馮濤

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司,山西晉城 048000)

煤礦傾斜長(zhǎng)壁綜采工藝技術(shù)探析

馮濤

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司,山西晉城 048000)

傾斜長(zhǎng)壁采煤法是指長(zhǎng)壁工作面沿走向布置、沿傾斜推進(jìn)的采煤方法。在近似于水平的煤層中，根據(jù)煤層的構(gòu)造，通常有仰傾斜和俯傾斜兩種采煤法。本文論述了煤礦傾斜長(zhǎng)壁綜采工藝技術(shù)，主要包括仰傾斜采煤工藝技術(shù)以及俯傾料采煤工藝技術(shù)這兩種。

煤礦 傾斜長(zhǎng)壁 工藝技術(shù) 仰傾料 俯傾料

1 傾斜長(zhǎng)壁采煤法

傾斜長(zhǎng)壁采煤法是回采工作面沿煤層走向布置，沿傾斜(仰斜或俯斜)方向推進(jìn)采煤。回采工作面沿煤層走向布置，沿傾斜(仰斜或俯斜)推進(jìn)采煤。與走向長(zhǎng)壁采煤法相比，采煤工作面布置及回采方向不同小，取消了采(盤)區(qū)上(下)山巷道。多數(shù)礦井根據(jù)地質(zhì)條件在某一個(gè)區(qū)域采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法，在另一個(gè)區(qū)域采用走向長(zhǎng)壁采煤法，也有礦井在同一區(qū)域內(nèi)采用傾斜長(zhǎng)壁和走向長(zhǎng)壁相結(jié)合的布置方式。傾斜長(zhǎng)壁采煤法可分為單一傾斜長(zhǎng)壁采煤法及傾斜分層傾斜長(zhǎng)壁下行垮落采煤法；按推進(jìn)方向不同又可分為仰斜長(zhǎng)壁和俯斜長(zhǎng)壁兩種。本文重點(diǎn)研究仰斜開(kāi)采和俯斜開(kāi)采。仰斜開(kāi)采時(shí)采面沿傾斜從下向上推進(jìn)采煤。一般適用于頂板穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬，頂板淋水大，煤易自燃，需要采空區(qū)注漿時(shí)臨界角一般小于8度。俯斜開(kāi)采是采面沿傾斜從上而下推進(jìn)采煤。一般適用條件為：煤層厚，傾斜角度大，煤層松軟容易片幫，甲烷的含量較高。當(dāng)煤層傾角較小或者接近水平煤層，煤層條件又無(wú)特殊要求時(shí)，可采用仰斜與俯斜相結(jié)合的形式。大巷以上俯斜開(kāi)采，大巷以下仰斜開(kāi)采。傾斜長(zhǎng)壁采煤法的優(yōu)點(diǎn)是巷道布置相對(duì)簡(jiǎn)單，巷道掘進(jìn)及維護(hù)費(fèi)低，投產(chǎn)快。巷道掘進(jìn)工程量少百分之十五，相應(yīng)工期較短。運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單，占用設(shè)備少，運(yùn)輸費(fèi)用低。運(yùn)輸設(shè)備及輔助人員可以減少百分之三十到四十?；夭上锏姥孛壕蜻M(jìn)，易固定方向，采煤可等長(zhǎng)布置，利于生產(chǎn)管理。通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，風(fēng)路短，風(fēng)流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時(shí)使巷道交叉點(diǎn)和風(fēng)橋等通風(fēng)構(gòu)筑物減少約1/3。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著采面單產(chǎn)增加，巷道掘進(jìn)率(m/萬(wàn)t)降低，采出率增加，工效大大提高。

2 俯傾料采煤工藝技術(shù)

俯傾斜工作面，順著頂板巖層分力往煤壁側(cè)指向，在壓力影響下，頂板巖層固有的裂隙會(huì)閉合，這有益于確保頂板的可靠性與不間斷性。矸石冒落發(fā)生在俯斜長(zhǎng)壁工作面采空區(qū)頂板，矸石就往工作空間涌向。此時(shí)，不僅僅要使支架對(duì)頂板進(jìn)行支撐，還應(yīng)當(dāng)避免涌入破碎矸石，要求應(yīng)用掩護(hù)式支架或支撐掩護(hù)式支架。因?yàn)樗槭闹亓τ绊懙窖谧o(hù)架，這加大了掩護(hù)架的荷載。需要選用具備優(yōu)良承載性能與掩護(hù)性能的掩護(hù)梁。在煤層傾角比較大、0．3米以上降架高度、2米以上采高的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)液壓支架往煤壁側(cè)傾倒的情況。因此，在要求移架的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)降架高度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，將支架平衡千斤頂收縮，以及將頂梁尾部拱起，確保它的帶壓擦頂移架，只有如此，才可以避免支架前傾的情況。

俯斜開(kāi)采的時(shí)候，煤壁難以片幫，瓦斯也很少聚集在工作面，然而，采空區(qū)的水會(huì)持續(xù)低往工作面流去，這不利于采空區(qū)的注漿。在不斷增大的煤層傾角的影響下，會(huì)不斷地出現(xiàn)輸送機(jī)與采煤機(jī)事故，進(jìn)而降低裝煤率。因?yàn)殡S著不斷增大的俯采工作面傾斜角，采煤機(jī)重心往滾筒偏，這樣使得傾斜開(kāi)采機(jī)組不夠穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生機(jī)組掉道或者是牽引線被拉斷的情況，從而嚴(yán)重地磨損采煤機(jī)兩邊的向?qū)гO(shè)備。

工作面傾角在22度以上的時(shí)候，采煤機(jī)下滑，滾筒也往煤壁鉆入，這樣難以在輸送機(jī)中裝入截割下的煤，為了對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解決，有些生產(chǎn)礦井需要將輸送機(jī)緊靠煤壁邊吊起來(lái)，確保溜槽13度—15度的傾斜，在割底煤的時(shí)候，采煤機(jī)臥在工作面底，使底板一直處于臺(tái)階狀態(tài)，從而確保采煤機(jī)的順利運(yùn)行。

3 仰傾斜采煤工藝技術(shù)

在煤層傾角的制約下，仰斜工作面的頂板出現(xiàn)延巖層層面且指向采空區(qū)位置的分力，在這個(gè)分力的影響下，因?yàn)槭艿嚼Φ淖饔?，頂板巖層的斷裂縫隙出現(xiàn)，這使得破碎更加嚴(yán)重，支架與頂板也會(huì)不斷地移動(dòng)到采空區(qū)。鑒于此，煤層傾角愈大，仰斜工作面頂板的不穩(wěn)定性愈明顯。受到傾角的制約，仰斜工作面采空區(qū)冒落的矸石大都往采空區(qū)涌向。這個(gè)時(shí)候，能夠借助支撐掩護(hù)式或支撐式支架對(duì)頂板進(jìn)行支撐。在大于12度傾角的時(shí)候，為了避免支架往采空區(qū)的一邊傾倒，炮采與普采工作面需要往煤壁傾斜大概6度，且設(shè)計(jì)復(fù)位千斤頂或加上復(fù)位裝置，確保煤壁和支柱的位置關(guān)系正確。

在比較大的煤層傾角的時(shí)候，仰斜工作面不可以太長(zhǎng)，不然煤壁片幫會(huì)出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致太多機(jī)道碎煤的出現(xiàn)，最終較難啟動(dòng)輸送機(jī)。在逐步地增加煤層厚度的時(shí)候，要求事先實(shí)施防片幫的策略，主要是打液壓支架片和錨桿防片幫裝置。實(shí)施仰斜采煤的策略，較難移動(dòng)支架，在傾角比較大的時(shí)候，能夠?qū)嵤┤ぷ髅娑啻吻耙婆c小移動(dòng)的策略，并且首先使用配套大拉力對(duì)千斤頂液壓支架進(jìn)行推移。

在開(kāi)采仰斜的時(shí)候，水能會(huì)往采空區(qū)自動(dòng)地流動(dòng)，這對(duì)于往采空區(qū)注漿非常有利。在缺少積水的工作面，勞動(dòng)條件比較好，開(kāi)采裝置就較為干燥，煤產(chǎn)量就比較高。煤傾角在10度以下的時(shí)候，仰斜長(zhǎng)壁工作面輸送機(jī)和采煤機(jī)的性能可靠，由于不斷加大的傾角，采煤機(jī)受到自重的制約，截煤的時(shí)候由于跟煤壁相偏離而使得截煤深度減少。輸送機(jī)也會(huì)由于采下的煤滾往溜槽下邊滾，這會(huì)導(dǎo)致斷鏈的情況出現(xiàn)。為了防止這種情況的發(fā)生，能夠?qū)嵤┫鄳?yīng)的策略，像是推移千斤頂需要具備油液閉鎖設(shè)備、強(qiáng)化采煤機(jī)的定位導(dǎo)向設(shè)備、中心鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的應(yīng)用，以及減少截深等。煤層傾角在17度以上的時(shí)候，采煤機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)到采空區(qū)的一邊，要么發(fā)生翻倒的情況，需要暫停采煤，防止危險(xiǎn)的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法比采用走向長(zhǎng)壁采煤法具有巷道布置，運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可以減少由于工作面長(zhǎng)度的變化給生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響，對(duì)某些地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。存在的問(wèn)題主要是長(zhǎng)距離的傾斜巷道使掘進(jìn)及輔助運(yùn)輸、行人比較困難等。由于煤層條件的不同，傾斜長(zhǎng)壁采煤與走向長(zhǎng)壁采煤工藝技術(shù)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在煤礦礦井中。在煤層傾角比較小的時(shí)候，走向長(zhǎng)壁采煤能夠?qū)崿F(xiàn)理想的效果。在對(duì)采煤工藝技術(shù)進(jìn)行選擇的時(shí)候，務(wù)必比較技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。

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馮濤(1984-),男,漢族,山西晉城人。2011年6月畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院,采礦工程專業(yè),本科學(xué)歷,現(xiàn)在山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司從事煤礦采掘技術(shù)管理工作,采煤助理工程師。