我国急倾斜煤层开采方法应用现状

摘要：本文介绍了当前我国急倾斜煤层开采的四种主要模式及其开采现状，对急倾斜煤层开采存在的主要问题进行了分析，提出了相应的提高单产能力的方法。

关键词：急倾斜煤层 走向长壁采煤法 水平分段放顶煤

1 概况

急倾斜煤层是指煤层倾角在45度以上的煤层，根据煤层厚煤的不同，急倾斜煤层也可分为薄煤层、中厚煤层和特厚煤层[1]。

在我国煤炭探明储量和年产量中，急倾斜煤层所占比例不到5%，但在新疆、青海、甘肃等边远地区和四川、贵州、海南、福建等而言缺煤地区的产量中占有相当比重，对这些省区经济发展有重要作用[2]。据2000年统计，国有重点煤矿开采急倾斜煤层的矿井数占17%，产量仅占3.88%[3]，属于难采煤层[4]。

2 急倾斜煤层主要采煤法应用现状

解放前，我国急倾斜厚煤层主要采用“高落式”和“残柱式”等落后的柱式体系采煤法，经过几十年的发展，已经形成了一些以高产高效为特点的现代化急倾斜煤层采煤法。总体而言，我国当前急倾斜煤层采煤法主要形成了以下四种模式。

2.1 掩护支架采煤法

掩护支架采煤法巷道布置系统与走向长壁采煤法一样，采场沿倾斜（伪斜）方向布置，沿走向推进，利用掩护支架把工作空间与采空区隔开，简化了顶板管理内容，为安全生产创造了良好的条件。掩护支架采煤法通常采用爆破落煤，为了减轻劳动强度，通常采场煤炭自溜运输，该采煤法是2～6m厚稳定煤层的主要采煤法。

掩护支架采煤法可以分为真倾斜掩护支架采煤法和伪倾斜掩护支架采煤法。其中伪倾斜掩护支架采煤法应用比较多。虽然劳动强度大，但该采煤法依然是我国当前2～6m厚稳定急倾斜煤层的最主要采煤法，其单产能力一般不超过30万吨。

2.2 斜坡采煤法

斜坡采煤法是在急倾斜煤层中布置成组的伪倾斜巷道（即斜坡或回采斜坡），把煤层切割成许多斜形条带，形成采场，采落的煤经过斜巷自溜到装车站或煤仓（或溜煤眼），在采区内形成从掘到采连续的无动力运输。这种方法的主要优点是产量、回采工效比较高，成本低，工藝方式简单。主要缺点是：①回采率低；②采场难以实现全负压通风；③材料运输及回柱作业难度大；④煤矸混杂，会影响煤质。因此，该采煤方法一般只用于无自然发火倾向和低瓦斯的不稳定急倾斜煤层。

由于斜坡采煤法可实现采场中多点生产，单工作面产能大，虽然其机械化程度不高，但仍在我国中、大型矿井有较多使用。

2.3 走向长壁采煤法

急倾斜煤层走向长壁采煤法与缓倾斜煤层布置方式一样，即沿煤层倾斜方向布置采场（通常采用伪斜布置），沿走向在采场的上、下部分别布置回风平巷和运输平巷，后退式开采，即由采区边界向采区上（下）山推进，可用于中厚及以下煤层的开采。走向长壁采煤法主要包括：倒台阶采煤法、俯伪斜走向长壁分段水平密集支柱采煤法、普通机械化走向长壁采煤法和综合机械化走向长壁采煤法等。由于采场倾角大，给工作面设备运行带来了一系列困难，需要采取设备防倒、滑等安全技术措施。

经过几十年的发展，尤其是2010年以来，我国急倾斜煤层走向长壁采煤法得到了飞速发展，大大提高了走向长壁综合机械化开采适用范围，提高了工作面单产能力。目前，我国已经在煤层倾角不超过50度的中厚煤层中成功应用了综采机械化开采，达到了单面年产60万吨的能力。此外，我国还在急倾斜煤层中试用走向长壁放顶煤采煤法，以进一步提高工作面的单产能力。

2.4 水平分段放顶煤采煤法

水平分段放顶煤采煤法是水平分层采煤法的一种特殊形式。水平分层采煤法是将煤层沿水平面划分成几个分层，在每一分层中沿煤层顶、底板各布置一条平巷，并与直接两平巷形成的采场共同组成工作面巷道系统，沿煤层走向推进。该采煤法与走向长壁采煤法的区别是水平分层采煤法的两条平巷分别沿煤层的顶板和底板布置，采场水平布置。

除水平分层以外，该采煤法还可采用斜切分层方式；另外，为了提高采场的生产能力，通常采用加大分层厚度的办法，采用放顶煤工艺生产，即采用水平分段放顶煤采煤法，该采煤法是大于25m厚急倾斜煤层的主要采煤方法。

水平分段放顶煤采煤法可大大提高急倾斜煤层开采的机械化程度，条件适宜时最常采用的采煤法之一，当煤层厚度大于35m时，该采煤法可实现单面年产50万吨。

3 急倾斜煤层开采的主要问题

3.1 机械化程度低，工人劳动强度大

受煤层赋存条件的限制，急倾斜煤层难以布置大型机械化设备（水平分段放顶煤采煤方法除外），而且，急倾斜煤层的大部分巷道和工作面的坡度大，工人在工作面行走、运料、作业都十分困难，劳动强度大。

3.2 通风情况差，安全条件差

大部分急倾斜煤层采煤方法具有通风系统复杂的问题，工作面煤尘和瓦斯含量较高，工作面需要爆破作业时更加严重，对工人的健康和安全危害较大。同时由于煤层倾角大，造成工作面人行困难；同时，采后工作面顶底板均会发生跨落、滑移现象，沿倾斜方向由下向上下滑现象越发严重，会冲击下部支架，还会因露矸给作业人员带来隐患。

3.3 工作面资源量相对少，巷道掘进率高

与缓倾斜煤层和倾斜煤层相比，急倾斜煤层工作面长度相对较短，煤厚相同的情况下，工作面的资源量相对减少，会增大巷道的掘进率。

3.4 回采率低，含矸率高

回采率低主要表现在两个方面，一个是工作面回采率低，以厚煤层水平分段放顶煤尤为严重；另一个是由于工作面长度相对较短，同等斜长情况下，会增加区段保护煤柱的数量，影响资源的回收率。由于开采时煤层顶、底板均会发生滑移现象，会加大煤炭的含矸率。同时，资源回收率低还会给煤炭自燃创造了条件。

3.5 工作面单产低，开采效益差

与倾斜或缓斜煤层比较，急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低，而且成本高、煤质差，因此开采效益相对差。

4 急倾斜煤层采煤法的发展途径

急倾斜煤层的地质赋存条件我们无法改变，但为了适应“高产高效矿井”及“煤矿现代化”的要求，需要进一步提高急倾斜煤层采煤法的安全性，降低工人劳动强度，提高急倾斜煤层单产能力和效益，归根到底需要加大急倾斜煤层开采方法研究，扩大急倾斜煤层机械化程度，并进一步提高急倾斜煤层采场设备的防倒、滑性能。对当前主要急倾斜煤层采煤法，具体有以下要求：

4.1 走向长壁采煤法

走向长壁采煤法是急倾斜煤层开采机械化程度最高的方法之一，条件适宜时其单采能力最大，是急倾斜煤层机械化开采优先考虑的采煤方法。

影响走向长壁采煤法推广的重要因素是工作面设备的可靠性及适应性，因此需要进一步提高急倾斜煤层走向长壁采煤工作面“三机”的可适用的倾角，利用设备之间的相互支撑有效防范设备的下滑现象，防范支架倾倒发生，提高急倾斜煤层设备的可靠性。

4.2 掩护支架采煤法

人工打眼爆破是影响掩护支架采煤法产能的最大因素，同时支架主要采用人工搬运，劳动强度大。要提高该采煤法的工效，需要发展机械化落煤设备，采用机械化搬运支架。

4.3 斜坡采煤法

同掩護支架采煤法一样，斜坡采煤法仍然采用爆破方式落煤，劳动强度大。下阶段需要发展落煤机械，实现机械化落煤，同时有必要研究自移式支护设备，切实降低劳动强度。

4.4 水平分段放顶煤采煤法

水平分段放顶煤采煤法实现了综合机械化开采，但受到煤层厚度的限制，难以实现单产百万吨以上。要提高工作面的产能，需要进一步研究回采工艺，提高工作面推进速度。

参考文献：

[1]郗宝华，等编.煤矿地质[M].煤炭工业出版社，2011年12月.

[2]徐永圻主编.中国采矿学[M].中国矿业大学出版社，2003年1月.

[3]张先尘，钱鸣高，等编著，中国采煤学[M].煤炭工业出版社，2003年5月.

[4]张荣立，向国纬，李铎主编，采矿工程设计手册[M].煤炭工业出版社，2003年5月.

作者简介：

杜长勇（1969-），男，新疆乌鲁木齐人，呼图壁县东沟煤炭有限责任公司，工程师，1992年毕业于新疆煤校采矿工程专业，一直从事煤矿生产管理工作。