（唐山开滦赵各庄矿业公司采煤一区，河北 唐山 063101）

大倾角采煤技术的应用与推广

刘 栋

（唐山开滦赵各庄矿业公司采煤一区，河北 唐山 063101）

文章主要针对木城涧煤矿井下开采过程中，应用大倾角开采技术为实例，对大倾角开采技术要点要的阐述，以期望可以增加煤矿企业的采掘效率。

大倾角；采煤技术要点；支护方式

在煤矿井下采掘过程中，常因煤层具有一定的倾角，增加了原煤的采掘难度，降低了煤矿企业井下开采生产效率，因此对大倾角采煤技术的研究具有非常重要的经济意义。

1 木城涧煤矿大倾角工程概述

木城涧煤矿是京煤集团最大的矿井，其每年可以产原煤总共可以达到约250 万吨，在矿井的+ 450m 水平西四采区的二槽煤一壁向下顺槽，采掘工作面处于偏北向斜南的方位，煤层的倾角约为12 °～23°，平均倾角为18°，区内小部分有小断裂发育，并且该采区处有多条小断层穿过，煤层处于700m 埋深处，矿井首次进行试验综合机械化掘进工作面。

同时，此矿井下煤层处的地质结构比较复杂，并在地层中夹杂有2 层的夹石结构层，厚度约为0m～ 0.2m，多为碳质粉砂岩。煤层的厚度变化差异大，煤厚2.0m～4.55m ，平均煤层厚度为3.6m，煤容重1182t/m3。在大倾角采掘过程中主要应用的设备布置如表1所示。

2 大倾角煤层地质条件开采的技术要点

近几年，随着我国煤矿井下采掘施工强度、开采深度的逐渐增加，以及采掘工作面所处的地质条件状况越来越复杂，煤层的倾角越来越大，这就给煤矿井下的采掘工程的继续施工造成了一定程度的难度。一般在大倾角煤层区，多采用综掘采掘技术，在工作面采用走向长臂后退式，而在处理采空区则利用全部垮落法，加快煤层开采速率。

由于木城涧煤矿工程处于地质结构状况比较复杂的京西门头沟山区，地势结构较复杂，结构层较混乱，煤层结构整体的稳定性较差，且井下煤层的厚度随煤层走向变化较明显，且在一处有岩石断裂结构发育。如果采用炮采法进行煤层的采掘工作面，需要在煤层中布置的炮眼较多，这样不仅造成工作点相对较分散，增加工作量，占用的人员较多，且给煤层采掘工作添加了一定的不安全因素，导致原煤采掘生产管理无法正常进行，并有可能在采掘工作中发生安全事故，导致矿井采掘工作面的生产效益较低，影响采掘进度，且采掘工作面无法实施大型机械化施工，这些很大程度上制约了煤矿企业的经济效益。

为了提高煤矿企业的井下采掘生产效率，提高矿井内原煤的总产量，并减少矿井内采掘工人的工作强度，提高矿井采掘生产的安全性，木城涧煤矿的大倾角煤层选用综掘采掘技术，其采掘优点：掘进尺速度快；矿井巷道结构整体稳定程度高，且巷道后期稳定性较易维护，保障了矿井采掘过程的安全性；采掘中顺利穿过大倾角煤层，大大加快了煤矿企业的采掘速度，综掘采掘技术普遍应用在大倾角复杂煤层采掘中

3 大倾角煤层巷道断面及支护设计

3.1 巷道的断面设计

综合考虑本矿井采掘工作面煤层所处的大倾角煤层状况、巷道顶层的岩石稳定状况、岩石结构裂隙走向等基本的地质状况，在保障原煤运输设备布置合理的前提下，系统分析了各种巷道断面的结构形式，并充分利用巷道断面使用情况，最终选定为的采掘巷道基本走向为沿顶掘进，采掘巷道横断面宽高为400cm ×205cm。

3.2 巷道的支护设计

在煤矿采掘巷道内大倾角煤层处采用锚杆支护方式，研究发现，可以选用预应力锚杆支护、围岩松动圈等，采用哪一方式进行工作面支护，主要是根据大倾角煤层顶板的冒落高度以及端面距的长度两方面确定的。根据采掘经验可知，冒落高度与端面距一般约1m，可以在塌冒部位进行钻眼插钢针，提高棚顶整体结构安全性。若在采掘煤层过程中发生大倾角采煤工作面处遇到局部厚煤层时，该处煤层上部比其它处的压力大，将会对受压板产生较大的压力，明显加快下沉速度等，顶板很容易出现冒顶危害事故。遇到上述问题的解决办法是在局部厚煤层构造带回采工作时，在巷道顶部的支护换成具有较大支撑力的支护设备，如采用支撑控制面积大、稳定性高、支撑强度高的构造带两侧支护的方式，这样很好的用局部充填法代替垮落法，从而大大提高了制成的稳定性，确保了煤矿采掘的稳定性。

在本工程大倾角煤层处的支护详细数据：锚杆支护高度 H =120m，间距为a =1108cm，杆体直径d=1713mm 。根据各个基本参数的计算，借鉴相关巷道锚杆支护的数据可确定锚杆支护的各个参数如下所示：

顶板锚杆形式：杆体用f18mm ×2000mm的高强螺纹钢，蝶形托盘尺寸为120mm×120mm×10mm 的。锚杆钻孔尺寸为f28mm，间距为1m。为了使得顶板锚杆具有联合支护的功效，并设置12mm 钢筋作为托梁。

巷道帮锚杆：根据巷道的基本特征，在巷道的两侧采用2m长的木锚杆，为了确保施工作业的顺利进行，间距为1m，也 可取0.90m。选 用400mm×200mm ×50mm木托盘。

表1 大倾角采掘工作面主要机械设备布置信息

4 大倾角煤层采煤工艺

割煤：因为矿井巷道为全煤断面进行开采的形式，因此在采煤工序时掘进机可以直接进刀割煤的方法进行割煤施工。同时，为了确保综掘机在进行初刀割煤过程中设备可以迅速的达到稳定工作的状态，综掘机需要沿着巷道的底板由左向右的走向依次进行割煤采掘工序，当综掘机到达巷道的右侧以后，然后再改为由右向左的走向依次进行割煤，然后依次按照上述循环依次进行下去。

研究发现，采用这种进刀割煤走向的方法，可以有效的利用综掘机割煤后留下的空间，空间顶部煤层将处于悬空的状态，增大了顶部煤层的下垮力，从而在很大程度上减少了采掘机的功耗，且大大减少了巷道顶板的暴露时间，提高了锚杆支护的稳定性，有利于综掘机的安全生产过程。

装煤：装煤操作主要由综掘机的铲板部来完成。

运煤：采掘下来的煤，先由综掘机的刮板输送机传输到综掘机后边的桥式转载机，然后再将原煤放置在胶带输送机上，再运输到透煤斜坡上，最后运送到煤仓进行储存。

结语

综上所述，在煤矿矿井大倾角煤层处，由于煤层的复杂地势状况，这就增加了煤层开采的工作难度，且增加了采掘工作中的不稳定因素。在本工程中，综合考虑了矿井所处的地势状况，采用合适的巷道横断面、支护形式以及特殊的采掘技术，提高了作业环境的稳定性，加快了采掘进度，为煤矿企业的持续发展提供了保障。

[1]张士玉.大倾角采煤技术的应用与推广[J].科技情报开发与经济，2005（13）.

[2]贾维志.大倾角综合机械化采煤技术[J].安徽科技，2010（05）.

[3]刘书文.大倾角、复杂地质条件综合机械化采煤[A].第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C]，2010.

TD84 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

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