不稳定型急倾斜煤矿开采技术及其应用探讨

刘洪章

【摘 要】随着煤炭资源不断的被开采，赋存条件好的煤层越来越少。煤炭开采技术的革新，让煤炭开采工作由简单的地质层深处逐步向结构复杂的内部扩展延伸。在地质层内部，大部分都是断层结构，导致矿井地压显著增大，所以，煤炭开采的难度逐渐的增大。本文主要探讨不稳定型急倾斜煤矿开采技术及其应用。

【关键词】急倾斜；煤矿开采；应用

在我国煤矿开采中，经常遇到急倾斜煤层，急倾斜煤层条件复杂，瓦斯突出、自然发火、水害威胁、冲击地压等问题给急倾斜煤层的开采带来巨大安全隐患，近年来经常引发重特大安全事故。因此，急倾斜煤层的开采，必须选择安全可靠、合理适用的技术方案，合理布置采掘工作面，不断提高机械化水平，建立健全安全生产措施。下面，本文以急倾斜煤层为例，结合实际开采工作，就井下倾斜开采技术的应用难点进行探讨。

1.急倾斜薄煤层的定义

在世界范围内，对薄煤层的定义存在差异。在我国，通常把煤层厚度低于 1.3 米以下的称为薄煤层，前苏联为1.2m 以下，波兰为1.0m 以下，而比利时为 0.6m 以下。急倾斜薄煤层的倾角大于 45 度，是不稳定型煤层的代表。

急倾斜煤层倾角大的特点，决定了它的在开采技术的是设计上与倾斜煤层有所差异：（1）急倾斜煤层采下的煤块能顺着通道自动滑落下来，地面装运工作相对简单，但煤块容易滑出通道外而撞到支架，甚至伤到工作人员，存在安全隐患。（2）急倾斜煤层的顶底可能向煤层倾斜的方向移动，导致护巷煤柱支撑不住而出现塌落，回采和支护工作的难度变大了。（3）急倾斜煤层倾角大，增加了工作人员采煤、运料等的工作量，降低了工作效率，提高了工作成本。（4）开采急倾斜煤层的采煤机械与开采缓倾斜煤层的工具不能通用，要单独设计。

2.不稳定型急倾斜煤矿开采的不安全因素

开采过程中，急倾斜煤层从开采技术、安全管理方面都具有独自的特点，主要表现在以下几点：

2.1采空区窜矸

顶、底板作用力主要表现为对煤层侧压，垂直作用力分布相对较小，在顶底板管理上，上一道分斜坡回采后，冒落的矸石覆盖在下一道煤层上，回采下一道时，矸石容易窜入工作面，不但影响了煤的含矸率，而且容易造成伤人。

2.2顶煤突出和挂顶煤

顶煤突出即指的是放顶后出现不规则的突出表面；挂顶煤指爆破后无法按要求预计的爆破高度进行爆破的。在深孔的炮眼布置深度控制不好时，装药爆破不合理时，容易出现煤柱表面不规则及挂顶煤出现，在工作面煤出玩后，突出的顶煤会随采动再次垮落， 而挂顶煤没办法进行二次爆破回采，工人在存在侥幸心理时，偷偷进入采空区扒煤或作业，不利于安全管理。

2.3其它不安全因素

煤采完后，采空区采用自然垮落法，人员禁止进入采空区进行出煤，迎头采取设置防护柱后，人员出煤站在防护柱外小眼迎头内，与采空区间距只有 1-3m，特别在急倾斜薄煤层开采中受煤层厚度影响，操作空间更小，有限的空间容易影响人的安全操作。

煤层开采均采用了中深孔进行布置炮眼，通过一次性放全高进行采煤，采下的煤靠自重下滑，虽简化了工作面的装运工作，但在出煤过程中，特别在处理块煤时，会存在块煤冲出，在防护柱设不到位时，容易砸人和冲倒支架、影响安全。

3.不稳定型急倾斜煤层开采技术的设计及其应用

地质条件的差异，决定了急倾斜煤层的开采技术和赋存条件简单的缓倾斜煤层的开采技术在采煤方法上有所不同。根据多年的实践经验，现在对不稳定型急倾斜煤层的采煤主要以爆破为主。以某煤矿为例：随着表层煤矿的开采和矿井水平的提高，煤矿开采逐步深入地质内部，煤层的结构发生了很大的变化，大多数都是急倾斜薄煤层。通用的壁式采煤法和中深孔爆破采煤法不再适用。工程技术人员根据煤矿自身的特点，对急倾斜煤矿薄煤层的开采方法进了改进，找到了一种新的巷道布置形式和采煤方法：

3.1采煤方法的确认

案例煤层的地质条件是：煤层的地质条件为：延二采区±0-50，回采面位于延二±0 水平，东至+60 水平，西至±0 水平，北至±0-50石门，南至F65 断面。顶板比较完整，含黄铁结核层，但在回采过程中很容易坍落。回采面煤层厚度为0.8-0.9m，倾角达到了 70 度以上，回采面斜长75 米，整体煤质坚硬，在回采面的向前推进工作中，经常碰到错动层和小断层。在这种情况下，原来设计的斜坡中孔采煤法不再适用该类型煤层的开采。结合该煤层的特点，考虑了现有采煤技术和经济成本后，决定采用伪倾斜斜坡短壁采煤法。

3.2开采技术参数的设定

根据伪倾斜斜坡短壁采煤法的要求和特点，技术人员设计了开采技术参数。这种采煤方法对采面的各项技术要求都比较严格，它要求布置较多的顺槽和炮眼，要对炮眼布置、装药方式等炮眼设计的技术参数重新进行设定和调整。综合考虑后，决定采用伪倾斜开顺槽方式，具体的操作是：把工作面主斜坡布置为沿煤层伪倾斜 23°-24°，一直推进到工作面边界上，再在主斜坡上间隔 25m-35m 沿煤层伪倾斜25°挖掘数条斜坡，同上一直推进到工作面边界上。回采过程中，应分斜坡自上而下逐段用伪倾斜短壁采煤法进行回采。需要注意的是，第一斜坡和第二斜坡的同时进行，以保证整个回采工作的连续性。

3.3技术安全管理措施

回采工艺技术管理的核心：要煤矿安全管理规程为依据，合理的设计平行作业，尽可能的缩短循环作业所用的时间。要根据工序平行作业的特点，安排各个工序的作业时间以及工作质量，做到各岗位既要分工明确、各司其责，又要能有需要时相互协作，保证保量的完成整个循环作业。采用点支柱支护及木板背帮的设计，能及时有效的控制回采工作面顶、底板和上煤帮。放炮后的超前支护突出了控顶和互帮，比中孔采煤法爆破更具安全性。采用斜坡短壁伪倾斜回采中，分区管理的方式缩小了控顶的面积，减少了采空区特殊支护的数量，坑木消耗的减少降低了成本。此外，在回采面质量安全管理中，在每班都设立质检人员，做好自身工作的同时，还能相互监督，确保了支护的质量，及时对损坏了的支架进行检修，避免了不安全隐患的发生。

4.结束语

不稳定型急倾斜煤矿开采技术的研究是一个长期的过程，只有充分把握好开采技术设计这一环节，才能保证开采工作的顺利进行。在不稳定型急倾斜煤层的开采中，伪倾斜斜坡短壁采煤法，能有效的帮助解决急倾斜薄煤层的开采问题，明显提高了煤炭的开采效率。

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