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        急傾斜煤層采煤方法探討

        2015-04-29 00:00:00王乙
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年26期

        摘 要:采礦技術(shù)一直是煤礦行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn),尤其是急傾斜煤層采煤方法一直是礦業(yè)技術(shù)人員急于攻克的難點(diǎn)。急傾斜煤層的特殊性是煤層開采和技術(shù)改善的主要難題。文章從我國急煤層開采的歷史出發(fā),簡要地分析了我國急傾斜采煤的特點(diǎn)和存在的問題,并提出了解決方法,展望了發(fā)展趨勢,以期為急煤層安全、高效生產(chǎn)提供參考。

        關(guān)鍵詞:急傾斜采煤;技術(shù)特點(diǎn);安全生產(chǎn)

        引言

        采煤方式的選擇受地質(zhì)條件的影響十分巨大,尤其是急傾斜煤層的開采。影響煤礦開采的地質(zhì)條件包括煤層的自燃發(fā)火性質(zhì)、煤層的水文條件、煤層的埋藏深度、煤層的傾角和厚度、煤層的瓦斯含量、煤層的圍巖性質(zhì)以及煤層周圍的地質(zhì)構(gòu)造等,其中煤層的傾角和厚度對(duì)采煤方法的選擇影響最大。經(jīng)過煤礦工作人員的長期探索與實(shí)踐,在實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)形成了一套較為有效的急傾斜煤層開采方法,但是受我國復(fù)雜的地質(zhì)條件的影響,各礦井的急傾斜采煤方式有著不同的問題。為了實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的高效安全生產(chǎn),帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益,了解和分析我國急傾斜采煤的歷史、特點(diǎn)、問題,積極尋求解決方法顯得尤為重要。

        1 我國急傾斜煤層開采方法的四個(gè)階段

        我國煤炭資源分布廣,急傾斜煤層數(shù)量大,急性斜煤層開采歷史悠久,急傾斜煤層的技術(shù)改革經(jīng)歷了四個(gè)階段:第一階段:采煤方法大改革(1950-1960)。解放初期,國家相關(guān)部門注重對(duì)急傾斜煤層開采技術(shù)的改革,提倡礦區(qū)根據(jù)自身的具體情況在保障安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,完善開采技術(shù),提高礦區(qū)作業(yè)的效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。各礦區(qū)積極響應(yīng)號(hào)召,具體問題具體分析,開創(chuàng)了許多新的采煤方法,如:巷道長壁和沿俯斜推進(jìn)的掩護(hù)支架、風(fēng)鎬落煤、刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤、機(jī)械式回柱、冒落法處理采空區(qū)等采煤方法,極大限度地改善了礦區(qū)的落后現(xiàn)象。第二階段:以改風(fēng)鎬落煤為電鉆打眼的爆破落煤為代表的急傾斜煤層開采技術(shù)大進(jìn)步時(shí)期(1960-1975)。這一時(shí)期,急煤層開采技術(shù)取得了大進(jìn)步、大發(fā)展。由于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,許多煤礦開始使用金屬支柱和頂梁,提高了煤礦開采人員的安全性。一些急煤層礦區(qū)重新進(jìn)行了礦井開拓、巷道布置和維護(hù)、回采面工藝改進(jìn),均取得了較好的效果。第三階段:以淮南礦區(qū)首創(chuàng)的偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法為代表的技術(shù)推進(jìn)時(shí)期(1975-1989)。這一時(shí)期,我國許多礦區(qū)進(jìn)行了科技創(chuàng)新,尤其是淮南礦區(qū)的偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法,系統(tǒng)簡單、回采工序簡單、安全性高、掘進(jìn)量小、效率高、產(chǎn)量大,目前許多礦區(qū)仍在沿用。第四階段:以四川芙蓉礦務(wù)局巡場煤礦的俯偽斜走向長壁分段密集采煤法試驗(yàn)成功為代表的技術(shù)大躍進(jìn)時(shí)期(1989-1999)。這一時(shí)期我國急傾斜采煤技術(shù)大躍進(jìn)、大提升,通過技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新,我國急傾斜采煤技術(shù)開始趨于成熟,許多長期得不到解決的問題得到了明顯改善,礦區(qū)的生產(chǎn)效益逐年提高。

        2 我國急傾斜煤層開采的主要特點(diǎn)

        (1)我國的急傾斜煤層大多分布在中小礦井中,煤層地質(zhì)條件復(fù)雜,開采難度大,部分煤礦斷層多、儲(chǔ)量少、瓦斯含量大、貯存條件差。(2)煤礦作業(yè)區(qū)安全隱患多,生產(chǎn)的安全性差。易發(fā)生支架倒塌、冒頂垮落、頂板事故、瓦斯爆炸等生產(chǎn)事故。(3)采煤工作面支護(hù)難度大。急傾斜煤層因自身的特點(diǎn),在開采后易導(dǎo)致煤層頂部和底部支架垮落、扭曲或傾倒,支護(hù)工作難度大。

        3 急傾斜煤層開采技術(shù)存在的問題

        我國急傾斜煤層存在特殊性,在開采上,存在許多問題。總體來說,表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

        3.1 煤炭損失率高

        目前我國部分礦井采用的急煤層開采方式較為落后,不能有效地開采煤礦,甚至煤炭損失率高達(dá)40%-50%,且煤炭含矸率往往不達(dá)標(biāo)。這些礦區(qū)采用的水利采煤、倉儲(chǔ)式采煤、斜坡式采煤法、爆破式采煤法,不僅煤炭損失率高,還存在安全隱患,易產(chǎn)生煤炭自燃,發(fā)生安全事故,縮短礦井生命。

        3.2 巷道掘進(jìn)率高

        掘進(jìn)率是影響急煤層開采的重要因素。掘進(jìn)率的高低影響巷道掘進(jìn)維護(hù)的費(fèi)用,影響礦區(qū)作業(yè)面的交接,甚至對(duì)礦井的通風(fēng)都會(huì)帶來一定的影響。尤其是在采用斜坡式、小分段爆破和沿傾斜推進(jìn)的掩護(hù)支架等采煤方法的礦井中,這些礦井的部分巷道是在支承壓力帶內(nèi)掘進(jìn)和維護(hù)的,維護(hù)這些巷道的工作量大,尤其在有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層中,巷道對(duì)煤體切割過多,增加了沖擊地壓的危險(xiǎn)。

        3.3 通風(fēng)條件差

        急傾斜煤層的通風(fēng)條件十分復(fù)雜,尤其是在采用斜坡式、小分段爆破、倉儲(chǔ)式和長孔爆破采煤法的礦井中。這些礦井往往存在大量的煤塵,而且瓦斯含量也高,再加上極差的通風(fēng)條件,特別容易發(fā)生安全事故,對(duì)開采人員的健康也會(huì)產(chǎn)生不利影響。

        3.4 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大

        受急傾斜煤層復(fù)雜的開采條件的限制,開采人員在煤層開采中普遍存在工作面坡度大、空間小,開采中落煤、支護(hù)、運(yùn)料十分困難、行走不便的問題。這些問題就帶來了大量的高強(qiáng)度勞動(dòng),開采人員得不到足夠的休息。

        3.5 開采效益差

        與傾斜或近水平煤層比較,急傾斜煤層成本高、質(zhì)量差、開采難度大、規(guī)模小、效益低。

        4 急傾斜煤層采煤的改進(jìn)方法

        4.1 合理劃分采區(qū),加大采區(qū)尺寸

        礦區(qū)煤層采區(qū)的劃分對(duì)煤炭開采具有重要影響。急傾斜煤層在劃分采取時(shí)應(yīng)在避免人為劃分的基礎(chǔ)上盡量加大采區(qū)的尺寸、走向長度和階段垂高。這樣可以加大煤炭儲(chǔ)量,提高效益。

        4.2 優(yōu)化回采工藝,提高生產(chǎn)效率

        目前我國急傾斜煤層開采工藝相對(duì)比較落后,絕大多數(shù)礦井采用炮采工藝和風(fēng)鎬落煤工藝,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,安全狀況差。優(yōu)化回采工藝最主要的就是提高回采機(jī)械化程度。提高機(jī)械化程度可以大大改善礦區(qū)的安全狀況,減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。礦區(qū)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)礦區(qū)的具體條件尋求最適宜的采煤方法,經(jīng)常分析礦區(qū)開采環(huán)節(jié),尋找薄弱地方,及時(shí)發(fā)現(xiàn),及時(shí)解決。通過完善工藝系統(tǒng)和開采技術(shù)等措施來有效地提高工作面單產(chǎn)。如加大采區(qū)走向長度,改進(jìn)回采工藝。在生產(chǎn)過程中,根據(jù)礦井地質(zhì)條件的變化,加大采區(qū)走向長度,不僅可以增加采區(qū)儲(chǔ)量和服務(wù)年限,減少工作面搬遷次數(shù),而且還能減少區(qū)間煤柱的損失,減少準(zhǔn)備巷道的掘進(jìn)工程量,進(jìn)而增大采區(qū)生產(chǎn)有效工時(shí)比率。加大采區(qū)的走向長度,還可以增加采區(qū)同時(shí)開采的工作面?zhèn)€數(shù),能提高采區(qū)的生產(chǎn)能力,有利于采區(qū)和礦井的集中生產(chǎn)。

        4.3 改進(jìn)巷道布置,優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)

        布置巷道對(duì)急傾斜煤層的開采有重要影響,改進(jìn)巷道布置是十分重要的。巷道的布置方式應(yīng)與采煤方式相輔相成,充分考慮礦區(qū)的具體條件,盡量不采用垂直巷道,要保證礦區(qū)每個(gè)回采工作面至少有兩個(gè)出入口,而且必須保障通風(fēng)。要將安全生產(chǎn)與巷道布置緊密結(jié)合,布置一個(gè)合理安全、符合自身礦區(qū)的巷道。

        5 急傾斜采煤的發(fā)展趨勢

        現(xiàn)階段,全球均處于資源緊缺狀態(tài),煤炭是我國的主要能源,煤礦的開采十分重要,急傾斜煤層的開采不可忽視。我國急傾斜煤層的開采應(yīng)注重機(jī)械化,研究符合礦區(qū)煤層開采的輕型機(jī)械,并在實(shí)踐中優(yōu)化開采模式。同時(shí),要注重急傾斜煤層的采煤方法的改革,積極實(shí)踐水平分段綜采放頂煤采煤法、巷道放頂煤采煤法等先進(jìn)方法,并加以改進(jìn),以期更大限度地實(shí)現(xiàn)效益最大化。

        6 結(jié)束語

        我國是資源大國,煤炭儲(chǔ)量居世界第三。由于受經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)力水平、科技、國家政策等限制,我國急傾斜煤層開采技術(shù)普遍存在許多問題。文章作者總結(jié)了我國急傾斜煤層特點(diǎn)、問題,并給出了一定的解決方法,提出了我國急傾斜采煤的發(fā)展趨勢,為急傾斜采煤的發(fā)展提供了意見。煤炭企業(yè)應(yīng)該重視急傾斜采煤技術(shù)的創(chuàng)新,在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提高生產(chǎn)效率。

        參考文獻(xiàn)

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