斜切分层采煤法在开采极不稳定煤层中的应用

文/陈新华

极不稳定煤层的开采，历来是采矿工程技术人员的棘手难题，到目前为止，仍未有科学完善的采煤方法，其主要原因是由于地质条件无规律的千变万化，难以掌握。湘煤集团街洞煤矿实践表明，斜切分层采煤法开采极不稳定煤层是比较科学和先进的一种采煤方法。

一、极不稳定煤层的表现特征

极不稳定煤层，在“矿井地质规程中”按煤层厚度已经有了明确的定义，但具体表现特征也不尽一致。就街洞矿区而言有如下特征：煤层产状变化复杂。煤层沿倾斜和走向方向上，各种褶曲层出不穷，并急骤频繁的变化，其褶曲幅度由几米到几十米不等。各种断层相互交叉密布，特别是中小型断层分布更为广泛，且相互切割，断距大小不等。煤层厚度由薄变到中厚及厚煤层，由0.3米到几十米，甚至分叉、尖灭。煤层夹矸经常出现，其夹矸厚度由零到几米、十几米不等。

二、斜切分层采煤方法概述及工艺特性

1.斜切分层采煤方法简述

斜切分层采煤法是由水平分层采煤法演变而来的，斜切分层可以沿煤层走向、倾向或斜交于煤层走向和倾向而切割煤体，这里所说的是街洞矿区现行的煤层倾向切割而形成的工作面，即由煤层顶板向煤层底板按25°左右的坡度向上开掘工作面。

2.斜切分层采煤法巷道布置及采煤工艺

（1）布置方法。以采区轨道上山开掘中间区段石门，由区段石门距煤层底板20m～30m左右开掘底板区段运输巷，然后在底板巷道内每隔50m左右揭煤层过煤门，在煤层内靠煤层顶板掘小阶段溜煤上山，贯通上一小阶段石门。在溜煤上山内沿煤层顶板和底板，按平均25°的斜切坡度布置工作面的运道和回风道。要在2个小阶段石门以及通风、运料、运煤等系统形成后才能进行回采。煤层厚度在8m以上的工作面布置双出口，8m以下的用单出口回采，溜煤上山顶板坡度超过45°以上以“之”字形上山布置，若坡度变缓，煤不能自溜，可铺设电溜子运输，靠轨道上山位置，第1个小石门内应补掘底板上山，作为采区的回风上山。

（2）采煤工艺。采煤工艺基本上与壁式工作面相同，落煤为电煤钻打眼放炮，工作面煤炭利用溜槽自溜入设在运道的电溜子内，竹板网横竖搭接铺设人工假顶。运道、回风道支架可使用工字钢金属支架架设梯形棚子，单体液压支柱配π型梁抬中边栌加固，采面采用单体液压支柱配π型梁支护，沿倾斜方面每2m抬栌加强支护。使用回柱器或回柱绞车回柱放顶。

3.斜切分层采煤法的优点

斜切分层采煤法开采极不稳定煤层是一个比较先进的采煤方法，与其他采煤方法，特别是与水平分层采煤法相比具有以下优点：

（1）适应性强。在极不稳定煤层中，不管煤层是以什么形态出现，根据多年的使用实践，证明斜切分层采煤法是一种经济合理、技术较先进、安全可靠的采煤方法。

（2）因为在斜长超过10m可以布置双出口，实现全负压通风，工作面能实现煤炭自溜，减少了繁重的拖煤和扒煤工作，改善了劳动条件，降低了劳动强度，提高了劳动生产效率。

（3）资源回收率高，工作面可达90%以上。

4.存在的问题及处理方法

（1）在煤层变薄、倾角变陡会出现单出口回采。一是工作面长度等于或小于运道宽度时，只出现掘进，不出现回采；二是工作面长度小于10m大于运道宽度。必须进行回采，即单出口回采，单出口回采的主要问题是安全生产，主要是顶板，因为回采工作面和巷道的空间位置处于上分层已采的采空区下的应力降压区，工作面顶板及周围的应力变化也处于衰减时间，所以工作面和巷道受压状况良好，因此，只要坚持铺好底、注透水、搞好工程质量，加强对单出口巷道的维护修理，确保后路畅通，顶板事故和关人事故是可以避免的。

（2）由于极不稳定煤层顶、底板沿走向多变，煤层厚度不一致，分层采煤工作面要保持一定的角度不变。可以采取调整上、下出口处工作面的坡度和两个溜煤上山之间回风道的位置来实现，工作面沿着一致的倾角开采。

（3）当煤层沿倾向局部出现倒转褶曲或分叉时，应该遵照开采程序调换开采位置，否则将会破坏部分煤层。

（4）分层工作面推进到回风石门口时，为保持上行风靠石门口的溜煤上山，应以卧底修理或沿空溜道加以保护。

三、应用斜切分层采煤法必须认真做好的几项工作

任何一种先进的采煤方法能否体现它的先进性，关键在于现场的安全生产技术管理，因此要应用斜切分层采煤法必须有一套完整的安全技术措施、组织措施和安全生产管理制度，保证按设计施工，实现正规作业。必须做好以下几项主要工作。

1.切实加强矿井地质工作

因为矿井地质工作是一项重要的基础工作，仅仅依靠原有的勘探资料远远满足不了现在生产需要，因此地质和采矿工程技术人员都有责任将采掘工程揭露出来大量的地质资料进行及时、完整、准确的收集整理，为安全生产提供可靠的资料保证。

2.加强生产管理

斜切分层采煤法在生产管理上是比较复杂的，工程施工时必须按设计施工，如实际发生变化，采矿工程技术人员应及时修改设计方案。在工序上要抓好铺底洒水工作，形成良好的再生顶板，创造良好的生产环境和劳动条件，始终不懈地抓好工程质量，确保正规作业。

3.规范技术管理

采矿工程技术人员要认真做好采区和工作面的设计，编制好结合实际且有针对性的作业规程和安全技术措施来指导现场施工；采矿技术员要经常深入井下，深入现场，切实掌握好采掘工作面的进度，地质变化等情况，及时发现生产过程中出现的各种问题，并及时解决。

四、结语

综上所述，斜切分层采煤方法在极不稳定煤层中的应用具有适应性强、劳动条件好、回收率高等优点，是在生产过程中逐步发展而形成的，其不足之处也将会在生产过程中不断加以改进，因此在条件许可的情况下可以推广使用。