鄂托克旗烏仁都西煤焦有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000

急傾斜煤層綜合機(jī)械化采煤工藝及裝備目前在我國(guó)急傾斜煤層中逐步得到推廣和應(yīng)用，是較為成熟和可靠的工藝。但在實(shí)際應(yīng)用中，與本地區(qū)的地質(zhì)條件、煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性等密切相關(guān)，本地區(qū)周邊礦井尚無(wú)急傾斜煤層綜采開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用中在生產(chǎn)和管理上存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

“連采連充”的開(kāi)采和充填工藝要有一定基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)，在近水平和緩傾斜煤層中要應(yīng)用良好。在急傾斜煤層中，只要人為創(chuàng)造出緩傾斜煤層的開(kāi)采條件，即可實(shí)現(xiàn)充填開(kāi)采。因此，充填開(kāi)采在急傾斜煤層中的應(yīng)用是創(chuàng)新性的開(kāi)采工藝，為急傾斜煤層的開(kāi)采探索一條新路。

一、采區(qū)巷道布置

1.開(kāi)采順序。采用“連采連充”的充填工藝，就是利用綜掘機(jī)掘進(jìn)順槽巷道、支巷及采巷，先掘后充。

2.采區(qū)巷道布置。煤層開(kāi)采時(shí)分區(qū)段進(jìn)行，每個(gè)區(qū)段標(biāo)高為90m，根據(jù)不同的地質(zhì)條件自行確定區(qū)段標(biāo)高，區(qū)段間需布置穿層石門，分別為運(yùn)輸石門、軌道石門、回風(fēng)石門。

運(yùn)輸石門通過(guò)轉(zhuǎn)載巷與主斜井連接，軌道石門通過(guò)井底車場(chǎng)與副斜井連接，回風(fēng)石門直接與回風(fēng)立井連接。

3.回采巷道布置。煤層開(kāi)采時(shí)分區(qū)段進(jìn)行，同時(shí)開(kāi)采2層煤層，每層煤在石門兩翼各布置1個(gè)充填工作面，充填工作面采用單巷布置方式，每個(gè)工作面分別沿最低部區(qū)段標(biāo)高布置運(yùn)輸順槽，沿上一區(qū)段標(biāo)高布置軌道順槽，其中運(yùn)輸順槽鋪設(shè)運(yùn)煤膠帶輸送機(jī)和軌道，兼進(jìn)風(fēng)；軌道順槽鋪設(shè)軌道和充填管路。兼回風(fēng)。

運(yùn)輸順槽最低部區(qū)段標(biāo)高運(yùn)輸石門和最低部區(qū)段標(biāo)高軌道石門連接，通過(guò)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與最低部區(qū)段標(biāo)高回風(fēng)石門連接；軌道順槽與上一區(qū)段標(biāo)高運(yùn)輸石門和上一區(qū)段標(biāo)高軌道石門連接，通過(guò)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與上一區(qū)段標(biāo)高回風(fēng)石門連接。

二、充填工作面巷道布置方式

急傾斜煤層采用充填開(kāi)采，其關(guān)鍵就是人為創(chuàng)造出緩傾斜煤層的開(kāi)采條件，滿足掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)巷道的坡度要求，滿足巷道的充填要求，同時(shí)滿足充填工作面的運(yùn)煤、運(yùn)料和進(jìn)、回風(fēng)要求，使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單、通暢。

經(jīng)實(shí)踐證明，充填開(kāi)采時(shí)，采巷傾角控制在7°～10°時(shí)，既有利于掘進(jìn)，又能有效保證充填體自流，保證充填效率和充填效果。

設(shè)計(jì)從最低部區(qū)段標(biāo)高石門巷道向兩翼沿最低部區(qū)段標(biāo)高布置充填工作面運(yùn)輸順槽，從上一區(qū)段標(biāo)高石門巷道向兩翼沿上一區(qū)段標(biāo)高布置充填工作面軌道順槽。支巷傾角12°，采巷傾度7°。每采一個(gè)采巷后，可立即進(jìn)行充填，在充填體凝固密實(shí)后，即可沿充填體在其上開(kāi)采下一個(gè)采巷，如此循環(huán)，直至開(kāi)采至軌道順槽，這個(gè)支巷開(kāi)采結(jié)束。然后掘進(jìn)下一個(gè)支巷。工作面內(nèi)支巷的開(kāi)采順序?yàn)楹笸耸健?/p>

充填工作面采巷長(zhǎng)度根據(jù)充填膏體凝固時(shí)間確定，充填膏體凝固達(dá)到3MPa時(shí)需要7天，采巷長(zhǎng)度控制在200m以內(nèi)。由于充填膏體的凝固時(shí)間較長(zhǎng)，在此期間工作面停產(chǎn)，為了提高掘進(jìn)效率，在每一個(gè)充填工作面布置兩個(gè)作業(yè)點(diǎn)，每個(gè)作業(yè)點(diǎn)布置1臺(tái)綜掘機(jī)，基本上做到掘進(jìn)時(shí)間與凝固時(shí)間相當(dāng)，保證兩個(gè)采巷交替掘進(jìn)和交替充填。

在同一個(gè)支巷內(nèi)按上、下分為兩個(gè)作業(yè)點(diǎn)，下部為01面，上部為02面，01面和02面內(nèi)兩個(gè)采面交替開(kāi)采和交替充填，基本保持同步，一個(gè)支巷開(kāi)采結(jié)束后，同時(shí)開(kāi)采下一個(gè)支巷。充填工作面的運(yùn)輸順槽和軌道順槽同時(shí)服務(wù)于01面和02面。

02面和01面分界點(diǎn)的下部支巷內(nèi)設(shè)擋漿密閉，兩個(gè)面的采巷在開(kāi)采后均直接充填。

三、采煤工藝

井下采用長(zhǎng)壁偽斜條帶連采連充采煤工藝，采煤工藝由采煤系統(tǒng)及充填系統(tǒng)構(gòu)成，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)分別為兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，采煤系統(tǒng)包括回采支巷及煤炭運(yùn)輸，充填系統(tǒng)包括回采完畢后支巷的充填及充填物料的運(yùn)輸，兩套系統(tǒng)分工明確、互不影響，同時(shí)平行作業(yè)，提高采煤及充填工作效率，實(shí)現(xiàn)“以充保采”、“以充促采”的目的。

1.采巷的開(kāi)采、支護(hù)及充填工序。充填工作面每個(gè)支巷內(nèi)采巷的開(kāi)采順序?yàn)橛上轮辽线M(jìn)行開(kāi)采，采巷傾角為7°，充填時(shí)有利于充填體自流，提高充填效率。每個(gè)采巷高度為6m，分兩層開(kāi)采，第一分層采高2.2m，第二分層采高3.8m，待兩個(gè)分層回采結(jié)束后進(jìn)行膏體充填，形成一個(gè)開(kāi)采工序循環(huán)。為了保證充填效果，使采巷上口易于封閉，在采巷與支巷的開(kāi)口處局部設(shè)留三角煤。

開(kāi)采第一分層時(shí)，需對(duì)采巷的頂及兩幫采用錨桿掛網(wǎng)加錨索支護(hù)，頂部煤體因充填后繼續(xù)開(kāi)采，采用塑料網(wǎng)片加玻璃鋼錨桿支護(hù)；上幫為煤層頂板，采用金屬網(wǎng)片加錨桿、錨索支護(hù)；下幫為煤層底板采用金屬網(wǎng)片加錨桿支護(hù)。開(kāi)采第二分層時(shí)，上幫采用金屬網(wǎng)片加錨桿、錨索支護(hù)；下幫根據(jù)煤層底板情況，底板穩(wěn)定可不支護(hù)。

2.工作面通風(fēng)。整個(gè)工作面以運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽形成整個(gè)工作面的全負(fù)壓通風(fēng)，采用上行風(fēng)。支巷回采時(shí)利用局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，支巷充填時(shí)不通風(fēng)。

工作面始終保留一條支巷，以確保工作面的全負(fù)壓通風(fēng)。

3.采巷充填。每條采巷開(kāi)采完畢后，即可進(jìn)行充填，采巷傾角為7度，膏體從采巷口可自流至采巷底部，待膏體逐漸充填至采巷口時(shí)，對(duì)采巷口進(jìn)行封閉，使充填體與支巷底板找平。

4.工作面頂板管理方式。采巷頂板采用錨網(wǎng)索支護(hù)，待整個(gè)工作面內(nèi)全部采巷充填完畢后，形成充填體完全代替煤層，即工作面頂板管理方式為不垮落法。

四、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的煤炭開(kāi)采將形成大面積的沉陷區(qū)，容易誘發(fā)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，造成地面建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等損毀，嚴(yán)重影響水土資源、生態(tài)環(huán)境和安全生產(chǎn)，已成為制約煤炭行業(yè)綠色發(fā)展的突出問(wèn)題。針對(duì)存在的問(wèn)題，國(guó)家煤礦安全局局長(zhǎng)黃玉治在2019年3月10日全國(guó)政協(xié)會(huì)議上提出：綠色開(kāi)采是煤炭行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展必然之路。制定出臺(tái)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，明確“三下”開(kāi)采、堅(jiān)硬頂板、水害嚴(yán)重且具備條件的煤礦，必須采用充填開(kāi)采，減少采煤沉陷危害，提高安全保障能力；煤礦建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)采取充填開(kāi)采方式的，優(yōu)先進(jìn)行項(xiàng)目核準(zhǔn)，支持綠色開(kāi)采。加大對(duì)充填開(kāi)采的財(cái)稅支持力度和范圍，如，適當(dāng)提高資源補(bǔ)償費(fèi)，提供貼息貸款，將充填開(kāi)采設(shè)備納入環(huán)保專用設(shè)備所得稅優(yōu)惠目錄中，對(duì)充填開(kāi)采置換出的煤炭在資源稅、所得稅、增值稅等方面加大稅收優(yōu)惠力度，降低充填開(kāi)采投資成本。