于 洋

(山西焦煤西山煤電登?？得簶I(yè)，山西 臨汾 042403)

引 言

作為一種不可再生資源，煤炭在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了十分巨大的作用，隨著人類社會的發(fā)展，對煤炭資源的需求量不斷增加，越來越多的露天煤礦、近地平緩煤層的煤炭開采逐漸的趨于枯竭，因此為了確保國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對煤炭的巨大需求量，煤炭開采企業(yè)開始關(guān)注于急斜煤層煤炭資源的開采，但是由于煤層位置斜度大、地質(zhì)條件復(fù)雜，造成在開采過程中存在著煤炭損失率高、通風(fēng)安全條件較差、非煤層巷道掘進(jìn)率高、人工勞動強(qiáng)度大、煤炭開采效率低等難題，極大限制了對急斜煤層煤炭的開采效率，并影響了煤炭開采企業(yè)利潤率的提高[1]，因此我們迫切需要尋找一種新的適用于急斜煤層開采的新的煤炭開采工藝，提高急斜煤層的煤炭的開采效率和煤炭的可開采性。

1 常用急斜煤層開采方法

目前我國大中型煤炭生產(chǎn)企業(yè)常用的急斜煤層的開采方法主要包括偽傾斜柔性掩護(hù)支架綜采法、斜坡陷落法、巷道放頂煤綜采法等[2]。

1) 偽傾斜柔性掩護(hù)支架綜采法。該方法是指將綜采工作面沿著煤層的走向進(jìn)行偽斜布置，在進(jìn)行煤炭開采時(shí)，采用沿煤層走向進(jìn)行后退式的回采方案。該綜采方案具有回采時(shí)連續(xù)性工作能力強(qiáng)，井下通風(fēng)條件好的優(yōu)點(diǎn)，利用掩護(hù)支架將綜采面和采空區(qū)進(jìn)行隔斷，極大提高了綜采區(qū)的工作安全性。其工作面采用了偽傾斜的布置方式，在生產(chǎn)中能夠充分利用煤炭沿傾斜面的自下滑的優(yōu)勢，煤炭傳輸效率高、工作安全性好，是目前最主流的急斜煤層的開采方案。

但該采煤方法在使用中也存在著掩護(hù)式支架對掘進(jìn)過程中煤層厚度、煤層傾角變化適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用范圍。

2) 斜坡陷落法。斜坡陷落法其實(shí)質(zhì)上就是把將巷道沿煤層走向布置成為傾斜式的結(jié)構(gòu)，在落煤時(shí)不是以傳統(tǒng)的采煤機(jī)械為落煤動力，而是以布置傾斜巷道后利用煤層上煤炭的重力作用讓煤層上的煤炭自然掉落的方式進(jìn)行落煤。該方案的優(yōu)點(diǎn)是巷道的布置方式和采煤的工藝適用性強(qiáng)，能夠較好地適應(yīng)井下煤層復(fù)雜的走向，工作成本較低。但該采煤方式也存在著煤炭的回采率較低，且工作時(shí)采用自落煤方式導(dǎo)致工作地點(diǎn)空間狹小、巷道內(nèi)粉塵量非常的大等缺點(diǎn)。

3) 巷道放頂煤綜采法。巷道放頂煤綜采法能夠比較全面地適應(yīng)各種復(fù)雜的地址條件，具有全負(fù)壓通風(fēng)的優(yōu)勢，井下開采時(shí)巷道內(nèi)的粉塵濃度低，在開采時(shí)初期的開采準(zhǔn)備和后期的收尾工作量小，人工的勞動強(qiáng)度也比較低，煤炭的回采效率高，經(jīng)濟(jì)性好。但該采煤工藝在回采時(shí)極易混入大量的煤矸石，造成煤炭的雜質(zhì)率較高，極大影響了煤炭的商品經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此該采煤方案應(yīng)用的范圍較小[3]。

在充分分析目前常用的急斜煤層采煤工藝方案優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合急斜煤層開采技術(shù)要求，為了大幅提高急斜煤層煤炭的開采效率和經(jīng)濟(jì)性，提出了斜坡煤層柔性掩護(hù)開采的工藝優(yōu)化方案。

2 斜坡煤層柔性掩護(hù)開采的工藝優(yōu)化方案

2.1 工作面巷道布置方式優(yōu)化

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)，斜坡煤層柔性掩護(hù)開采工作面的巷道布置時(shí)，改變傳統(tǒng)的沿煤層的走向進(jìn)行偽斜布置的方式，從+680 m的水平掘進(jìn)直到溜煤的斜坡到+800 m的位置轉(zhuǎn)為水平[4]，設(shè)置的偽斜坡的傾角約為23.4°，在巷道內(nèi)的兩段溜煤斜坡之間設(shè)置一個(gè)面長為30 m～40 m的短平面，這樣在同一個(gè)開采區(qū)內(nèi)就可以同時(shí)布置2個(gè)以上的綜采面，極大地提高了對煤炭的開采強(qiáng)度和開采效率，優(yōu)化后巷道的布置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后巷道的布置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 煤炭回采工藝方案優(yōu)化

為了提高煤炭的采掘效率，采用對整個(gè)工作面進(jìn)行整段打眼，一次性填裝炸藥，一次性起爆，使煤層的煤炭整段下落的煤炭回采工藝方案。在該工藝方案中因需要在整段工作面進(jìn)行一次性打眼，同時(shí)產(chǎn)生的炮眼量多，因此在進(jìn)行填裝炸藥時(shí)容易造成在接茬位置的起爆雷管漏裝，影響最終的爆破效果，因此要在進(jìn)行填裝炸藥時(shí)，操作人員必須按各自劃分的工作區(qū)域，同向進(jìn)行炸藥的填裝，完成所負(fù)責(zé)區(qū)域的炸藥填裝后需逐個(gè)進(jìn)行檢查確認(rèn)[5]。

由于整段起爆，雷管數(shù)量大、爆破的距離長，需按指定的距離設(shè)置警戒聯(lián)絡(luò)人，在回撤人員時(shí)，處于上、下位置處的警戒人員和聯(lián)絡(luò)人員需要分別向上、向下進(jìn)行回撤人員，等到各警戒人員到達(dá)指定安全區(qū)域后，警戒聯(lián)絡(luò)人員再聯(lián)系起爆，確保起爆時(shí)的安全性。在工作面填裝起爆藥時(shí)，在靠近出煤眼的位置需要用1個(gè)雷管并需要將炮眼加深，避免后續(xù)起爆后的堵風(fēng)現(xiàn)象。綜采工作面一次起爆工藝的炮眼的布置結(jié)構(gòu)如圖2所示，在巷道端部的炮眼的布置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

斜坡煤層柔性掩護(hù)開采的工藝優(yōu)化方案與現(xiàn)有的斜坡煤層柔性掩護(hù)開采方案相比，其綜采工作面使用全面一次性爆破的工藝方案，不會出現(xiàn)明顯的臺階波折，使掩護(hù)支架在巷道內(nèi)支撐掩護(hù)支架能夠承受相對較小的拉力，支架不易變形，能夠大幅提高掩護(hù)支架的使用壽命，同時(shí)也縮短了放炮的準(zhǔn)備時(shí)間，極大提高煤炭采掘工時(shí)的利用率。

圖2 綜采面炮眼布置結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 綜采面端部炮眼布置結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)對某礦的某工作面的實(shí)際優(yōu)化改進(jìn)，該工作面在該進(jìn)前的原產(chǎn)量約為8 081.01 t/月，在采用上述巷道結(jié)構(gòu)優(yōu)化和回采工藝優(yōu)化后，按煤層均厚度為2.5 m，工作面的長度為30 m計(jì)算，月均產(chǎn)量達(dá)到了11 371.2 t/月，效率提高了約40.72%，增效效果十分顯著，且減少了作業(yè)的準(zhǔn)備時(shí)間和人員數(shù)量，極大提高了班組的作業(yè)效率和人均月產(chǎn)量。

3 結(jié)語

本文通過對目前煤炭生產(chǎn)企業(yè)常用的急斜煤層的開采方案優(yōu)缺點(diǎn)的簡介，根據(jù)急斜煤層煤炭開采的實(shí)際要求和煤炭企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出了一種新的急斜煤層的開采工藝方案，該方案主要是在現(xiàn)有的偽傾斜柔性掩護(hù)支架綜采法基礎(chǔ)上對其缺點(diǎn)針對性的提出了工作面布置方式優(yōu)化和煤炭回采工藝優(yōu)化方案，經(jīng)過該優(yōu)化后，經(jīng)實(shí)際計(jì)算，其煤炭的生產(chǎn)效率可提高40.72%以上，減少了作業(yè)的準(zhǔn)備時(shí)間和人員數(shù)量，極大提高了班組的作業(yè)效率和人均月產(chǎn)量。該新的急斜煤層開采工藝方案的提出為解決現(xiàn)有急斜煤層煤炭開采效率低下的難題提供了理論和技術(shù)支持，具有十分巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。