大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择.pdf

晏学功 等大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择第 2 期 大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择 晏学功’ ， 张 1 . 煤炭工业西安设计研究院， 陕西 西安 伟“ ， 褚廷民 3 ， 沈会初3 7 1 0 0 5 4 , 2 . 新疆生产建设兵团经贸委， 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 2 ; 3 . 陕西省煤炭科学研究所， 陕西 西安7 1 0 0 0 1 摘要 介绍大倾角急倾料厚煤层采煤方法， 比较各自 优缺点， 论证了大倾角急倾料厚煤层采用巷 道放顶煤采煤方法的可行性， 以新疆大浦沟矿区主采煤层为例， 探讨巷道放顶煤有关问题。 关键词 急倾抖; 厚煤层; 采煤方法; 选择 中图分类号 T D 8 2 3 . 9 7 1文献标识码 B 1 急倾斜煤层开采特点 国内急倾斜煤层开采矿井有百余处， 主要分布 于乌鲁木齐、 北京、 淮南、 开滦、 徐州、 长广、 南桐、 资 兴、 大通等2 0 余个矿区， 采煤方法各异。在急倾斜 煤层开采条件方面有许多显著特点。 1 由于煤系地层受构造运动的挤压， 煤层顶底 板遭受破坏的程度相对比缓倾斜煤层大， 因而顶底 板岩石的层理与原生裂隙较发育， 较易冒落; 2 由于煤层倾角大， 支架的稳定性差， 尤其是单 体支柱的稳定性问题尤其重要; 3 破落下来的煤岩会自动下滑， 有利于工作面 煤炭运输和研石的自动充填， 但煤岩块的自动滚落 容易伤人和冲倒支架， 对作业安全不利; 4 由于垮落研石从上向下滚落， 可对下部采空 区起充填作用， 但冒落带漏斗状明显影响地表及岩 层运动; 5 开采急倾斜煤层时， 对煤层自然发火的防治 比 较困难。当采空区已经发火时， 往往难以隔离处 理。尤其在开采下区段时， 上区段采空区的火源会 冒落到下区段; 6 在开采急倾斜煤层中， 人员沿倾斜方向上下 行走不方便; 7 开采急倾斜煤层中， 岩巷工程量比较大。 2 适于大倾角急倾斜中厚煤层的采煤方法 大倾角急倾斜厚煤层 煤层倾角7 0 0 - - 9 0 0 ， 厚度 5 -1 0 m ， 此条件煤层由于倾角大、 地质构造复杂 等不利因素， 采煤方法的发展较之其他急倾斜煤层 采煤方法要缓慢的多， 目前主要有下列一些采煤方 法。 2 . 1 伪倾斜开采 伪倾斜开采可以克服急倾斜煤层开采中， 人员 沿倾斜方向上下行走不便， 以及煤岩块滑动滚落速 度大， 容易伤人和冲倒支架的缺点， 而且利用了急倾 斜煤层煤岩可以自动下滑， 便于煤炭自溜运输和歼 石自动充填等有利因素。利用伪倾斜开采的采煤工 艺有 1 斜切分层采煤工艺; 2 斜坡采煤法工艺; 3 6 施测前后， 必须对所用仪器、 工具进行全面 地检校。 7 应用光电测距仪或全站仪应注意的几个问 题 ①观测时， 关掉所有通讯工具， 避免对测距的影 响; ②避免视线从低空通过变电所及高压电网区等 设施， 以减小其产生的电磁波对测距的影响。 ③跨河测量时， 视线距水面的高度不得 低于5 m， 以减小折光差的系统影响。 参考文献 [ 1 ] 中国统配煤矿总公司生产局组织修订. 煤矿测量 手册上册〔 M] . 北京 煤炭工业出版社， 1 9 9 0 . [ 2 〕 阜新矿业学院， 中国矿业学院， 焦作矿业学院合 编. 矿区控制测量上册[ M] . 北京 煤炭工业出版 社， 1 9 8 0 . 收稿日期 2 0 0 0 - 0 4 - 1 7 万方数据 第 a 期要学功等大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择 伪斜工作面短壁歼石充填采煤工艺等。 2 . 2 掩护支架开采 掩护支架开采技术是利用急倾斜煤层开采顶板 压力较小， 而支架下滑力大的特点， 以掩护支架隔离 采空区歼石进行开采的采煤方法。主要有 1 俯斜 开采的掩护支架采煤工艺; 2 巷道长壁工作面活动 钢架掩护采煤工艺等。 2 . 3 短壁柱式开采 由于急倾斜煤层地质条件复杂， 很难采用长壁 式采煤法， 而采用短壁柱式方法开采， 可以较好地适 应这种复杂的条件， 而且可以简化采煤工艺， 提高开 采作业的安全性。其具体的采煤工艺包括 1 斜切 分层采煤工艺; 2 水平分层采煤工艺; 3 仓储采煤工 艺等。 2 . 4 巷道放顶煤开采 巷道放顶煤开采， 打破了传统急倾斜煤层的常 规， 以 巷道代替长壁式工作面， 并遵循了目 前国内广 泛使用并取得良 好技术经济效果的缓倾斜中厚煤层 放顶煤长壁工作面放煤技术， 同时采用全风压通风， 双安全出口。这一采煤法2 0 世纪9 0 年代中期在我 国湖南一些矿区急倾斜中厚煤层全面研究试验， 并 取得了良好效果， 后来推广到大倾角 7 0 0 - 9 0 0 厚 煤层 5 -1 0 m ， 理论上借鉴金属矿山的椭球体放 矿理论后， 采煤工艺参数基本成熟， 煤层放煤效果更 好， 回收率令人满意， 同时针对这一采煤方法使用后 出现的地表塌陷漏斗非连续变形的形态特征和变形 机理研究， 也有了明显进展， 成为正规采煤方法。 上述采煤方法可单独使用， 也可综合应用， 构成 各式各样具体采煤方法。其各自优缺点比较如表 1 . 3 大沟矿区主采煤层生产技术条件 大沟矿区煤层赋存特征如表2 所示。A 7 , A 8 煤 层为主采煤层， 煤层倾角为8 0 0 左右。与 煤层结构 较简单， 凡煤层结构复杂， 两层煤偶尔含有1 - 2 簿 层夹歼， A 7 顶底板均为粉砂岩、 A 8 的顶底板为砂岩 及砂砾岩， 瓦斯含量大， 属于高瓦斯矿井， 煤尘具有 爆炸危险性， 发火期为3 -5 个月。 表1 各种采煤方法优缺点对比表 采煤方法安全状况含研率工作面产量吨煤成本工人劳动强度巷道布置对煤层厚度适应性 大大大大小 高高低高低 低搬低低高 锻锻高高低 差搬差差良 低高佳 倒台阶 正台阶 仓储法 水平分层 巷道放顶煤 简单 简单 复杂 复杂 简单 适 应 易适应 差 易适应 厚度 5 一l o m 表2 煤层赋存条件表 煤层 编号 煤层厚度 最小夹研厚度 一最大/ 平均厚度m 煤层 结构 煤 层 稳定性 A 7 A 7 一 1 A S 0 - - 2 . 2 5 / 1 . 1 3 1 . 1 3 一3 . 3 9 左. 6 9 2 . 3 7 一1 2 . 9 7 刀. 4 8 . 1 6 . 2 1 0 . 1 6 较简单 简单 复杂 不稳定 较稳定 较稳定 4 大沟矿区主采煤层采煤方法 4 . 1凡煤层开采方法的 选择 开采技术随煤层的赋存情况不同而有很大差 异。所选择采煤方法必须适合矿井的具体地质条 件、 技术条件及管理水平， 还应当符合安全、 经济、 资 源回 收率高等基本原则。根据A 8 煤层赋存情况， 对比 表1 ， 巷道放顶煤采煤法是符合A 8 煤层的首选 采煤方法， 巷道放顶煤采煤法随着煤层倾角越大， 放 煤效果就越明显， 此外它对厚煤层适应性较强。 4 . 2 岛煤层开采方法的选择 A 7 , A 7 _ 1 煤层厚度、 赋存状况、 顶底板条件等均 适合采用伪倾斜柔性掩护式支架采煤方法， 而且条 件比较理想。伪倾斜柔性掩护式支架采煤方法， 国 内使用非常成熟， 技术经济效果相当好， 已经成为我 国开采急倾斜中厚煤层的主要采煤方法。有关伪倾 斜柔性掩护式支架采煤方法的情况， 请参阅有关材 料， 本文不再赘述。 5 急倾斜煤层巷道放顶煤采煤法 5 . 1 巷道布置 首先对急倾斜煤层沿倾斜方向按一定的标高划 分成若干区段， 在区段底部沿走向布置一条巷道， 然 后在巷道一侧每隔一定距离向煤层中掘放煤小眼， 至此， 巷道放顶煤工作面布置基本完成。 万方数据 陕西煤炭2 0 0 1 年 放煤巷道两端分别与进、 回 风巷相联 如区段石 门或采区上山等 ， 并以沿空护巷方式维护， 构成全 风压通风， 系统见图t o 5 . 2 放煤巷道 由于放煤巷道同时担负着运输顺槽、 采煤工作 面、 放煤支架等多方面的任务， 并集落、 装、 运、 放、 行 人、 通风等诸多功能于一体。 5 . 3 放煤小眼 放煤小眼是顶煤松散区与放煤巷道的通道， 它 的作用除控制放煤工程外， 还需在其中 放炮， 作出松 动空间， 必要时长孔松动爆破也在小眼中进行， 因 此， 放煤小眼的稳定也是必须考虑的因素。 广 A 图1 巷道放顶煤系统示意图 1 一放煤巷道; 2 一放煤小眼; 3 一顶煤松散空间冈 一顶煤; 5 一进风巷; 6 一回风巷 而放煤小眼的稳定与支架形式有关。经验表明， 直 腿支架比曲腿支架更有利于放煤小眼的稳定。 5 . 4 放煤 先在放煤小眼内放炮， 炮眼布置和炸药量依据 煤层硬度和厚度而定， 放炮的目的使巷道上方的顶 煤全部处于悬露状态， 当顶煤松动或垮落后， 即可放 煤。为保证放煤质量， 提高顶煤采出率， 必须采用分 段、 多轮、 均衡放煤方法， 以使顶煤上方的煤歼接触 面均匀下沉而不过早窜研。 5 . 5 运输系统 在放煤巷道布置一台刮板运输机， 煤从放煤小 眼里直接进人 必要时辅以人工擂煤 刮板运输机， 然后被运到运输巷道。 5 . 6 通风系统 放煤巷道全风压通风， 新鲜风从进风巷道进人 区段放煤巷道， 乏风进人回风巷道。 6 巷道放顶煤的其它技术问题 6 . 1 开采过程中的安全问题 急倾斜煤层， 地层倾角较大， 煤田在形成过程或 成煤以后遭受比较剧烈的地质构造运动， 往往瓦斯 突出、 涌出等问题比较严重。如大沟矿区高瓦斯矿 井就多， 巷道放顶煤采煤过程中尤其必须关注的瓦 斯问题。一般认为， 矿并中瓦斯的形成主要是以下 两个方面的原因 一是采空区或顶煤内形成瓦斯包， 二是瓦斯的突然涌出， 针对以上这两种情况， 可采取 以下几项措施来解决瓦斯问题 1 控制区段高度。区段高度是巷道放顶煤的一 项主要参数， 在高瓦斯煤层中， 确定区段高度除考虑 煤层顶底板条件等因素外， 还要有利于瓦斯释放。 2 控制放煤时间。在放煤巷道掘进完成后， 不 立即放煤， 停半个月以上时间， 让瓦斯充分释放。必 要时， 由放煤巷道向下区段打瓦斯释放孔， 并辅以松 动爆破释放瓦斯。 3 放煤小眼禁止放空， 以便当采空区内形成瓦 斯包， 在瓦斯突然涌出时， 放煤小眼内的末煤能大大 减缓瓦斯的涌出速度， 从而避免放煤巷道瓦斯超限。 4 严格瓦斯检查， 适时调整放煤巷道风量。 6 . 2 煤的可放性问题 顶煤能否自 行碎裂冒落， 直接影响该方法的采 煤效果， 影响煤冒落因素有煤层硬度、 煤层节理、 裂 隙发育程度、 煤层夹研以及煤层受构造运动的挤压， 煤层顶底板遭受破坏的程度等。另外， 煤层厚度、 区 段高度、 放煤小眼的间距及长度等放煤工艺参数也 影响煤的可放性。必要时采取以下措施来提高煤可 放性。 万方数据 第 2 期晏学功等大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择 1 初采阶段， 浅孔少装药进行松动爆破， 将放煤 小眼之间冒透贯通， 使顶煤沿走向全长处于悬吊状 态。 2 采用预爆破。准备下区段放煤巷道前， 在上 区段放煤巷道实施预裂爆破 可与瓦斯释放措施同 时 。 3 煤层中含研时， 采用松动爆破破碎夹研。 6 . 3 放煤巷道的支护 放煤巷道的稳定对急倾斜煤层放顶煤至关重 要。研究认为， 放煤工艺过程对放煤巷道支架有如 下要求 1 为保证放煤巷道的安全， 防止大块煤歼的冲 击， 在放煤巷道顶部须留有一定高度的护顶煤柱。 这块煤柱由于采动影响在放煤开始时基本已松动， 自 稳能力已降低， 因而要求支架能与巷道紧密接触， 以保持护顶煤柱的稳定。 2 放煤开始以 后， 顶板及其上覆岩层整体下沉， 引 起支架向底板方向整体倾斜， 这一过程难以避免。因 此， 支架保持良 好的整体性， 防止在倾斜过程中 垮塌。 根据以 上要求， 放煤巷道支护可采用可缩性金属支 架支护， 如横向、 纵向均可缩的梯形可缩性金属支架。 6 . 4 放煤巷道的位置 放煤巷道的位置主要受煤层厚度、 煤层倾角影 响。煤层厚度小于5 m， 放煤巷道可紧靠煤层顶板布 置， 能够保证有合适放煤小眼通道， 同时还不致于使 三角煤损失太大， 而影响采出率。煤层厚度超过 8 m， 放煤巷道就应布置在煤层顶底板中间适当位 置， 这时放煤巷道的支架稳定性要求更高。 7 结论 急倾斜煤层采煤法多样， 但适合煤层倾角7 0 0 -- - 9 0 0 ， 厚度5- 1 0 m， 并取得良好经济效益的采煤 方法不多。巷道放顶煤采煤方法， 近几年在我国的 开滦矿务局和南方的中小型煤矿的应用表明， 此采 煤方法适应了这些煤矿的经济技术水平， 取得良 好的 经济效益。 大沟矿区A s 煤层赋存条件， 煤层倾角及煤 层厚度等特征适合采用巷道放顶煤采煤方法。 参考文献 [ 1 〕 钱鸣高， 王庆康主编. 采煤工艺学【 M] . 徐州 中 国矿业大学出版社， 1 9 9 2 . 4 0 0 -4 0 2 . [ 2 〕 陈炎光， 徐永沂主编. 中国采煤方法〔 M] . 徐州 中国矿业大学出版社， 1 9 9 1 . 4 7 4 - -- 5 4 8 . 收稿日 期 2 0 0 1 - 0 5 - 2 0 月 卜今月卜小 月 卜闷 ， 月卜口 . 月 卜和月卜w . 司卜4.刁卜咖川卜咖刁卜引月 卜引闷 卜巾 月 卜动 闷 卜巾月 卜门 切 闷卜月闷卜咖 月 卜即闷卜咖闷卜巾闷卜月 叫卜月 “ 阅 卜咖闷卜月 十 月 卜巾阅卜小月卜呻闷卜一闷 卜‘ 卜 月 卜中闷 ，蜘闷 卜叫 门 月卜门闷卜4 佃 月卜自 月 卜卿闷卜月 卜 月 卜门 门 月 卜卿卜 月 卜阅 . 闷卜门 亡 月 卜月 . , 卜巾闷卜峭 于 月 卜蜘闷 卜月 . 阅卜 澎洪 雍 花气祖盯耀纷 i x - W 1-另F,房允币另弓卜踌之千纷J 耳 乙声已口二下 乍 - O- i 4 沁 2 0 0 1 年3 月1 3日， 陕西省煤炭工业局召开了宣传思想工作会议， 会议的主要任务是总结交流2 0 0 0 年的工作， 传达贯彻 省直机关党的第八次会议精神和企业工委的会议精神， 结合当前形势任务， 对2 0 0 1 年思想政治工作和精神文明建设提出建议 和意见。陕西省煤炭工业局、 陕西煤矿安全监察局副局长霍世昌， 作了题为“ 新的世纪新的任务以新的姿态抓好宜传思想工 作和精神文明 建设” 的 讲话， 总 结回 顾了2 0 0 0 年的工作， 提出2 0 0 1 年的任务。 - 2 0 0 0 年， 各级党组织以党中央 关于加强和改进思想政治工作的若干意见 为指针， 高举邓小平理论伟大旗帜， 结合 全省煤炭工业实际， 认真宣传贯彻党的十五届四中、 五中全会精神， 在思想政治建设、 精神文明建设和企业文化建设方面取得 了明显的成绩， 为推动全省煤炭工业深化改革、 脱贫解困和维护矿区稳定提供了有力的思想保障和精神动力。回 顾2 0 0 0 年的 工作， 归纳起来就是“ 一坚持” 、 “ 二加强” 、 “ 三围绕” 、 “ 四促进” 。即坚持理论学习， 用正确的理论武装人。加强和改进思想政治 工作; 加强精神文明 建设。围绕改革开放、 更新观念操作; 围绕生产经营、 扭亏脱困运转; 围绕党风廉政建设运行。促进了企业 经济效益的提高; 促进了 煤矿的安全生产; 促进了企业文化建设; 促进了矿区的稳定。 - 2 0 0 1 年是进人新世纪、 实施“ 十五” 计划的第一年， 按照党中央“ 认清形势、 坚定信心， 统揽全局、 把握重点， 狠抓落实、 乘势前进” 的要求， 2 0 0 1 年思想政治工作的思路是 以江泽民同志“ 三个代表” 重要思想为指导， 以纪念中国共产党成立八十周 年为动力， 以行业总体扭亏、 矿区稳定和建立现代企业制度为目标， 深人贯彻党的十五大、 十五届五中全会精神， 围绕发展主 题， 加强和改进党的思想政治工作， 加大精神文明建设力度， 振奋精神， 凝聚人心， 激励全体职工为煤炭企事业走出困境、 走向 振兴而努力奋斗。①以 学习宣传“ 三个代表” 重要思想为主线， 推动理论武装深人发展; ②紧贴“ 中心” ， 加强和改进思想政治工 作; ③继续以 创建“ 六好区队” 、 “ 文明矿 单位 ” 活动为载体， 推进精神文明建设; ④精心组织好中国共产党建党八十周年宣传教 育活动， 唱响共产党好、 社会主义好、 改革开放好的主旋律; ⑤加强机关作风建设工作， 为搞好行业管理、 依法安全监察奠定基础。 万方数据