畢建軍， 賈文厚

（1.山西寧武大運華盛老窯溝煤業有限公司， 山西 寧武 036700；2.山西寧武大運華盛能源集團有限公司， 山西 寧武 036700）

我國煤炭的儲量在全球范圍內位居前列，在未來很長一段時間內其將仍然是我國能源結構的主導地位。近年來，隨著我國綜采設備自動化水平、采煤技術及采煤工藝的發展，綜采工作面的采煤效率已得到顯著提升。盡管煤礦開采效率得到發展，但是煤炭的浪費問題依舊很嚴重。就綜采工作面而言，煤炭資源的浪費主要由于其回采率低所導致的[1]。因此，需根據綜采工作面現場情況設計有效的采煤工藝，進一步提升工作面采煤效率，降低煤炭資源的浪費。本文著重對急傾斜工作面煤層的開采工藝進行研究。

1 工程概述

本文所研究煤礦為單一斜構造，工作面煤層呈東南-西北走向，煤層傾角范圍為58°~70°，平均傾角為65°，屬于急傾斜煤層。49407 工作面走向長度為1 817 m、傾斜長度為187.4 m、面積為340 505.8 m2，該工作面所采9 號煤層裂隙發育，結構簡單，局部地段煤層下部夾0.2 m 的頁巖或炭質頁巖，厚度變化不大，屬于穩定煤層。

煤層頂板（偽頂、直接頂、老頂）：描述煤層頂板巖石性質、層理、節理、厚度、強度（硬度）、頂板分類等情況及其變化情況。煤層頂底板情況如表1 所示。

最大涌水量25 m3/h，正常涌水量為0～5 m3/h。瓦斯絕對涌出量為2 m3/min，煤塵爆炸指數：21.33%、煤塵具有爆炸性，自燃傾向性等級：Ⅱ級，易自燃。

該工作面煤層屬于急傾斜煤層，采用放頂煤開采工藝存在工作面布置困難且經濟效益不佳的問題。因此，本文結合壁式放頂煤開采技術和巷道式放頂煤開采方式，針對該工作面煤層擬采用巷柱式放頂回采技術。

表1 49407 工作面煤層頂底板情況

2 巷柱式放頂煤開采工藝研究

針對急傾斜煤層的礦壓特征及放頂采煤工藝的特點，巷柱式放頂采煤工藝僅需破煤、裝煤以及運煤三道工序，無需對工作面的采空區進行支護和管理，大大節省了采煤流程，提升了采煤效率[2]。針對急傾斜煤層采用巷柱式放頂開采工藝主要包括破煤、裝煤以及運煤三步驟。

1）所謂破煤工序，即采取某種措施破壞工作面煤層頂煤的應力平衡狀態，使煤層破碎。由于巷柱式放頂采煤工藝不存在液壓支架升降和移動的流程，因此缺少液壓支架對煤層頂煤的初擾動力。因此，針對急傾斜煤層只可采用松動爆破技術，且能夠有效解決煤層頂煤破碎和順利冒落的關鍵技術為松動爆破技術。

2）針對急傾斜煤層巷式采煤工藝的裝煤工序可進一步細分為爆破裝煤、機械裝煤以及人工裝煤三個子工序。其中，爆破裝煤時需采用單體液壓支柱對其進行超前支護，并將爆破頂煤通過機械裝煤工序中的遙控式側卸裝巖車裝入刮板輸送機運出。對于無法通過爆破和機械裝煤工序運出的頂煤，需采用人工裝煤工序運輸[3]。

3）對于急傾斜煤層開采而言，可充分利用大傾角的優勢，盡可能的采用自溜運輸實現煤炭的運輸，其主要運輸設備為刮板運輸機。

3 巷柱式放頂開采工藝的應用

3.1 巷道布置與支護

針對我礦地質、水文條件及煤層特征，采用后退式進行放頂煤回采工藝，該工作面煤層巷道的布置情況如圖1 所示。

圖1 煤層巷道布置情況示意圖

3.2 回采工藝參數的確定

3.2.1 工作面參數的確定

該急傾斜工作面煤層采用巷柱式放頂煤開采工藝的回采煤量為頂板和底板范圍之內所有煤炭。該工作面煤層厚度為8 m，則工作面推進1 m 后所獲得的回采煤量約為170 t。鑒于工作面在破煤和裝煤工藝均是通過刮板輸送機完成運煤任務的，該刮板輸送機一節溜槽的長度為1.5 m，則將工作面循環推進的距離為1.5 m。所選刮板輸送機每循環推進1.5 m 可得回采煤量為255 t。

3.2.2 破煤工藝參數的確定

破煤工序作為回采工藝的重要環節，其參數的確定直接決定工作面煤層冒落效率[4]。經理論計算和核算的基礎上，該工作面煤層的炮眼布置情況如圖2 所示。

如圖2 所示，工作面煤層共有7 個炮眼。其中，煤層頂板共有5 個炮眼，底板共有2 個炮眼。每個炮眼的具體參數如表2 所示。

圖2 煤層工作面炮眼布置示意圖

表2 工作面炮眼參數

3.2.3 裝煤工藝參數的確定

急傾斜煤層工作面的裝煤工序分為爆破裝煤—機械裝煤—人工裝煤三個子工序。爆破的頂煤通過40T 刮板輸送機運出。其中，爆破煤層安息角大于45°的頂煤大部分通過40T 刮板輸送機運出；爆破煤層安息角小于45°的頂煤大部分通過ZC-3B 裝巖機裝入刮板輸送機運出工作面[5]。

此外，為提升爆破所得的煤炭盡可能的全部運出工作面，除爆破裝煤和機械裝煤外的頂煤，還需通過人工裝煤方式運出工作面。

4 結語

我國地域遼闊煤礦所處地質、水文以及煤層特點各不相同，本文著重對急傾斜煤層的采煤工藝進行研究。在結合壁式放頂采煤和巷式放頂采煤工藝的優勢的基礎上，針對急傾斜煤層采用巷柱式放頂采煤工藝，對其工作面回采工藝、爆破工藝中的炮眼深度、傾角以及位置等參數以及裝煤工藝中進行設計，為急傾斜煤層的開采，提高工作面煤層的回采率提供指導。