急傾斜煤層開采方法優化分析

（山西古交西山義城煤業有限責任公司 山西 030200）

引言

雖然我國對煤炭資源的消耗量相對于先前已經有了明顯的下降，特別是隨著我國能源結構的深度調整，其他方面的能源的消耗也在持續增加，但是煤炭資源作為我國戰略性安全能源的地位并沒有發生改變。當前我國很多地區的煤礦已經進入到深井開采階段，隨著煤礦開采深度的不斷增加，開采強度的不斷提升，對急傾斜煤層的開采數量也在持續增加，全面對急傾斜煤層開采方法進行優化已經成為了必然。因此，對急傾斜煤層開采方法優化進行分析有著較為重要的意義。

1.急傾斜煤層常用的開采方法

急傾斜煤層在開采時，由于受到眾多因素的影響，特別是開采技術、地質條件等方面的影響，探索形成了各種類型的急傾斜煤層開采方法，從當前急傾斜煤層采煤方法來看，主要分為臺階式急傾斜煤層開采方法、水平分層采煤法。在進行具體采煤方式的選擇時，需要充分考慮急傾斜煤層的礦壓控制特點、巷道布置特點及采煤工藝種類等因素。

2.急傾斜煤層開采特點

首先，多數情況下急傾斜煤層整體的構造較為復雜，包含有較多的褶皺與斷層，所以，一般煤層厚度變化也較大，因此，在開采急傾斜煤層時，施工難度偏大，工藝較為復雜，也影響到整體煤礦的產能，因此，對于大型煤礦可選擇使用急傾斜煤層開采工藝。

其次，急傾斜煤層包含有較大的傾角，因此，所采的煤炭資源自動下滑傾向明顯，工作面裝運工作簡化明顯，但也帶來了較多的不安全因素，在下滑時，矸石、煤炭容易發生沖倒問題，導致工作人員出現受傷問題。

第三，急傾斜煤層開采時，工作面支護難度相對較大，頂板壓力給支架徑向分力作用較小，但是沿著傾斜方向的壓力較大，在進行煤層開采時，底板、頂板整體受到的力的作用明顯，會出現沿著傾斜方向滑落垮塌的問題，導致支架在外力的作用下，出現傾斜或者扭曲，影響到支架的穩定性，在開采時，需要重點給與考慮。

3.急傾斜煤層開采方法優化措施

(1)臺階式急傾斜煤層開采方法優化措施

在急傾斜煤層開采過程中，常采用臺階式的方法進行開采，根據臺階布置的不同，可分為倒臺階、正臺階。見圖1所示。

圖1 倒臺階采煤示意圖

從倒臺階的開采來看，一般情況下，工作面布置長度在50m的范圍內，臺階的長度通常在15m左右，主要沿著傾斜方向進行臺階的布置。為了保證通風、煤炭運輸及現場施工人員通行的需求，在設置最下面臺階時，通常情況下和上一個臺階之間形成5m左右的錯距，同時，將臺階長度進行適當的縮短，一般縮短8m左右。從該種采煤方式來看，通風系統較為簡單，巷道的布置也較為簡單，所需要掘進的巷道較少，回采率可以達到80%。特別是對地質條件適應性較強。從現場使用情況來看，可對其中相關的環節進行優化，從而達到更好的開采效果。在具體實施時，可選擇使用爆破的方式進行落煤，盡量避免使用風鎬方式落煤。在爆破落煤時，應當采取分段的方式進行，防止出現爆破落煤量過大的問題，太大的落煤量可能將運輸機掩埋。在設置爆破參數時，應當有充足的依據，防止出現直接被破壞力沖倒的問題發生。此外，選擇使用單體液壓支柱的方式，可較好增強回柱時的安全性，特別是相對金屬支柱可有明顯的改善效果。

(2)水平分層采煤法優化措施

這種開采方法，主要是通過將急傾斜煤層劃分為多個分層的方式進行開采，一般情況下煤層的厚度在2.5m左右，在回采巷道中，依次布置各個回采巷道，按照分層的順序進行開采。在對水平分層采煤法進行優化時，可以根據對采空區處置方式的不同，將其分為不同類型的開采方式，具體為：下行垮落法、上行充填法，從當前急傾斜煤層的開采情況來看，選擇使用下行垮落法進行開采的方式較多。通常情況下，煤礦企業在選擇分層采煤法時，沿著傾斜方向，劃分為5到6個高度在15m左右的區段，對于具體厚度的選擇，可從煤礦企業內使用的支架高度不同出發，一般選擇在2.5m左右。選擇使用下行垮落法對巷道進行布置時，詳見圖2，對于水平分層煤層的厚度應當控制在10m范圍內。

圖2 下行跨落采煤法的采區巷道布置系統

技術人員在第一區段進行施工時，可以將區段運輸巷與回風平巷同時施工，聯絡巷道在間隔25m左右的位置布置一個聯絡巷，將兩條巷道貫通，這對于提升巷道掘進效率較為明顯。在將回風石門和區段平巷在采區邊界連通之后，可以形成完整的通風系統。施工技術人員沿著掘進的方向，間隔5m左右的位置，可施工溜煤眼，通過溜煤眼將回風巷和運輸巷之間打通。在完成第2個溜煤眼的施工后，可以通過在前溜煤眼和回風平巷交叉的位置開掘煤門的方式，形成回采工作面起點，開始進行回采施工。

沿著水平方向煤層的厚度是整個采煤工作面長度，沿著徑向的方向，朝著采區邊界的方向進行掘進。同時，也可以采取回采工作直接從采區溜煤眼的位置到下個采區，這對于降低煤柱損失較為明顯。此外，為了確保通風與溜煤工作在第一分層持續掘進，施工人員應當將前方溜煤小眼及時掘進出來，保證在分層工作面控頂距的范圍內留出溜煤眼，這對于保證工作面通風效果較為有效。

可選擇使用爆破法或者風鎬的方式，將水平分層落煤全部處理干凈。若采煤工作面整體的長度較短，一般可通過現場施工人員將散落煤塊鏟送到周邊的溜煤眼中。若煤層的厚度相對較大，可通過在煤層中間設置溜煤小眼的方式，或者設置分層平巷的形式，有效減少工人運輸煤炭的時間。選擇使用該種采煤法時，應盡量選擇使用單體液壓支柱，間隔設置在1m左右。工作面可設置6排液壓支柱進行頂板的控制。還應當鋪設假頂，材料選擇使用木板、金屬網等。主要考慮是，金屬網整體的材質較為堅硬，同時，鋪設完成之后，技術人員可多次重復使用，可較好提升回采的效率和質量。

(3)加大對急傾斜煤層開采方法優化的研究力度

從當前急傾斜煤層在國內煤礦內的使用情況來看，對開采方法進行優化并沒有一個固定的優化方案，需要煤礦企業充分結合自身實際的開采條件，采取針對性的優化措施，推動開采質量的提升。因此，煤礦企業若面臨較重的急傾斜煤層開采任務，可在煤企內形成急傾斜煤層開采方案優化專班，全面統籌研究分析急傾斜煤層開采方法優化措施。同時，煤礦企業也可以通過與煤炭類高校、科研院所等合作的方式，結合煤炭企業面臨的急傾斜煤層地質特點及煤礦現有的開采技術設備，成立科研項目進行專題攻堅，這對于急傾斜煤層開采方法優化效果的提升有較明顯的作用。

4.結束語

綜上分析，雖然國內在進行急傾斜煤層的開采時，在很多方面已經有了明顯的提升，但是由于急傾斜煤層所處地質條件等方面存在的差異，開采方法表現出千差萬別，對開采方法進行優化已經成為了必然，因此，這就需要煤礦企業充分認識到做好急傾斜煤層開采方法優化的重要性，充分結合煤礦實際的急傾斜煤層開采方法特點，采取針對性的優化措施，更好提升急傾斜煤層開采質量和效率。