试论急倾斜煤层采煤方法分析与矿压控制

2016-08-19吴昌勇石建平王冬冬

大科技 2016年7期

关键词：矿压台阶顶板

吴昌勇石建平王冬冬

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司重庆 400052）

试论急倾斜煤层采煤方法分析与矿压控制

吴昌勇石建平王冬冬

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司重庆 400052）

在采矿技术中，始终存在的一个难题就是开采急倾斜煤层所采取的采煤方法。因为急倾斜煤层本身开采条件非常特殊，所以采煤方法一直是该矿井安全状况、提升开采机械化水平以及不断改善各种技术经济指标的障碍。所以，针对急倾斜煤层具体开采特点和相关开采问题，有效控制实际开采中的矿压，并且制定有效的开采方法以及工艺是非常有必要的。本文主要对急倾斜煤层具体开采方法和矿压控制措施进行分析，提出笔者的思考和建议，仅供参考。

急倾斜煤层；开采方法；矿压控制

因为地质构造造成的影响，使得急倾斜煤层里面的围岩完整性以及稳定性都被破坏，随着节理裂痕的不断发育，煤层破碎程度就会越来越深，断层不断增多，最后煤层倾角以及厚度就会发生相应的改变。在断层以及褶皱发育周围区域，一般会产生变质程度非常高的急倾斜煤层。在构造运动的影响下，急倾斜煤层通常在煤田浅部产生。急倾斜煤层具体开采原则以及开采方法和倾斜煤层以及缓倾斜煤层差不多，可是由于其煤层倾角非常大，所以矿山压力显现和其他两种煤层的差异性非常大，具体采矿方法与矿压控制也具有独特性。

1 急倾斜煤层开采特点与存在的问题

1.1 开采特点

（1）采煤机械化程度不高，效率低。进行采煤机械设计的时候，一定要机械稳定性以及防倒问题，该问题始终没有得到根本解决，依然主要靠爆破或者是风镐破煤以及掩护式支架或者是单体液压支柱等方式，劳动强度比较大，并且工序复杂，获得的经济效益不好。

（2）容易出现煤壁片帮。由于工作面产生的超前支承压力，急倾斜煤层中的煤壁比较松软，所以容易出现片帮或者是端面事故[1]。

（3）缺乏安全性。该煤层倾角要比岩石安息角大，所以采下的煤很容易自动下滑，从而冲倒支架，给人员安全带来威胁。

（4）工作面支护工作非常难。这种煤层顶板压力顺着倾斜作用的分力非常大，经过开采后，顶板和底板均可能顺着倾斜方向垮落，从而导致支架稳定性不强。

（5）很难管理顶板。因为煤层倾角比较大，所以采空区垮落岩石可以对下部采空区进行局部充填。其下沉带、垮落带以及裂隙带的实际分布情况和倾斜煤层是相反的，由于开发技术以及经济等的限制，目前还没有一个非常科学的煤层顶板管理法[2]。

1.2 存在的问题

对于急倾斜煤层，其开采方法非常复杂，研究出安全高效的煤层开采技术比较困难，并且急倾斜煤层具体地质条件研究应该分析其所处位置，没有全面了解该地区实际地质情况，就很容易在开采时引发顶板塌陷事故；因为地质条件很特殊，所以非常多高科技设备不可以在开采中应用，导致开采机械化程度很低，后期收益不高。

2 分析急倾斜煤层具体开采方法

2.1 台阶式

在开采急倾斜煤层的时候，该方法是一种常用的方法，其特点为：把煤层开采工作面布设为台阶状，从而增加开采稳定性以及前后联系性。按照上下关系的差异，该方法又被分为正台阶法以及倒台阶法。

2.2 倒台阶法

该采煤方法主要是把工作面设置为倒台阶形状，然后在上面进行采煤操作[3]。该操作方法要求实际工作面长度大约为50m，所有台阶长度应该在10～20m范围内，同时确保台阶高度在2～3m范围内，根据现实情况，能够适当加宽最上层台阶以及最下层台阶，确保整个工作平面可以顺畅通风并且有足够的存煤空间。

和倒台阶比较适应的具体采煤方法为风镐采煤以及放炮落煤，必须使用相应的设备进行支护，使操作人员工作地点在台阶下方，这样不仅可以根据台阶连接点开展多点作业，同时也可以利用上方台阶产生的阻挡作用，防止被滑落煤造成伤害事故。

2.3 正台阶法

该采煤法也被称为斜台阶采煤法，其是基于倒台阶法经过进一步研究后新研发的采煤方法，其特点为：可以把急倾斜煤层具体工作面划分为各个短面，这样便于操作人员作业过程中的行走以及工作，同时在采空区下方布设相应的正台阶，能够有效改善通风效果，防止瓦斯不断汇集，除此之外，该采煤方式可以降低落煤造成的损失，提升煤矿资源实际开采率。另一方面，该开采方式同样具有一定的缺点，比如，机械化程度不高、漏风大以及采空区管理比较难等，所以还需要进行深入的研究以及改善[4]。

2.4 俯伪斜长壁法

这种采煤方法主要是把采煤工作面变成一种直线型工作面，可以不断往前推进，把各个支护部分变为几个小部分，这样便于更有效的进行控制，并且对不同工作段进行分段采煤，可以使煤炭更加顺利的进行滑动运输，从而减少装运工作量，提升采煤工作效率。该采煤法所具有的特点主要是：

（1）采煤工作面分布型式是斜直线，可以确保工作面具有足够的安全性能，同时为采煤机械化提供非常有利的工作条件。

（2）可以提升采煤工作面墙壁具体空间利用率，增加单位空间立面的产量。

（3）通过分段工作面进行规划，可以在不断移动的时候形成自然填充带，使整个工作面实际受压减小[5]。

（4）具备非常强的适应性，并且技术含量非常高。

另一方面，这种采煤法也有很多缺陷以及不足之处，其要求具体工作面支护力非常大，所以对操作人员的实际操作很不利，工作的时候存在一定死角区域，该死角区域通风条件非常差，很容易使得矿井底部瓦斯全部汇聚在此，从而导致安全事故的出现。

2.5 伪倾斜柔性掩护支护法

该采煤法就是把工作空间以及采空区相互隔开，使比较复杂的顶板工作更加简洁清楚，给煤矿的安全生产提供了比较有利的开采环境，有效减少了煤炭开采中的相关装运工作，可以提升各项操作所具有的安全性，这种方法是我国急倾斜煤层实际开采中常见的一种开采方法。其缺点主要为：操作机械比较固定，不可以依据实际开采情况进行适当的调节，同时地质环境适应性非常差，有些夹缝里面的煤矿，在实际开采中特别容易带进杂石子，从而降低煤矿质量，此外，在工作中极易引起很大的灰尘，使得整体工作环境非常差。

2.6 综合机械化走向长壁法

该采煤法提高了实际采煤过程中的机械化程度，可以有效提升具体采煤效率，提高最终煤矿开采产量。通常可以混合使用的机械有：支撑式液压支架以及滚筒式采煤机等。通过液压绞车牵引沿相应的采煤机进行导轨运行，主要工作原理为：在工作面下端位置斜切进刀，再单向上行割煤。通常利用前滚筒割底煤，利用后滚筒割顶煤，割落煤会通过自溜方式到运输平巷，利用刮板输送机将其运出。该工作过程可以使采煤过程更加简化，从而提升工作效率，显著减小工人劳动程度，确保劳动效率的提升，同时也增加了实际施工作业的安全性，可以提升开采过程中煤炭采出率，可是前期成本比较大，并且对整体管理提出的要求也非常高，是以后的重点研究以及开发课题之一。

2.7 水平分层法

该采煤法就是把急倾斜煤层划分为多个和水平面保持平行的分层，将巷道布设于各分层中间位置，再依次回采。该采煤方法能够分成两种，分别是：下行垮落法以及上行填充法[6]。现阶段，我国普遍使用的方法为下行垮落法，该方法可以显著提高产量，并且增加采煤工艺具体操作集中程度，提高采煤产业机械化水平，同时减少使用成本，从而提升采煤工作效益。另一方面，该开采方法也有一定的缺点，比如适应性比较差，不能在断层很多的急倾斜煤层开采中应用，同时在生产操作中容易产生灰尘，给工作人员的健康造成影响。

3 急倾斜煤层具体矿压检测工作

3.1 工作面上具体矿压特征

进行现场检测的时候，必须观察多方面具体数据，如，周期、阻力以及工作面压步距，分析这些数据可以得到比较科学合理的指导意见。如果工作面位置不一样，那么周期压表现也不同，采煤工作面两端具体受压周期将比中部受压周期小，所以应该增加中部下端具体支架负荷量，确保作业具有足够的安全性。

3.2 对巷道内部矿压进行控制

对巷道内部矿压进行控制是保证顺利开采的前提以及基础，可以确保整体系统的实际运行安全性更高，也可以防止由于突然坍塌而导致的工程故障，能够确保工程顺利进行，降低不必要的开采工作量，减小工人劳动强度。为了有效控制巷道里面的矿压，就一定要先布置好相应的矿压观测点，及时监测以及控制巷道里面的矿压，可以获得比大量时效性非常高的数据。此外，有效监控巷道里面的矿压，可以为采矿工作提供安置设备以及向前运行方面的建议，确保整个工程更加顺畅以及安全地进行。