大汉沟煤业急倾斜煤层开采研究

大汉沟煤业急倾斜煤层开采研究

摘要：在对煤矿开采理论分析的基础上，结合现场开采的地质条件，借鉴国内外急倾斜煤层开采的先进经验和国内急倾斜煤层的实际情况，通过分析比较，广开思路，归纳总结出在该大汉沟区域煤层赋存条件下急倾斜煤层开采的具体办法。

关键词：大汉沟煤业急倾斜煤层机械化采煤开采研究

1、大汉沟煤业概述

井田面积为5.0258km2,建设矿井规模90万吨/年。地形总体南高北低，井田南西边界外，奥灰岩层出露，区内最高海拨标高约+1960m，最低海拨标高约+1800m，最大相对高差160m，属中低山区。

区内构造总体表现为一单斜构造，断层及褶皱不发育。主要含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）,煤系地层总厚72～90m，共含4层，自上而下依次为2#、3#、5#和6#煤层。其中2#、5#为全区发育、全部可采之稳定煤层，3#为局部可采煤层，6#为不可采煤层。

2、急倾斜煤层开采的特点

急倾斜煤层是倾角在45°以上的煤层，开采特点由倾角的增大而引起。从实际经验来看，倾角位于45°～55°之间的煤层较难开采，其余均有较成熟的经验。基本特点如下：

(1)急倾斜煤层多为不稳定的复杂煤层，煤层倾角大。顶板沿倾斜方向的分力增大，垂直于层面方向的分力减小，工作面支架不稳定；底板岩层稳定性下降；顶板、底板均会滑动；支架的支撑能力较小，稳定性减弱等。(2)在顶板岩石性质相同的条件下，工作面采过后，与缓倾斜煤层相比顶板不易垮落。在开采急倾斜近距离煤层群时，除了开采下层会影响上层以外，开采上层也会影响下层。(3)冒落带呈漏斗状；长时间开采稳定后，地面塌陷区域呈沟壑状。(4)采下的煤和垮落矸石等会自动下滑,容易伤人和冲倒支架；煤炭易于自溜运输。(5)在急倾斜煤层中，人员沿倾斜方向上下行走和运料较为不方便；开采时，对煤层自然发火的防治相对比较困难；且较易于受水的影响。

3、伪倾斜柔性掩护支架采煤法

3.1 采煤系统

伪倾斜柔性掩护支架采煤法的采煤系统布置如图1：

图1 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的采煤系统布置

采面呈直线伪斜布置，沿走向推进，并用柔性掩护支架隔离采空区，工作面煤层成倒梯形布置，工人在掩护支架下采煤。

(1)巷道布置：按阶段布置阶段上下平巷作为通风、行人、运料和运煤使用。同时，工作面架尾平段布置运料眼、行人眼和下煤眼。巷道功能布置为：下平巷进风，上平巷回风，采用上行风；行人通过上下平巷，行人眼和工作面；运料通过上下平巷和运料眼（又称拉料眼）；运煤通过下煤眼进入刮板输送机，再进入输送皮带。(2)采面布置：采面正常按25°～30°的伪倾角布置。工作面一般情况采用“八”字型支架，在薄煤层则可采用“四边形”支架。

3.2 采煤流程

初采（调斜支架）—正常回采（回风巷超过上出口8～10m接长支架）—采煤（破煤—风镐或开发钻进式采煤机等）—出煤（铺搪瓷溜槽，自溜运输）—调架（调整支架）—留巷拆支架（在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m高，拆除支架）—收尾（落架拆架）。

4、采煤方法的研究

4.1 矿井

采用斜井两翼开拓。有利于缩短投产期和两翼布置工作面，确保矿井的生产在空间上互不影响，满足矿井生产安全高效的要求。

4.2 各煤层基本采煤方法

4.2.1 2#煤层

平均厚度6.15m，含1～2层夹矸。顶板较稳定，底板裂隙不发育：伪顶为泥岩或砂质泥岩，老顶砂岩厚12.4m；伪底为泥岩，老底砂岩，厚9.2m。采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法：(1)分区段掘巷，多巷放顶煤破煤；(2)使用钻进式（掘进式）采煤机破煤（割底煤）。

4.2.2 3#煤层

厚度为0～1.3m，煤层由北向南展布逐渐减薄至不可采。老顶为砂岩，厚5.7m。伪底为泥岩，老底砂岩，厚5.6m。煤层厚度1m以上可采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法：(1)分区段掘巷，多巷放顶煤破煤；(2)研究开发使用钻进式（掘进式）采煤机破煤（割底煤）。在煤层厚度1m以下时采用钢丝绳锯无人作业工作面破煤，采用四边形掩护支架。

4.2.3 5#煤层

平均厚度12.0m，含2～3层夹矸。伪顶为泥岩或砂质泥岩，老顶为砂岩，厚7.6m。岩石致密，不具膨胀性。综合分析，创新技术采用伪倾斜双柔性掩护支架分层采煤法：(1)分区段掘巷，多巷放顶煤破煤；(2)研究开发使用钻进式（掘进式）采煤机破煤（割底煤）。

4.3 开采顺序

在考虑个别影响因素的同时，要从整体上按照2#煤层、3#煤层、5#煤层上掩架、5#煤层下掩架的开采顺序进行，影响距离受现场矿山压力、煤层自燃等因素的影响而具体确定。特别注意，5#煤层上、下掩架工作面间以5～7m为宜，同时上掩架工作面不放架外煤，而在下掩架工作面间放架外煤，同时把控好放架外煤的具体位置和数量，既要提高回采率，又要减少矸石对煤质的影响和老空残煤发火对开采的安全影响。

5、结语

根据煤层的赋存具体情况和开采具有的客观条件选择合理的开采方法，特别是通过掘进探清煤层赋存的现场具体地质情况，既是安全开采的保证，又是高效生产的前提。多区段掘巷放顶煤柔性掩护支架采煤应是目前可以实现的高效非炮采采煤法之一。结合科研机构进行科学研究，结合支架生产厂家开发和生产现场研发机械破煤技术或钻进式（掘进式）的采煤技术，实现急倾斜煤层的机械化采煤工艺。

参考文献

[1]李栖凤.急倾斜煤层开采[M].北京:煤炭工业出版社,1984.

[2]高召宁,石平五.急斜特厚煤层水平分段放顶煤安全开采的研究[J].矿山压力与顶板管理,2005,(1).

[3]谢东海.巷道放顶煤开采的实践与认识[J].煤矿设计,1996,(8).