傾斜長壁開采方式研究

趙春陽

(七臺河市鹿山優質煤有限公司，黑龍江 七臺河 154600)

在采煤工程生產實踐中，按照不同的礦山地質、煤層賦存和開采技術等條件，傾斜長壁采煤工作面具有多種開采形式。

1 仰斜開采與俯斜開采

采煤工作面沿煤層走向布置并沿煤層傾斜方向推進的采煤工作面即為傾斜長壁采煤工作面。而回采巷道主要包括工作面的運輸斜巷、回風斜巷和開切眼。

按照采煤工作面的推進方向與煤層傾向的關系，有俯斜開采、仰斜開采和混合開采三種開采順序。其中，為便于工作面的接替，相鄰工作面間采用仰斜開采和俯斜開采相結合的開采順序即為混合開采。仰斜開采與俯斜開采具有不同的優缺點與適用條件。

1.1 仰斜開采的優缺點和適用條件

仰斜開采的優點：頂板淋水可直接流入采空區，使工作面保持良好的工作環境；裝煤效果好，可充分利用煤的自重提高裝煤率，減少工作面殘留煤量；有利于實施充填法處理采空區及向采空區灌漿，預防采空區發火。

仰斜開采的缺點：在平行于工作面的同向節理時，煤壁易片幫；頂板有局部變化時，架前易冒頂；煤層傾角較大時，采落煤易拋到輸送機的采空區側；煤層傾角大于17°時，采煤機較易翻倒。

仰斜開采的適用條件：煤賦存比較穩定；煤質較硬，不易片幫；煤層中厚以下；頂底板和煤層滲水較大；煤層傾角一般小于17°，最好小于12°。

1.2 俯斜開采的優缺點和適用條件

俯斜開采的優點：有利于避免煤壁片幫及梁端冒頂事故；工作面不易積聚瓦斯，有利于通風安全；移架力和推溜力較小；采煤機重心傾向煤壁，不易翻轉和傾倒，可以保持良好的工作狀態。

俯斜開采的缺點：工作面在停產時，煤層頂底板滲水易惡化工作面設備的運行環境；工作面裝煤效果較差；采煤機易于掉道或斷鏈，導向裝置磨損較嚴重。

俯斜開采的適用條件：煤層較厚；煤質松軟，易于片幫；瓦斯較大；頂底板和煤層滲水較小；煤層傾角一般在17°以下，最好小于12°。

1.3 混合式開采的優點

混合式開采兼有仰斜開采和俯斜開采的優點。對傾角較小或近水平煤層，進、回風大巷并列布置時，也可以采用如圖1所示的仰斜開采與俯斜開采相結合的混合式開采方式，在運輸大巷的上側采用俯斜后退開采，在運輸大巷的下側采用仰斜后退開采。采用這種開采順序，有利于回采期間的分帶運輸斜巷和分帶回風斜巷的維護。

1-回風大巷；2-軌道大巷；3-帶式輸送機大巷；4-分帶回風斜巷；5-分帶運輸斜巷；6-俯斜開采工作面；7-仰斜開采工作面；8-行人進風斜巷；9-材料車場；10-回風斜巷 圖1 仰斜與俯斜混合開采方式(后退式)Fig.1 Mixed mining method of oblique and inclined mining (backward type)

2 分帶前進式開采和分帶后退式開采

按照采煤推進方向與水平運輸大巷或帶區共用運輸巷道(以下稱主要運輸巷道)的相對位置關系，分帶采煤工作面具有分帶前進式、分帶后退式和混合式等開采順序。

2.1 分帶前進式開采

從主要運輸巷道的聯絡巷開始，掘出分帶的部分運輸斜巷和部分回風斜巷，在靠近主要運輸巷道保護煤柱邊緣利用開切眼聯系該兩巷，布置相應設備后，向分帶的遠側邊界(遠離主要運輸巷道的方向)回采、推進的順序，即為分帶前進式開采。在回采、推進過程中，需要邊回采邊繼續向前掘進回采巷道(有時可一次性掘出，或用沿空留巷技術，保留相鄰分帶的回采巷道)。

分帶前進式開采時，工作面投產早，出煤快。隨著工作面推進，要在采空區邊緣留出并維護回采巷道，巷道支護技術復雜，維護費用較高。由于工作面后側處于采空區邊緣的巷道可能漏風，采空區瓦斯也容易涌入進、回風流中，工作面通風較困難，不利于工作面通風及采空區火災防治。邊采邊向前延伸巷道，采掘相互干擾，采掘施工管理復雜。由于未預先掘出工作面前方的回采巷道，難以把握工作面前方的地質變化情況，不利于正常、穩定生產。傾斜長壁工作面分帶前進式開采順序在我國應用不多。

2.2 分帶后退式開采

從主要運輸巷道的聯絡巷開始，一次性掘出分帶的運輸斜巷、回風斜巷和開切眼，布置設備后，從該分帶的遠側邊界開始，向主要運輸巷道逐漸回采、推進的順序，即為分帶后退式開采。分帶邊界不設回風大巷時，采用后退式開采順序，工作面的運輸斜巷和回風斜巷在采煤前預先掘出，采后逐步報廢。

采用分帶后退式開采順序時，一次性掘出回采斜巷，預先探明煤層變化；回采和掘進互不干擾，有利工作面連續推進和正常生產；完整煤體中的回采斜巷易于維護，采后報廢，有利工作面的通風管理和災害防治。而前期巷道掘進工程量較大，工作面準備時間較長。在傾斜長壁開采中，后退式開采順序得到廣泛推廣。

2.3 混合式開采

在煤層的地質條件和開采技術條件不要求必須采用仰斜開采或俯斜開采時，為減少回采巷道的掘進工程量，縮短工作面的搬遷距離，在克服前進式開采缺點基礎上，可采用前進和后退結合、仰斜和俯斜結合的開采順序，即為混合式開采順序。礦井設置了邊界回風大巷，相鄰分帶共用煤倉，采用“一仰一俯”的往復式開采。

若回風大巷能擔負輔助運輸任務，可把材料由上部的回風大巷運入分帶運料斜巷，解決沿空留巷維護困難問題。

3 單工作面布置和雙工作面布置

按照相鄰工作面的聯合方式，帶區內有單工作面布置和雙工作面布置兩種。前者即相鄰工作面分別布置，一個工作面設置兩條回采斜巷，單獨回采；后者即傾斜長壁對拉工作面布置，與采區內的相鄰工作面聯合布置類似，利用三條回采斜巷布置兩個采煤工作面，中間斜巷運煤，采用“W”型通風，同時生產。

采用對拉工作面布置時，兩面內的煤炭運輸方向都沿煤層走向，沒有采區內雙工作面布置時工作面煤炭運輸下運或上拉問題，工作面輸送機能力充分發揮；兩個工作面內的風流也沒有上行與下行的問題，通風狀況良好：三條回采斜巷構成兩個單工作面，巷道掘進工程量和設備占用少。因此，頂板條件較好的薄及中厚煤層，尤其是采用炮采或普采工藝時，多采用對拉工作面布置。

近些年來，單工作面綜采裝備水平不斷提高，工作面布置長度和推進長度大幅度增加，單工作面的生產能力得到提高，單工作面布置形式在高產高效的大型礦井中應用廣泛。