浅析宁武煤田急倾斜煤层开采

浅析宁武煤田急倾斜煤层开采
翟虎威
【摘要】简述宁武煤田急倾斜煤县的赋存构造特征，由此针对其推荐的开采方法秘苣放预煤采煤法做了简要分析。

【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2011(000)014
【总页数】1页(P83-83)
【关键词】宁武煤田;宁静向斜;急倾斜煤层;开采
【作者】翟虎威
【作者单位】山西省煤炭地质114勘查院,山西长治046011
【正文语种】中文
【中图分类】TD823.213
宁武煤田的主体赋煤构造为宁（武）静（乐）向斜，面积3087km2，总资源量974.34亿吨。

分布的主要矿区有平朔矿区、轩岗矿区和化北屯矿区，在轩岗矿区和化北屯矿区分布有山西潞安集团潞宁煤业有限责任公司下属的孟家窑煤业有限公司、大木厂煤业有限公司、静安煤业有限公司、大汉沟煤业有限公司、忻峪煤业有限公司、忻丰煤业有限公司、忻岭煤业有限公司等。

这些煤矿分布在宁静向斜的两翼，两翼边缘最大倾角达65°，大多数开采急倾斜中厚煤层。

展布于芦芽山与云中山之间，北东起自雁门关，南西至娄烦县，长约160km，宽约30km公里。

显示为自北东向南西掀斜的复向斜，其北西侧以春景洼-西马坊枢
纽逆冲断裂与属于吕梁山块隆的芦芽山-赤尖岭掀斜背斜相接，南东侧以芦家庄-娄烦枢纽逆冲断裂与五台山块隆相接。

山西潞安集团潞宁煤业有限责任公司各所属煤矿开采的石炭系浅部可采煤层分布在宁静向斜的两翼，且均属倾斜或急倾斜煤层。

急倾斜煤层开采方法一直是采矿技术中的难题，已经引起国家有关部门的重视。

长期以来，人们对此作出了不懈的努力，并取得了可喜的进展。

然而，由于急倾斜煤层开采条件的特殊性，开采方法仍然是这类矿井改善技术经济面貌的主要障碍。

急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的4%，而宁武煤田90%的矿区赋存有急倾斜煤层。

因此，关于急倾斜煤层开采方法的研究对我省煤炭工业的发展具有十分重要的作用。

目前，急倾斜煤层开采中不同程度地存在很多问题，主要表现为：
1）煤炭损失率高；2）巷道掘进率高；3）通风条件差；4）工人劳动强度大；5）开采效益差。

目前针对急倾斜煤层的开采方法有几十种之多，主要方法有柔性掩护支架采煤法、俯伪斜走向长壁分段密集采煤法、仓储采煤法、长孔爆破采煤法、滑移顶梁支架放顶煤采煤法、水平分段放顶煤采煤法、巷道放顶煤采煤法等。

本文重点介绍巷道放顶煤采煤法，认为较为符合宁武煤田各开采急倾斜中厚煤层的煤矿的采煤条件，在新建和矿井改造中可以参考。

急倾斜煤层巷道放顶煤是在一个采区内沿倾斜方向按照一定的标高（15～30m）
划分若干个区段，在每个区段的下部布置放煤巷道，放煤巷道的两端分别与采区内的进回风系统相联，构成全风压通风系统。

所有的工艺和工序都在放煤巷道内进行，顶煤开采在巷道内侧帮全长内以一定间距布置放煤小眼，利用矿山压力作用或辅以人工松动的方法，使巷道上方顶煤破碎，堆于采场，临时支撑顶、底板。

根据回采工艺的特点以及生产的顺序，将这种采煤工艺分为三个阶段：即初采、正常回采和终采。

1）初采阶段。

利用矿山压力、煤体自重以及适当的爆破等动力作用，沿放煤巷道全长各放煤小眼逐个放出少量的顶煤，以达到整个区段内的顶煤全部破碎、垮落，为正常回采作好准备。

回采方式视煤体的软硬程度而定，当煤质松软时，用手镐掏煤；当煤质较坚硬时，用浅孔少量炸药进行松动爆破，使得顶煤松动、垮落。

放煤在爆破后视具体情况进行，如果顶煤较稳定，则先放一定时间的松散煤后再安装放煤口的闸门；如果顶煤松散不稳定，则先安装放煤口闸门后再进行放煤作业。

放煤的顺序是在放煤巷道内逆着风流方向后退式依次放落顶煤。

为了保证每次顶煤冒落的高度在整个顶煤的卸压带内，同时也使顶煤能充分放出，提高顶煤的回收率，降低含矸率，各放煤口应严格控制放出的煤量，并且使放出的煤量基本相等，作到均匀放煤。

放出的顶煤通过放煤巷道内的运输机进行外运。

在运输过程中，除大部分的顶煤通过放煤口的槽板直接装入到运输机外，其余用人工进行装载。

初采阶段应加强支架受力和变形的监测和加固工作，确保放煤巷道的正常运行。

2）正常回采阶段。

在保证有效支护的前提下，采取分段全线均衡多轮放煤，以使顶煤与采空区上方矸石的接触面近似水平下降（即水平放煤）。

正常回采期间只有两道工序：放煤和运输。

且都是在放煤巷道内完成，在此生产过程中，放出的松散顶煤直接进入放煤巷道内的运输机上，外运到采区（上山）煤仓。

采场依靠冒落的松散煤体临时支撑顶、底板。

随着冒落顶煤的逐渐下放，顶煤上部边界空间逐渐往下扩大，其上部悬露的顶、底板自上而下逐渐自然垮落，垮落矸石落在冒落的顶煤上，通过多口均衡放煤，使煤矸接触面近近似水平下降，并充填采空区。

当放煤量占应放煤量的60%～65%左右时，即正常放煤阶段结束，进入终采阶段。

3）终采阶段。

全面检查各个放煤口，将剩余的顶煤放到见矸为止，并立即封闭放煤口，回撤运输机和巷道支架，且回收部分支架脊背煤体，整个这一阶段的放煤量占应放煤量的10%～15%。

巷道放顶煤采煤法工序简单，宜采用三班作业出煤，无需准备班。

采用“三八”制
作业。

根据本采煤方法的作业特点，生产中的作业队可采用采、掘、运综合的作业队。

1）煤层赋存状态与构造。

由于巷道放顶煤采煤法不需要大型机械设备，且对巷道的断面面积、坡度没有严格的要求，具有较高的灵活性，因此可适用埋藏不稳定、厚度变化大、地质构造较复杂的急倾斜煤层。

2）煤层厚度。

巷道放顶煤适用厚度在2～10m左右的急倾斜煤层。

3）煤层倾角。

根据现场试验及理论分析，巷道放顶煤采煤法适用的煤层倾角为50～90°。

4）煤层物理力学性质。

与综采放顶煤不同，煤的强度对巷道放顶煤有较大影响。

如强度太大，在矿山压力作用下，顶煤是难以冒落的。

一般地当煤层的普氏系数在1.5以下时，顶煤能顺利冒落。

此外，煤层的节理越发育，对放顶煤越有利。

5）瓦斯、自燃倾向等对放顶煤采煤法的影响。

瓦斯对巷道放顶煤有重要的影响。

一般地，高瓦斯煤层顶煤可放性较好，低瓦斯煤层可放性较差。

而对于高瓦斯煤层，在采空区有冒落空洞时，空洞里容易造成瓦斯积聚。

容易自燃的煤层，不宜采用巷道放顶煤。

从我国采矿工业的发展来看，工艺改革仍是采矿技术发展的核心。

多年来，与缓倾斜煤层开采方法相比，急倾斜煤层采煤方法的改革是非常活跃的，到目前为止，急倾斜煤层采煤方法已达几十种之多，而且随着工艺的改革开采效果在不断改善之中。

我国急倾斜煤层开采的总体趋势将朝着两个主要的方向发展。

第一个方向是实现机械化开采，把缓倾斜煤层的回采工艺引入急倾斜煤层是一种途径，研制新的急倾斜煤层的轻型机械更为迫切。

第二个方向则是向放顶煤发展，放顶煤仍是急倾斜煤层采煤方法改革的一个很有潜力的发展方向。