急倾斜煤层开采工艺方法的优化研究

于 洋

(山西焦煤西山煤电登福康煤业，山西 临汾 042403)

引 言

作为一种不可再生资源，煤炭在促进经济发展方面发挥了十分巨大的作用，随着人类社会的发展，对煤炭资源的需求量不断增加，越来越多的露天煤矿、近地平缓煤层的煤炭开采逐渐的趋于枯竭，因此为了确保国民经济发展对煤炭的巨大需求量，煤炭开采企业开始关注于急斜煤层煤炭资源的开采，但是由于煤层位置斜度大、地质条件复杂，造成在开采过程中存在着煤炭损失率高、通风安全条件较差、非煤层巷道掘进率高、人工劳动强度大、煤炭开采效率低等难题，极大限制了对急斜煤层煤炭的开采效率，并影响了煤炭开采企业利润率的提高[1]，因此我们迫切需要寻找一种新的适用于急斜煤层开采的新的煤炭开采工艺，提高急斜煤层的煤炭的开采效率和煤炭的可开采性。

1 常用急斜煤层开采方法

目前我国大中型煤炭生产企业常用的急斜煤层的开采方法主要包括伪倾斜柔性掩护支架综采法、斜坡陷落法、巷道放顶煤综采法等[2]。

1) 伪倾斜柔性掩护支架综采法。该方法是指将综采工作面沿着煤层的走向进行伪斜布置，在进行煤炭开采时，采用沿煤层走向进行后退式的回采方案。该综采方案具有回采时连续性工作能力强，井下通风条件好的优点，利用掩护支架将综采面和采空区进行隔断，极大提高了综采区的工作安全性。其工作面采用了伪倾斜的布置方式，在生产中能够充分利用煤炭沿倾斜面的自下滑的优势，煤炭传输效率高、工作安全性好，是目前最主流的急斜煤层的开采方案。

但该采煤方法在使用中也存在着掩护式支架对掘进过程中煤层厚度、煤层倾角变化适应性差的缺点，限制了其应用范围。

2) 斜坡陷落法。斜坡陷落法其实质上就是把将巷道沿煤层走向布置成为倾斜式的结构，在落煤时不是以传统的采煤机械为落煤动力，而是以布置倾斜巷道后利用煤层上煤炭的重力作用让煤层上的煤炭自然掉落的方式进行落煤。该方案的优点是巷道的布置方式和采煤的工艺适用性强，能够较好地适应井下煤层复杂的走向，工作成本较低。但该采煤方式也存在着煤炭的回采率较低，且工作时采用自落煤方式导致工作地点空间狭小、巷道内粉尘量非常的大等缺点。

3) 巷道放顶煤综采法。巷道放顶煤综采法能够比较全面地适应各种复杂的地址条件，具有全负压通风的优势，井下开采时巷道内的粉尘浓度低，在开采时初期的开采准备和后期的收尾工作量小，人工的劳动强度也比较低，煤炭的回采效率高，经济性好。但该采煤工艺在回采时极易混入大量的煤矸石，造成煤炭的杂质率较高，极大影响了煤炭的商品经济价值，因此该采煤方案应用的范围较小[3]。

在充分分析目前常用的急斜煤层采煤工艺方案优缺点的基础上，结合急斜煤层开采技术要求，为了大幅提高急斜煤层煤炭的开采效率和经济性，提出了斜坡煤层柔性掩护开采的工艺优化方案。

2 斜坡煤层柔性掩护开采的工艺优化方案

2.1 工作面巷道布置方式优化

根据实际生产工作经验，斜坡煤层柔性掩护开采工作面的巷道布置时，改变传统的沿煤层的走向进行伪斜布置的方式，从+680 m的水平掘进直到溜煤的斜坡到+800 m的位置转为水平[4]，设置的伪斜坡的倾角约为23.4°，在巷道内的两段溜煤斜坡之间设置一个面长为30 m～40 m的短平面，这样在同一个开采区内就可以同时布置2个以上的综采面，极大地提高了对煤炭的开采强度和开采效率，优化后巷道的布置结构如图1所示。

图1 优化后巷道的布置结构示意图

2.2 煤炭回采工艺方案优化

为了提高煤炭的采掘效率，采用对整个工作面进行整段打眼，一次性填装炸药，一次性起爆，使煤层的煤炭整段下落的煤炭回采工艺方案。在该工艺方案中因需要在整段工作面进行一次性打眼，同时产生的炮眼量多，因此在进行填装炸药时容易造成在接茬位置的起爆雷管漏装，影响最终的爆破效果，因此要在进行填装炸药时，操作人员必须按各自划分的工作区域，同向进行炸药的填装，完成所负责区域的炸药填装后需逐个进行检查确认[5]。

由于整段起爆，雷管数量大、爆破的距离长，需按指定的距离设置警戒联络人，在回撤人员时，处于上、下位置处的警戒人员和联络人员需要分别向上、向下进行回撤人员，等到各警戒人员到达指定安全区域后，警戒联络人员再联系起爆，确保起爆时的安全性。在工作面填装起爆药时，在靠近出煤眼的位置需要用1个雷管并需要将炮眼加深，避免后续起爆后的堵风现象。综采工作面一次起爆工艺的炮眼的布置结构如图2所示，在巷道端部的炮眼的布置结构如图3所示。

斜坡煤层柔性掩护开采的工艺优化方案与现有的斜坡煤层柔性掩护开采方案相比，其综采工作面使用全面一次性爆破的工艺方案，不会出现明显的台阶波折，使掩护支架在巷道内支撑掩护支架能够承受相对较小的拉力，支架不易变形，能够大幅提高掩护支架的使用寿命，同时也缩短了放炮的准备时间，极大提高煤炭采掘工时的利用率。

图2 综采面炮眼布置结构示意图

图3 综采面端部炮眼布置结构示意图

根据对某矿的某工作面的实际优化改进，该工作面在该进前的原产量约为8 081.01 t/月，在采用上述巷道结构优化和回采工艺优化后，按煤层均厚度为2.5 m，工作面的长度为30 m计算，月均产量达到了11 371.2 t/月，效率提高了约40.72%，增效效果十分显著，且减少了作业的准备时间和人员数量，极大提高了班组的作业效率和人均月产量。

3 结语

本文通过对目前煤炭生产企业常用的急斜煤层的开采方案优缺点的简介，根据急斜煤层煤炭开采的实际要求和煤炭企业生产现状，提出了一种新的急斜煤层的开采工艺方案，该方案主要是在现有的伪倾斜柔性掩护支架综采法基础上对其缺点针对性的提出了工作面布置方式优化和煤炭回采工艺优化方案，经过该优化后，经实际计算，其煤炭的生产效率可提高40.72%以上，减少了作业的准备时间和人员数量，极大提高了班组的作业效率和人均月产量。该新的急斜煤层开采工艺方案的提出为解决现有急斜煤层煤炭开采效率低下的难题提供了理论和技术支持，具有十分巨大的社会和经济效益。