簡述關于煤礦大傾角采煤技術的應用及分析

＊李笑笑

（山西長平煤業(yè)有限責任公司 山西 048400）

引言

近年來，機械化與自動化的采煤技術方法已經(jīng)得到了普遍的引進，從而節(jié)約了煤礦開采的實踐資源。大傾角煤層由于具備傾斜程度較大以及開采難度顯著的基本特征，因此亟待探索大傾角煤層的特殊采煤工藝流程。目前針對于大傾角的特殊煤層開采區(qū)域應當綜合運用液壓支架、刮板機與采煤機的機械設備系統(tǒng)輔助，嚴格保障大傾角煤層的采煤實施過程安全。采煤操作實施的各個環(huán)節(jié)步驟都要確保達到規(guī)范化的總體實施要求，運用因地制宜的煤礦資源開采工藝手段來提升大傾角煤層的開采實施效率。

1.煤礦大傾角采煤技術的實踐應用背景

(1)煤層分類

煤層根據(jù)其傾斜角度不同，一般分為三類：緩斜煤層（傾斜程度不超過25°）、傾斜煤層（傾斜程度25°到45°之間）、急斜煤層（傾斜程度不小于45°）。現(xiàn)階段被稱為大傾角煤層的，一般指的傾角為35°到55°之間的煤層。

(2)大傾角煤層特點

緩坡煤層與水平煤層的煤礦儲備資源已經(jīng)趨向于逐漸枯竭，從而在客觀上體現(xiàn)了深入開采大傾角煤礦區(qū)域地質資源的必要性。大傾角煤層的基本特征就是超出35°傾斜角度的特殊煤層采區(qū)，此類煤層采區(qū)普遍表現(xiàn)為采煤實踐操作實施難度較大，一般具有如下特點：

首先，大傾角的特殊煤礦采區(qū)在全面實施采煤工作的前提下，通常需要搭設液壓支架的采煤支撐體系，確保煤層開采中的切向應力作用能夠得到實時性的分散[1]。煤礦采空區(qū)填充較多煤矸石后，會產(chǎn)生更加明顯的煤層應力作用，并且導致原有的煤層傾斜角度逐步增加。當工作面的煤層傾斜角度大于矸石的安息角時，頂板破裂的巖石在力的作用下，會沿工作面煤層斜度的方向，由上到下形成空頂區(qū)、部分填充區(qū)、完全填充區(qū)和壓實區(qū)（圖1）。

圖1 大傾角煤層充填區(qū)示意圖

其次，安全隱患增大。當綜采工作面的底板位移產(chǎn)生變化加大時，對底板造成破壞，地板失穩(wěn)后，引起相關支護系統(tǒng)失穩(wěn)（底板、支架、頂板）。同時，各類機械設備廣泛應用大傾角煤層采煤工作面，相關機械設備不僅要受到頂部巖層壓力，加上設備自身重分力，增加了設備滑動與傾翻安全隱患。

(3)大傾角綜采的支架穩(wěn)定性分析

“底板+支架+頂板”系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性是大傾角煤層綜采過程中避免出現(xiàn)安全事故的核心。其中，頂板的位移是主要因素，該系統(tǒng)的失穩(wěn)一般是由頂板破裂巖石位移、支架位移與底板損壞后位移所導致的，其類型主要有三種：錯動滑、順向傾倒、逆向側翻?，F(xiàn)階段的煤礦刮板機與采煤機已經(jīng)被普遍適用于煤礦開采的實施過程，大傾角的采煤工作面容易產(chǎn)生傾斜或者坍塌的安全事故，因此煤礦技術人員必須要運用科學的防范措施來保證煤層平穩(wěn)性。

煤礦技術人員針對采區(qū)各個煤層的地質特性都要進行準確的判斷了解，進而對于適宜性較強的煤礦運輸方式予以合理的選擇。通過實施綜合性的煤層地質特性判斷分析，那么對于傾斜程度較大的煤層地質環(huán)境才能給予正確應對，在根源上阻止了煤礦開采中的安全事故產(chǎn)生。再例如針對于30°左右的煤層傾斜地質區(qū)域在全面展開煤礦開采的實踐工作之前，煤礦企業(yè)人員需要準備好煤層切割的機械化設施，其中主要涉及到采煤機與割煤機等機械化系統(tǒng)。煤層底板應當能夠支撐機械化的采煤滾筒設備，確保對于煤層開采中的液壓支架體系進行牢固的搭建。

2.煤礦大傾角采煤技術的具體運用要點

(1)液壓支架的采煤技術運用

液壓支架屬于非常關鍵的采煤機械化設備系統(tǒng)，煤礦企業(yè)人員目前對于液壓支架系統(tǒng)應當給予完整的建立，確保液壓支架能夠起到穩(wěn)定支撐整個采煤作業(yè)面的目標。在此前提下，采區(qū)具體負責人員應當能夠牢固綁扎液壓支架的各個節(jié)點部位，通過實施反復性的節(jié)點堅固程度測試來避免液壓支架的連接部位存在松動。液壓支架應當包含多排的支架連接組成部分，確保銜接成為完整性較強的支架整體系統(tǒng)。煤礦開采區(qū)域的自然生態(tài)條件只有得到了科學客觀的判斷評估，才能在根本上有助于煤礦開采實踐工作的順利開展[2]。

(2)刮板機的采煤技術運用

刮板機對于開采傾斜角度較大的特殊煤層具有顯著的安全保障作用，目前由于煤礦企業(yè)普遍采用了自動化的刮板機控制系統(tǒng)，在刮板機的實踐運用中，煤礦企業(yè)人員應當實時調整刮板機的各項系統(tǒng)設計參數(shù)，確保煤礦刮板機能夠始終處于平穩(wěn)安全的機械運行狀態(tài)。刮板機系統(tǒng)的支架底座與溜子應當達到垂直的布置角度，以便于刮板機的系統(tǒng)傾斜程度得到實時性的調整優(yōu)化，防止表現(xiàn)為刮板機的運行失穩(wěn)缺陷。煤礦企業(yè)人員目前針對于刮板機的系統(tǒng)防滑功能應當給予重點的研究探索，旨在滿足大傾角的煤層開采基本實踐需求。刮板機的機械系統(tǒng)傾斜角度應當?shù)玫阶詣踊谋O(jiān)測控制，進而有效防范了刮板機出現(xiàn)程度比較顯著的機械系統(tǒng)運行傾斜風險。對于溜子應當避免存在緩慢滑動的安全隱患，確保對于溜子在進行推移過程中能夠借助于機械化的作用力。技術人員對于布置采煤支架的位置應當給予合理的確定，從而做到妥善處理刮板機與液壓支架系統(tǒng)的位置關系。

3.煤礦大傾角采煤技術的管理完善措施

煤礦開采過程比較容易伴有煤層傾斜、采空區(qū)的煤矸石掉落、液壓支架以及煤層頂板沉降等潛在安全隱患，因此煤礦技術人員務必確保大傾角的特殊煤礦開采地質區(qū)域具備合格的采煤工藝條件。在目前的現(xiàn)狀下，煤礦開采全面實施中的安全防護手段已經(jīng)獲得了煤礦企業(yè)人員的重視，大傾角的煤礦開采過程必須要得到全方位的采煤質量安全管理。具體而言，目前針對于大傾角煤礦的采煤實施過程應當注重于如下的管理完善路徑：

(1)嚴格保障采煤過程安全

具有較大傾斜角度的煤層地質狀況在客觀上將會給采煤操作實施的全過程增加安全風險，煤礦技術人員針對采煤工藝方法如果沒有給予正確的操作運用，那么煤礦采區(qū)的具體采煤實施人員就會受到人身健康以及安全的損傷[3]。因此，大傾角煤礦的重要開采前提應當集中體現(xiàn)在采煤技術人員的人身安全維護。采煤機械化的工藝實施流程必須要得到準確的掌握，確保對于采煤機械化的具體實施步驟能夠予以嚴格落實。采煤操作實施人員針對煤礦安全防護的設備設施應當正確進行佩戴使用，切實做好煤層開采中的安全防護管理。煤礦開采的整個實施過程都充滿了安全風險因素，那么采煤技術人員務必遵守煤礦開采的基本流程規(guī)范。

煤礦企業(yè)的管理人員針對企業(yè)全體員工都要展開更加深入的采煤操作過程安全培訓，運用煤礦安全生產(chǎn)的正確思維理念來指引導煤礦企業(yè)人員。煤礦企業(yè)的各個領域業(yè)務人員之間應當形成更加緊密的相互配合體系，通過增進煤礦企業(yè)人員的數(shù)據(jù)信息共享來促進采煤成效性的優(yōu)化提高。目前在標準化的采煤作業(yè)流程作為指導的前提下，煤礦企業(yè)人員必須要具備更加良好的安全防范意識，培養(yǎng)煤礦企業(yè)人員更加良好的安全防范管理思維方式。

(2)促進綠色采煤工藝技術的推廣

在當前時期的采煤工藝技術轉型背景下，綠色節(jié)能的采煤工藝方法正在逐步得到煤礦企業(yè)重視。與煤礦開采的傳統(tǒng)實施方法流程相比，建立在以綠色采煤工藝作為支撐的采煤技術方法更加有助于保障煤礦開采的穩(wěn)定性與安全性，對于煤層開采中的資源成本也實現(xiàn)了明顯的節(jié)約控制。因此在現(xiàn)階段的采煤實踐工作實施中，煤礦開采的技術實施人員針對循環(huán)利用現(xiàn)有的煤層開采資源應當給予更加深入的探索，促進煤礦開采的現(xiàn)有物質資源得到最大限度的科學配置利用。煤礦企業(yè)人員針對煤礦開采涉及到的固廢以及廢液必須要妥善加以處理，嚴格防控煤礦采區(qū)的重大生態(tài)污染等安全隱患產(chǎn)生。煤礦采區(qū)的地表水以及地下水生態(tài)系統(tǒng)應當?shù)玫絿栏癖Ｗo，防止存在采區(qū)土壤污染以及水質破壞的威脅。

(3)綜合判斷采區(qū)地質條件

對于大傾角的煤礦地質區(qū)域而言，關鍵是要全面展開針對煤礦采區(qū)的地質勘測實踐工作，進而準確了解采區(qū)生態(tài)環(huán)境以及特殊地質條件等相關因素。在此前提下，煤礦資源開采的具體實施過程應當建立在科學的采煤規(guī)劃方案的基礎上，從而實現(xiàn)針對采煤過程安全風險的全面防范，合理分配利用現(xiàn)有的采區(qū)煤礦資源。煤礦地質勘測的自動化儀器需要得到更大范圍的采用及推廣，保證經(jīng)過自動化勘測得到的采區(qū)地質條件數(shù)據(jù)的完整性。

具體針對于采空區(qū)的煤層滲漏、采區(qū)作業(yè)面塌陷以及煤礦底板沉陷等常見采煤安全事故，在進行科學防范的過程中，要嚴格確保經(jīng)過合理優(yōu)化改進的采空區(qū)整體地質狀況達到良好的標準程度。煤礦企業(yè)人員針對采空區(qū)頻繁發(fā)生的滲漏缺陷應當能夠給予必要的整改解決，并且對于煤礦采區(qū)的地下水位實時變化狀況應當能夠給予全面的監(jiān)測。采煤作業(yè)面一旦表現(xiàn)為晃動或者傾斜的情形，則必須要立即對于采煤工作面給予全方位的監(jiān)測管理，禁止煤礦企業(yè)人員在充滿風險的采區(qū)空間中進行煤礦開采作業(yè)。

4.結束語

經(jīng)過分析可見，大傾角的煤礦開采工藝方法應當確保吻合煤礦采區(qū)的特殊地質條件，確保將因地制宜的采煤實施思路貫穿融入到煤礦開采過程。在目前的現(xiàn)狀下，煤礦開采中的機械輔助設備系統(tǒng)已經(jīng)趨向于不斷得到整改，從而保障了大傾角的煤礦開采綜合效益提升。具體在現(xiàn)階段的采煤實踐工作中，關鍵性的工藝完善路徑應當落實于準確判斷現(xiàn)有的采區(qū)地質狀況條件，并且對于綠色環(huán)保的自動化采煤工藝流程予以積極的引進推廣。煤礦技術人員針對大傾角煤層應當展開嚴格勘測，進而設計出大傾角煤層的最佳開采實施方案。