[科普中國]-急斜煤層采煤方法

急斜煤層井田的開拓方式與緩斜或傾斜煤層基本相同。但由于急斜煤層傾角大，埋藏在丘陵地區(qū)或淺部比較多，所以，大多數(shù)礦井采用立井或平硐多水平分區(qū)式開拓。急斜煤層是煤系地層受劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而成。在地質(zhì)構(gòu)造作用的影響下，煤層的構(gòu)造形態(tài)和產(chǎn)狀發(fā)生很大的變化。

簡介急斜煤層在我國分布廣，儲(chǔ)量較豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在已探明的煤田中，約有75個(gè)煤田有急斜煤層。全國統(tǒng)配煤礦中，以開采急斜煤層為主的礦井，占統(tǒng)配煤礦礦井總數(shù)的16.5%左右。因此，大力開發(fā)急斜煤層對(duì)充分利用國家資源，改善煤炭工業(yè)布局，減少北煤南運(yùn)具有重要意義1。

急斜煤層開采的特點(diǎn)急斜煤層是煤系地層受劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而成。在地質(zhì)構(gòu)造作用的影響下，煤層的構(gòu)造形態(tài)和產(chǎn)狀發(fā)生很大的變化。所以，開采急斜煤層時(shí)，生產(chǎn)條件復(fù)雜，技術(shù)難度大。在開拓開采技術(shù)上逐步形成了自己的一些特點(diǎn)。

井田開拓急斜煤層井田的開拓方式與緩斜或傾斜煤層基本相同。但由于急斜煤層傾角大，埋藏在丘陵地區(qū)或淺部比較多，所以，大多數(shù)礦井采用立井或平硐多水平分區(qū)式開拓。開采水平高度比較小，有的礦井為保證有足夠的水平服務(wù)年限，采取加大井田走向長度的辦法；急斜煤層傾角大，故沿傾斜方向的運(yùn)輸與行人均比較困難，一般只采用上山開采，很少開采下山；階段大巷一般都布置在煤層底板巖層中，以利避開采動(dòng)影響，改善其維護(hù)條件。各個(gè)采區(qū)均用采區(qū)石門貫通煤層，石門的間距往往就是采區(qū)的走向長度2。

采區(qū)巷道布置開采急斜煤層的采區(qū)劃分、采區(qū)巷道的組成與布置原則和緩斜煤層基本相同。不同的是采區(qū)開采范圍小、采區(qū)巷道系統(tǒng)比較復(fù)雜，尤其是采煤巷道布置，隨著煤層傾角或采煤方法的改變而有很大的區(qū)別。

1.采區(qū)參數(shù)

采區(qū)走向長度因受地質(zhì)構(gòu)造變化、開采技術(shù)條件、采煤方法和巷道維護(hù)等因素的影響，一般走向長度比較短。雙翼采區(qū)只有400-600m。隨著采區(qū)集中聯(lián)合布置的推廣應(yīng)用，采區(qū)走向長度呈加大的趨勢(shì)。

采區(qū)內(nèi)沿傾斜一般只劃分3-4個(gè)區(qū)段，個(gè)別情況可達(dá)6個(gè)以上。區(qū)段內(nèi)垂高取決于煤層的傾角、層間距、巖層性質(zhì)和采煤方法等因素，一般為20-40m。采區(qū)生產(chǎn)能力受采區(qū)可采儲(chǔ)量、工作面產(chǎn)量和通風(fēng)條件的限制都比較小，所以，開采急斜煤層的礦井，大多屬于中、小型礦井。

2.采區(qū)上山布置

開采單一煤層或煤層群分層時(shí)，采區(qū)內(nèi)可沿煤層布置3-4條傾斜上山，分別用作采區(qū)溜煤、通風(fēng)、行人、運(yùn)料或溜矸石。上山間距10m左右，沿傾斜10-15m用聯(lián)絡(luò)巷連通。

傾斜上山在生產(chǎn)過程中，容易發(fā)生墜眼或卡眼事故，為此應(yīng)將上山沿煤層布置成30°-35°的偽斜折返式。折返上山常用隔板一分為二，一部分為通風(fēng)行人道；另一部分敷設(shè)溜槽運(yùn)送煤炭。這種布置方式可以充分利用巷道斷面，減少巷道掘進(jìn)工程量。采用折返上山，掘進(jìn)技術(shù)比較簡單、施工與生產(chǎn)比較安全。但這種上山形式由于折返多，難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)械化，有時(shí)需要另掘一條運(yùn)料上山；其次增大了上山保護(hù)煤柱，不僅減少了采區(qū)沿走向的有效開采長度，增加了煤炭損失，還給工作面的初采或末采工作帶來一定的困難。從而使偽斜折返上山的應(yīng)用范圍，受到了一定的限制。

隨著急斜煤層采煤方法的不斷發(fā)展和采區(qū)巷道聯(lián)合布置的應(yīng)用，沿煤層的傾斜上山或折返上山，都不適應(yīng)采區(qū)生產(chǎn)能力的需要。不少礦區(qū)因地制宜采用在煤層底板巖層中，掘進(jìn)偽斜巖石上山或穿巖上山與垂直溜煤眼相結(jié)合的布置形式，從而改善了運(yùn)輸系統(tǒng)，提高了采區(qū)的生產(chǎn)能力1。

采煤工藝急斜煤層采煤工藝仍然包括：落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)與采空區(qū)處理。但由于煤層傾角增大，各采煤工序的操作方法與要求則不完全相同。急斜煤層采煤工作面落煤，一般是采用爆破法，也有采用風(fēng)鎬或機(jī)械等方法的。采落的煤可以沿煤層底板自行滑落，從而減少了工作面裝運(yùn)煤炭的設(shè)備與工序。但是，煤塊自由下滑容易砸傷人，也易沖倒支架，還會(huì)引起煤塵飛揚(yáng)，污染工作環(huán)境，影響工人身體健康。另外，采用人工或爆破落煤的效率低、安全沒有保障，資源回收率也較低。

當(dāng)煤層傾角很大時(shí)，頂板巖層沿傾斜方向的分力也增大，而沿垂直巖層方向的分力減小，從而使支柱的支承載荷減小、頂板的垮落步距加大，使工作面的控頂距與放頂距增加，放頂次數(shù)減少；頂板巖石垮落后，能夠自行下滑充實(shí)采空區(qū)，支撐上覆頂板巖層，故工作面壓力減小，不會(huì)出現(xiàn)明顯的周期來壓。但是，隨著頂板下滑力的增加，支柱的穩(wěn)定性降低，容易向下傾倒，工作面支護(hù)難度加大；采空區(qū)處理勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低、安全性很差；頂板巖石向下滑，造成采空區(qū)上段充填不實(shí)，致使工作面壓力不均衡；當(dāng)煤層傾角大于巖層移動(dòng)角時(shí)，不僅頂板會(huì)垮落，而且底板也會(huì)發(fā)生移動(dòng)或滑落。

總結(jié)總之，開采急斜煤層存在頂板管理難度大、機(jī)械化程度低、巷道系統(tǒng)復(fù)雜三個(gè)突出的問題。嚴(yán)重制約了急斜煤層開采時(shí)的產(chǎn)量、安全與經(jīng)濟(jì)效益。急斜煤層由于構(gòu)造形態(tài)和產(chǎn)狀的變化很大，不同條件煤層的開采技術(shù)與采煤方法也不相同，所以急斜煤層開采方法種類繁多。這些采煤方法按其采煤工作面布置不同，可分為直線式、臺(tái)階式、偽斜式與水平式等3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王強(qiáng) - 副教授 - 西南大學(xué)