許福寶

摘 要：礦井開(kāi)采深度增加的同時(shí)，也增加了煤礦地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，尤其對(duì)于急傾斜煤層而言，其本身開(kāi)采難度較大，地質(zhì)條件的惡化使得開(kāi)采難度直線增加，原有的開(kāi)采技術(shù)也凸顯出不適應(yīng)性，需要進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。文章結(jié)合南方某復(fù)雜型急傾斜煤層的開(kāi)采，分析了其地質(zhì)條件及原斜坡中深孔爆破采煤法的不足，提出可行的偽傾斜斜坡短壁采煤法，并就其主要技術(shù)參數(shù)及安全管理措施進(jìn)行分析，實(shí)踐證明，新開(kāi)采技術(shù)效果良好。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜型急傾斜煤層；偽傾斜斜坡短壁采煤法；技術(shù)參數(shù)；管理措施

中圖分類號(hào)：TD823.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0169-01

1 工程概況

井田范圍內(nèi)褶曲與斷層極為發(fā)育，礦體整體呈一背斜狀態(tài)，傾角向南東傾伏。南方某煤礦主采煤層平均埋深在430 m，煤層傾角在46～60 °，平均為49 °，為急傾斜煤層。主采煤層厚度在0.9～2.2 m，均厚為1.6 m，煤質(zhì)堅(jiān)硬?；夭晒ぷ餍遍L(zhǎng)為85 m，傾角在50 °以上。礦井原采煤方法為斜坡中深孔爆破采煤法，但隨著開(kāi)采水平的延伸，煤礦開(kāi)采地質(zhì)條件愈加復(fù)雜，頂板易垮落，工作面推進(jìn)過(guò)程中遇小斷層與錯(cuò)動(dòng)層頻率較高，使得原設(shè)計(jì)采煤方法中在實(shí)際開(kāi)采中問(wèn)題頻出，亟待進(jìn)行開(kāi)采工藝的調(diào)整。

2 復(fù)雜型急傾斜煤層的開(kāi)采技術(shù)

2.1 偽傾斜斜坡短壁采煤法

偽傾斜斜坡短壁采煤法是在斜坡采煤工藝基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的采煤技術(shù)，通常是指在急傾斜煤層中依據(jù)一定的垂直高度，通過(guò)成組的偽傾斜巷道（即回采斜坡），將煤層劃分成若干條斜形開(kāi)采帶；在留有一定厚度頂煤的基礎(chǔ)上，通過(guò)爆破法對(duì)煤炭資源逐層地進(jìn)行回采，落煤由傾斜的巷道直接自溜到運(yùn)輸巷煤倉(cāng)中，從而實(shí)現(xiàn)采區(qū)內(nèi)煤炭的無(wú)動(dòng)力輸送，構(gòu)成較簡(jiǎn)便的采煤工藝。

2.2 開(kāi)采技術(shù)參數(shù)

此種采煤方法需要順槽的數(shù)量較多。同時(shí)，由于工作面開(kāi)采采用短壁開(kāi)采方式，爆破落煤中要求制定適宜的爆破技術(shù)，包括炮眼打設(shè)、裝藥等放炮工藝。鑒于礦井井下工作人員普遍不高，原有爆破工藝技術(shù)已經(jīng)較為成熟，為節(jié)省礦井成本，決定沿用先前生產(chǎn)習(xí)慣與技術(shù)參數(shù)。偽傾斜斜坡短壁采煤法有其自身的特點(diǎn)與技術(shù)要求，施行過(guò)程中必須注重各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)。偽傾斜開(kāi)順槽方式為：首先工作面主斜坡仍然沿著煤層方向布設(shè)，主斜坡傾角控制在24～25 °，主斜坡邊界需與工作面邊界重合；沿著主斜坡方向，每間隔一定距離（25～30 m）挖掘分斜坡，分斜坡挖掘角度應(yīng)控制在26 °以上，依次挖掘分斜坡直至工作面邊界；煤層開(kāi)采順勛應(yīng)遵循自上而下的原則，從上往下依次開(kāi)采各分斜坡工作面。工作面回采過(guò)程中，為保證開(kāi)采的連續(xù)性，兩個(gè)工作面往往同時(shí)進(jìn)行回采。

偽傾斜斜坡短壁采煤法中落煤采用放炮形式，要求多打炮眼、少裝藥，盡可能避免放炮過(guò)程中對(duì)頂板的擾動(dòng)，保證工作面在回采過(guò)程中頂板與圍巖最大程度的完整性和穩(wěn)定性。在開(kāi)采同一位置中，應(yīng)盡可能縮減傾斜面斜長(zhǎng)（縱切面方向）。煤體在斜坡中的力矩可用下式計(jì)算：

M=GL縱·sinα

其中：M為力矩；G為煤體所受重力，G=mg；L縱為斜坡上某一采點(diǎn)的斜長(zhǎng)。

分析上式可知，L縱反映鉛錘方向與沿層面的破壞程度，其值越小越有利于頂板的穩(wěn)定，降低頂板沿傾斜方向冒落情況的發(fā)生率。在施行偽傾斜斜坡短壁采煤法中，為減少頂板冒落矸石溜入工作面，工作面支護(hù)需額外注意，在原有支護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)新采煤方法的變化。

2.2 工作面落煤及支護(hù)

①工作面落煤主要采用爆破方式進(jìn)行，其落煤效果與爆破參數(shù)的設(shè)定有著直接的關(guān)系。設(shè)定爆破參數(shù)主要考慮兩方面的因素，即落煤效果與頂板穩(wěn)定性，參數(shù)制定需在二者之間取得最佳值。在偽傾斜開(kāi)采過(guò)程中，炮眼的水平角度應(yīng)控制在10°左右，盡量使爆破的最小抵抗線介于兩點(diǎn)柱之間；同樣保證盡可能多打炮眼，裝藥量要少，降低爆破對(duì)頂板及圍巖的擾動(dòng)，避免崩壞支護(hù)點(diǎn)柱。炮眼的垂直角度應(yīng)控制在3～5 °范圍之內(nèi)，定眼不穿過(guò)頂板；底角炮眼角度要小于5～15 °。爆破形式最好采用毫秒延期雷管進(jìn)行引爆，也可結(jié)合礦井實(shí)際條件進(jìn)行調(diào)整。

②為提高煤層開(kāi)采過(guò)程中的安全性與可操作性，需調(diào)整原有的頂板管理方案。由于急傾斜煤層工作面開(kāi)采中應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在鉛錘方向以及沿層面的方面，因此可選擇戴帽點(diǎn)柱的方式進(jìn)行支護(hù)，點(diǎn)柱底部要進(jìn)行削尖處理；同時(shí)，為了減少控頂距離，應(yīng)合理分配點(diǎn)柱的間排距，原則上控制在800×800 mm。頂板條件惡劣地段進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，增加點(diǎn)柱支設(shè)密度，選用多柱或者叢柱進(jìn)行支護(hù)。工作面采用“單密控頂，雙密切頂”方式進(jìn)行管理，偏幫區(qū)域需采用貼幫支護(hù)與剎幫方式進(jìn)行處理，綜合采用多種方式，確保工作面頂板及圍巖的穩(wěn)定性。

2.3 技術(shù)安全管理措施

除了對(duì)原開(kāi)采工藝進(jìn)行改造優(yōu)化，還需對(duì)技術(shù)管理措施進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。技術(shù)管理制定的方針要以煤礦安全規(guī)程作為主要參考依據(jù)，盡可能提高循環(huán)作業(yè)的效率，實(shí)施平行作業(yè)方式。以工作面平行作業(yè)為前提，合理安排各工序的時(shí)間與銜接，在確保本職工作的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間的有效協(xié)作，確保整個(gè)開(kāi)采循環(huán)過(guò)程的順利完成。除此之外，還要設(shè)立完善的質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制，保證每班都安排有質(zhì)量檢查人員，確保工作面支護(hù)與開(kāi)采的正常進(jìn)行。

3 工藝施行效果分析

礦井采用偽傾斜斜坡短壁采煤法之后，工作面煤炭資源開(kāi)采中并未出現(xiàn)頂板漏矸等安全事故，減少了原采煤方法中的丟煤、壓煤和掛煤?jiǎn)栴}，避免了采區(qū)孤島煤柱等資源浪費(fèi)情況的出現(xiàn)，最大程度地提高了礦井資源回收率；同時(shí)，煤礦制定了較為完善的技術(shù)安全管理措施，通過(guò)嚴(yán)密的勞動(dòng)組織來(lái)實(shí)現(xiàn)工作面的正常循環(huán)。

工作面輔助支護(hù)搓成采用點(diǎn)柱以及木板背幫，控制工作面頂?shù)装逡约吧厦簬兔后w的穩(wěn)定性。在斜坡短壁采煤法中，采空區(qū)管理方式采用分區(qū)管理，工作面開(kāi)采過(guò)后留下的采空區(qū)面積較小，有利于采空區(qū)頂板的管理，降低了采空區(qū)支護(hù)材料消耗量；并且此種方式改善了原有爆破采煤壓煤、掛煤等問(wèn)題，避免了工人在支護(hù)不良采空區(qū)耙煤操作，提高了工作面開(kāi)采的安全性。

4 結(jié) 語(yǔ)

斜坡采煤法是由傾斜煤層中的小階段爆破采煤法以及分層放頂采煤法相互結(jié)合而逐漸形成的。這種方法對(duì)于多褶曲與多斷層復(fù)雜構(gòu)造地層中的不穩(wěn)定、多變化煤層的開(kāi)采有著極好的適應(yīng)性，特別是在急傾斜煤層、雞窩狀煤層等復(fù)雜開(kāi)采煤層，無(wú)法使用機(jī)械長(zhǎng)壁采煤法和支架掩護(hù)采煤法的條件下均可獲得良好的應(yīng)用。正是由于其對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境優(yōu)良的適應(yīng)性，使得其在我國(guó)南方諸多復(fù)雜煤田的開(kāi)采中得到了廣泛的使用。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)礦井地質(zhì)條件以及煤礦現(xiàn)有設(shè)備的情況，相應(yīng)地調(diào)整開(kāi)采技術(shù)參數(shù)，確保礦井安全，提高煤炭回收率。

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