急倾斜综采采煤方法及工艺设计研究

叶旭

【摘 要】内蒙古乌仁都西煤矿设计批复先期为露天开采，后期为井工开采。现煤层开采至+1555m标高，结合生产实际，经开采成本经济论证，再往下开采，煤层剥采比较大，成本较高，经济效益较差。该矿+1555m以下变更为井工开采方式。但是该矿煤层倾角大，因此进行大倾角综采采煤方法和采煤工艺的研究极其重要。

【关键词】急倾斜；煤层；采煤方法；开采工艺

中图分类号： TD82 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）03-0239-002

Study on Method and Technology Design of Sharp Inclined Fully Mechanized Mining

YE Xu

（China Coal Engineering Group Chongqing Design and Research Institute Co.， Ltd.， Chongqing 400000， China）

【Abstract】The design approval of Wurendui West coal mine in Inner Mongolia is open-pit mining at the early stage and underground mining at the later stage. Coal mining is now +1555 m elevation， combined with the actual production， the cost of economic feasibility studies， further down the mining， mining stripping larger， higher cost， poor economic efficiency. The mine + 1555m following the change to the underground mining methods. However， due to the large dip angle of the seam， it is extremely important to study the coal mining method and coal mining technology at high dip angle.

【Key words】Steep slope； Coal seam； Coal mining method； Mining technology

1 煤層赋存情况

本矿区位于桌子山背斜的东翼，受区域构造控制，本区煤系地层呈单斜构造，井田的煤层赋存区所含煤组自上而下编号为2、3、4、5、6号共5个煤组，煤层赋存稳定，属中厚煤层及厚煤层，井田内煤层倾角45°～60°。

2煤组含4层煤及数层煤线，2-2上煤层为可采煤层，平均厚2.64m。3煤组含4层煤及数层煤线，可采煤层为3-1、3-3上两层，3-1煤层平均厚6.55m，3-3上煤层平均厚3.71m。4煤组含3层煤及数层煤线，可采煤层为4-1、4-2、4-3三层，4-1煤层平均3.33m。4-2煤层平均厚2.34m， 4-3煤层平均厚2.44m。5煤组：含5煤层，煤层厚度平均厚4.98m。6煤组含6煤层，平均厚8.02m。

煤层顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主，次为砂岩。本矿为瓦斯矿井，煤尘按有爆炸危险性设计，煤层按容易自燃设计。

2 研究技术背景

四川华蓥山广能集团嘉华机械有限责任公司，历经30年，发展成为从事开发、生产大倾角、急倾斜综采液压支架、端头支架及开采技术的专业性公司，位于四川广安华蓥市。该公司研究、开发、生产的，具有自主知识产权的ZJ系列支撑掩护式液压支架及端头支架，填补了支护产品国内空白，成功解决了40°～65°急倾斜煤层综合机械化开采存在的巨大困难，通过国家科技成果鉴定，技术水平为国际领先 、国内先进。产品研发生产通过ISO9001：2000国际质量管理体系认证，取得国家煤安认证。

3 采煤方法

（1）4m以下煤层（2-2上、3-3上、4-1、4-2、4-3）采用急倾斜综采，该采煤方法采用液压支架支护顶板，支护强度高，支架易于操作，工作环境好，效率高，产量大，但设备投资较大，操作人员技术水平要求高。

四川广能集团绿水洞煤矿在1997年开始进行大倾角综采试验（煤层倾角在35°～52o之间），经过两年的试验于1999年取得圆满成功，该项目经专家评定，其技术“国内领先，国际先进”，并因技术含量高获四川省科技进步一等奖。目前大倾角综采在全国推广，在黑龙江双鸭山矿业集团，攀枝花集团花山煤矿等进行了成功运用。急倾斜综采采煤机及液压支架属四川广能集团嘉华公司专利产品，在项目实施时须厂家根据煤层的实际赋存状况进行专门设计，并派专业技术人员培训支架的使用与工作面的管理，使之达到正常生产。

急倾斜综采工作面主要设备布置如图1所示。

（2）4m及以上煤层（3-1、5、6煤层）采用急倾斜综采放顶煤采煤法，该采煤方法适用于急倾斜厚煤层的开采，回风顺槽沿煤层底板布置，运输顺槽沿煤层顶板布置，运输顺槽布置在煤层顶板，工作面接近下运输顺槽段，工作面倾角逐步减缓，降低工作面下部支架之间相互作用力，防止工作面下部的支架倒架，便于工作面下部支架的管理，急倾斜综放采煤工作面布置示意图如2所示。采用综采放顶煤采煤法，机械化程度高，回收率高，产量大，安全可靠。甘肃华亭煤业集团东峡煤矿已成功利用该采煤方法。

4 采煤工艺

采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，采煤机采用斜切进刀方式。工作面一次性采全高。采煤机向下割煤（上行收浮煤），割穿风巷、机巷煤帮。由于工作面倾角较大，煤落后会自动往下溜，此时刮板输送机能起到缓冲煤炭下溜的作用。

工作面支护设备为急倾斜支撑掩护式液压支架，支架之间相互作用，形成一个整体，移架时，架子通过顶底板的反作用力和液压支架的整体支撑力固定，支架与支架之间通过架间液压调节器控制，防止下滑，一架接一架的完成，上架控制下架进行邻架操作。

5 急倾斜综采配套设备应用研究主要特点

安全可靠：支架之间设置挡矸装置、人行梯步的设计，每隔5架安设架间推拉挡矸门，架间挡矸装置平时均处于挡矸状态；割煤时，挡矸板提前于前滚筒打开，待后滚筒经过后立即关闭；架间挡矸板人员通过时打开，经过后关闭。上、下出口管理全部采用端头液压支架，降低了上下出口顶板的安全风险。

机械化程度高：综采液压支架、下端头液压支架配合使用，对工作面配套设备整体防倒防滑效果显著；顶板支护、设备推移为一体，全部实现液压控制，效率高、速度快，降低劳动强度。设备之间协调性好，设备检修少，开机率高，工作面生产能力有保障。

防倒、防滑措施：工作面下端头使用组合端头支架，反向支撑工作面液压支架，有效防止端头支架倾斜或歪倒。

6 工作面设备选型

按照采高范围、煤层倾角、顶底板类别，综采工作面选择滚筒式采煤机及其配套设备。但是由于该矿煤层厚度变化较大，一套设备难以满足煤层赋存条件要求，因此设计考虑中厚煤层设备和厚煤层设备，为降低初期投资成本，设计配备投产时生产设备，今后揭露厚煤层厚，按煤层赋存条件，大于4m的煤层采用放顶煤开采。

【参考文献】

[1]张先尘，钱鸣高.中国采煤学[M].煤炭工业出版社，2003.5.

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[3]周邦远，绿水洞煤矿大倾角煤层综采实践[J].煤炭科学技术，2002（9）.

[4]徐永圻.煤矿开采学[M].中国矿业大学出版社，1999.8.