浅谈直立煤层采煤方法的选择

江长兵

（清流县煤炭行业管理办公室，福建 三明 365300）

采煤工作是煤矿井下生产的中心环节，采煤方法的选择是否合理，直接影响整个矿井的生产安全和各项经济技术指标。不同的矿山地质条件、煤层赋存情况及技术条件，选择合理的采煤方法必须符合安全、经济、煤炭采出率高的基本原则。

1 概况

长灌煤矿为县早期国有煤矿，2005年改为私企，位于清流县正南方向，直距约40公里，该矿开采童子岩组三段3、4、5煤层，斜井开拓，3号煤层：厚度0.09～3.33m，平均厚度1.22m。其顶板以砂质泥岩、泥岩为主；4号煤层：厚度0.11～2.90m，平均厚度1.02m。其顶板为砂质泥岩、泥岩为主，少数为泥岩、细粉砂岩，5号煤层：厚度0.25～5.80m，平均厚度1.71m。其顶板以砂质泥岩、泥岩为主，夹薄层细粉砂岩，三层煤炭平均倾角均在83度以上，几近直立，这种特殊的赋存情况非常少，给矿井的开采带来极大的困难，特别是开采5号煤层，实际情况是煤层非常松软、容易垮落、顶板破碎。2001年5月矿井二采区+190水平5号采煤面发生一起死亡一人事故，2001--2008年矿井发生2次在开采过程中，出现过几次危险情况，给安全生产管理人员敲响了警钟，提出了更高的要求，为此不断探索、寻找合适的采煤方法，到目前为止，主要采取了以下两种采煤方法。

2 直立煤层采煤方法

2.1 斜坡采煤方法

2003年至2008年我们普遍采用斜坡采煤法来开采，方法是利用主斜坡沿着煤层伪倾斜方向上山掘进，与上水平回风巷沟通，构成上下两个出口；再利用分斜坡反向掘进作为回采顺槽，进行回采；可以分为，单一斜坡采煤法和双斜坡采煤法，如图1所示。

2.2 优缺点

（1）优点有：主、分斜坡沿着煤层走向以20至25度的坡度向上掘进，这样破落的煤炭能沿着溜槽自溜而下，节省运输成本，同时破落的煤炭顺溜槽自溜，能较好的保存块煤率；在20～25°的顺槽掘进进程中进行支护作业，相比在直立的环境下支护，支护作业环境的到了很大的改善，有效降低支护难度和强度；20～25°的顺槽便于行人和上料，提高安全性。

图1 斜坡采煤示意图

（2）缺点有：主斜坡长，煤层顶板垂直作用于支架上的分力几乎为零，而煤层本身作用于支架横梁上的压力大，容易造成断梁现象，同时煤层底板容易沿着倾向方向滑动，支架的稳定性差，工作面使用的坑木尾直必须大于14公分，且棚架间距不得大于0.8m，且维修周期一般只有20d，这样坑木消耗较大。需要加强平时的安全管理，时时检查工作面支架情况，及时对不合格的支架进行维修，否则容易出现由于支护不到位而塌方。2001-2008年间，长灌煤矿一采区就出现过3次，由于顺槽的支架断梁，未及时维修而塌方的事故；主、分斜坡岔口处支护要求高，且不易行人、上料，容易垮塌，安全风险大；主、分斜坡岔口处，风筒吊挂不顺，拐死弯，给局部通风带来困难，不利于安全生产。如上图所示，在主、分斜坡岔口处，风筒经过主斜坡往分斜坡敷设时，由于主、分斜坡方向完全相反，风筒就要经过180°转弯，大大增加了通风阻力，风筒容易在拐弯处卡死，在掘进分斜坡时容易因工作面风量不足而造成事故；采空区都采用自然垮落法管理顶板，就要求主、分斜坡留有一定的煤柱，以防止采空区冒落下来的矸石伤人，压煤大，矿井回采率低。由于矿井3层可采煤层顶底板均不稳定，而且煤层直立，在回采过程中，煤层顶底板容易垮落，所以要求留有较多的煤柱，这些煤柱的回收率较低，所以造成矿井整个回采率较低。2001-2008年矿井平均回采率只有65%左右。2008年以后，长灌煤矿对针对斜坡采煤法的缺点进行了改良，采取立眼和短顺槽结合，在高位进行贯通的采煤方法进行采煤，如图2所示。

图2 立眼短顺槽高位贯通采煤法示意图

3 立眼短顺槽高位贯通采煤法的技术及管理要求

3.1 合理划分区段

合理划分区段是立眼短顺槽高位贯通采煤法的关键技术要求，一般情况下在采用斜坡采煤法开采时，区段垂高控制在50m左右；在采用立眼短顺槽采煤法开采时，区段垂高一般要控制在30m左右，垂高过大，立眼道数多，增加人员、运料的难度。

3.2 合理控制立眼的高度

立眼的高度一般控制在5～7m，太短会增加立眼的道数和顺槽的数量，增加掘进率，增加支护材料消耗，增加成本，降低工效；太长会增加立眼掘进难度，加大人员、上料难度，降低安全系数。

3.3 立眼之间的宽度要求

两个立眼要靠短顺槽高位贯通，两个立眼之间的宽度一般要控制在25～30m。这样顺槽的长度比较短，减少了顺槽的维护费用。

4 结语

文章通过对长灌煤矿实际开采案例的分析，对直立层采煤技术选择方式展开全面论述，旨在探究各种采煤方法利弊，以为煤矿安全生产提供技术支撑，获取到更大的经济效益。