正倾斜走向长壁后退式采煤法在急倾斜薄及中厚煤层开采中的应用

文/彭志文

湖南煤业集团宝源矿业公司北平硐煤矿进入深部开采后，煤层的产状（煤层的走向、倾向、倾角）和煤层的厚度以及矿井地质构造等影响煤矿开采的主要地质因素均发生了很大变化，采区煤层均由浅部的缓倾斜煤层或倾斜煤层变成了急倾斜煤层，厚度也由中厚煤层变成了薄煤层。而传统的急倾斜煤层采煤方法大多采煤巷道系统及回采工艺比较复杂，巷道工程量大、成本高，安全管理难度大。为此，宝源矿业公司北平硐煤矿对急倾斜薄及中厚煤层的采煤方法进行了不懈的探索，将传统上用于缓倾斜煤层开采的采煤方法应用于急倾斜煤层开采，经过不断的摸索改进，形成了正倾斜走向长壁后退式急倾斜煤层采煤法。这种采煤方法不仅巷道布置系统简单，巷道掘进工程量少，成本低，而且单位工作面产量、劳动生产率及煤炭回收率均有所提高，同时便于安全生产管理，取得了较好的技术经济效果。

一、正倾斜走向长壁后退式急倾斜煤层采煤法的采煤系统及回采工艺

1.采煤系统

（1）巷道布置系统。巷道布置非常简单,与缓倾斜煤层或倾斜煤层开采时的巷道布置完全相同，如图1所示。

在巷道布置时，当上下区段石门见煤后，在区段上下分别沿煤层走向掘回风巷和运输巷，到采区边界后，由运输巷向上沿煤层正倾斜掘开切眼。

（2）煤炭运输系统。由于急倾斜煤层坡度较大，工作面采下的煤炭一般可自溜到运道，工作面不需要安装运输设备。煤炭由安装在运道里的刮板运输机或皮带运输机一路运到采区集中煤仓，再装车外运。

（3）通风系统。新鲜风流由采区运输石门进入，经工作面运道到工作面，污风经工作面回风巷进入采区回风石门、采区回风上山排出。

2.回采工艺

工作面采用钻眼爆破落煤，单体液压支柱带帽点柱支护(顶板较坚硬完整稳定地段),也可采用一梁二柱平行于工作面的倾斜（顺山）棚子支护（顶板局部较破碎地段）。工作面的控顶方式与作业形式相配套，一般采用“三五排控顶”或“三四排控顶”，第一排支柱要紧靠煤壁支护，靠老塘侧的支柱为特殊支护，采用密集支柱形式,用于隔离采空区的冒落矸石。顶板管理方法为全部垮落法管理顶板。

二、工作面生产组织与安全管理主要技术措施要点

1.工作面长度确定

图1 正倾斜走向长壁后退式急倾斜煤层工作面布置示意图

由于急倾斜煤层倾角较大,为便于安全生产管理,设计工作面斜长时应根据煤层坡度大小来定，一般不超过80m，当坡度大于55°时要适当设计短些，以70m左右为宜,以便合理进行劳动组织,减轻每班各道工序的工作量,保证正规循环作业,加快工作面的推进度,实现安全生产。

2.工作面循环作业方式、控顶方式的选择

应根据各生产连队的劳动力配备及所采工作面的具体情况（如工作面的长度、煤层赋存条件、地质构造复杂程度等因素）而定，一般采用“两采一准”，即为两班采煤，一班准备。循环方式为每日一循环，采煤班每班推进0.8～1.0m，日循环进度为1.6～2.0m。选择这种作业方式时，工作面的控顶方式一般为“三五排控顶”；如果采煤队伍配备的劳动力较少或工作面的煤层赋存条件非常复杂，安全管理难度大，那么，工作面也可以采用“一采一准”的作业方式，循环方式为每日一循环，循环进度为0.8～1.0m，工作面的控顶方式可改为“三四排控顶”。

3.工作面各工序安排和劳动组织形式

为使工作面中的各工序在时间上及空间上合理配合，劳动力组织和调配得更为合理，从而保证工作面安全高效生产，工作面如打眼和放顶等部分工序在采取安全措施的情况下可实行分段作业的形式，但最多只能允许将工作面划分为上下两段，每段1个作业组，两段之间必须打牢安全档，两个作业组必须保持30米以上的安全距离。而如放炮、攉煤等工序则严禁分段平行作业。

4.工作面的支护方式

根据煤层顶底板的稳定性确定工作面的支护形式：一是如果顶底板都比较坚固稳定，可只用单体液压支柱打带帽点柱支护；二是如果局部顶板比较破碎，就应采用方木或半圆木架设一梁二柱的顺山棚的支护形式，如果底板也比较松软破碎有滑动的危险，还应铺设底梁。两种形式的支护，工作面所有支柱均应打成对山并有3°～5°迎山角以抵抗顶板向下滑移。工作面一般不宜采用单体液压支柱配金属悬臂梁或∏型梁支护。

5. 工作面打支柱要点

工作面打支柱时，采取由下往上逐根架设，为防止打液压支柱时支柱移动，必须每根支柱用薄木板下好地垫。为防止工作面的单体液压支柱失效倒柱伤人，要求单体液压支柱初撑力必须达到90KN以上，班班进行二次注液。每支一根支柱，即用特制的小钢丝绳连锁一根。另外，作业过程中，要加强对工作面内支柱的检查，严禁有倒地支柱或不连锁支柱存在的现象，不合格的支护必须及时整改好，失效的支柱必须及时退出工作面。

6. 防止老塘串矸措施

为防止老塘串矸，切顶线采用密柱支护形式，柱距不大于300 mm，一般每空支2根密柱，同时还要沿切顶线挂好挡矸帘或塑料网挡矸。

7.防煤矸滚落伤人措施

为防煤矸滚落伤人，工作面每隔5～10m必须设置一道挡矸档，挡矸档高度不小于0.6m，或与煤厚等高。

8.放炮与攉煤措施

放炮作业只能由下向上进行，每次放炮长度5～10m，当顶板破碎或有裂隙及地质变化带时，每次只能放1～2个炮眼。每次放炮后，应安排专人（1个组）对煤帮、顶板及支护进行全面检查，按由上往下的顺序依次进行，挖掉松动的伞檐煤矸、攉煤，严禁平行作业。

9.工作面回柱放顶措施

放顶只能分2个作业组，上下作业组交口处必须沿走向打1排密集支柱作为挡矸档，密柱沿走向方向长度为3.5m，支柱必须打成对山并迎山有力，密柱上方用长木板背好，长木板规格：长×宽×厚=2000mm×200mm×30mm，挡矸档高度不低于煤层厚度。

三、结论

宝源矿业公司北平硐煤矿正倾斜走向长壁后退式采煤法在急倾斜薄及中厚煤层开采中的成功应用，是当前急倾斜煤层采煤方法的一种新的突破，用这种采煤方法至今共开采了4个急倾斜薄及中厚煤层工作面，目前技术上已经比较成熟，为赋存条件复杂的急倾斜煤层的开采提供了新的宝贵的经验，有效提高了开采技术水平，为具有类似煤层条件的矿井实现安全高效开采找到了一条新的路径，起到了重要的示范作用。