厚等高。

8.放炮與攉煤措施

放炮作業(yè)只能由下向上進(jìn)行，每次放炮長(zhǎng)度5～10m，當(dāng)頂板破碎或有裂隙及地質(zhì)變化帶時(shí)，每次只能放1～2個(gè)炮眼。每次放炮后，應(yīng)安排專人（1個(gè)組）對(duì)煤幫、頂板及支護(hù)進(jìn)行全面檢查，按由上往下的順序依次進(jìn)行，挖掉松動(dòng)的傘檐煤矸、攉煤，嚴(yán)禁平行作業(yè)。

9.工作面回柱放頂措施

放頂只能分2個(gè)作業(yè)組，上下作業(yè)組交口處必須沿走向打1排密集支柱作為擋矸檔，密柱沿走向方向長(zhǎng)度為3.5m，支柱必須打成對(duì)山并迎山有力，密柱上方用長(zhǎng)木板背好，長(zhǎng)木板規(guī)格：長(zhǎng)×寬×厚=2000mm×200mm×30mm，擋矸檔高度不低于煤層厚度。

三、結(jié)論

寶源礦業(yè)公司北平硐煤礦正傾斜走向長(zhǎng)壁后退式采煤法在急傾斜薄及中厚煤層開采中的成功應(yīng)用，是當(dāng)前急傾斜煤層采煤方法的一種新的突破，用這種采煤方法至今共開采了4個(gè)急傾斜薄及中厚煤層工作面，目前技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，為賦存條件復(fù)雜的急傾斜煤層的開采提供了新的寶貴的經(jīng)驗(yàn)，有效提高了開采技術(shù)水平，為具有類似煤層條件的礦井實(shí)現(xiàn)安全高效開采找到了一條新的路徑，起到了重要的示范作用。