急倾斜煤层开采方法优化分析

（山西古交西山义城煤业有限责任公司 山西 030200）

引言

虽然我国对煤炭资源的消耗量相对于先前已经有了明显的下降，特别是随着我国能源结构的深度调整，其他方面的能源的消耗也在持续增加，但是煤炭资源作为我国战略性安全能源的地位并没有发生改变。当前我国很多地区的煤矿已经进入到深井开采阶段，随着煤矿开采深度的不断增加，开采强度的不断提升，对急倾斜煤层的开采数量也在持续增加，全面对急倾斜煤层开采方法进行优化已经成为了必然。因此，对急倾斜煤层开采方法优化进行分析有着较为重要的意义。

1.急倾斜煤层常用的开采方法

急倾斜煤层在开采时，由于受到众多因素的影响，特别是开采技术、地质条件等方面的影响，探索形成了各种类型的急倾斜煤层开采方法，从当前急倾斜煤层采煤方法来看，主要分为台阶式急倾斜煤层开采方法、水平分层采煤法。在进行具体采煤方式的选择时，需要充分考虑急倾斜煤层的矿压控制特点、巷道布置特点及采煤工艺种类等因素。

2.急倾斜煤层开采特点

首先，多数情况下急倾斜煤层整体的构造较为复杂，包含有较多的褶皱与断层，所以，一般煤层厚度变化也较大，因此，在开采急倾斜煤层时，施工难度偏大，工艺较为复杂，也影响到整体煤矿的产能，因此，对于大型煤矿可选择使用急倾斜煤层开采工艺。

其次，急倾斜煤层包含有较大的倾角，因此，所采的煤炭资源自动下滑倾向明显，工作面装运工作简化明显，但也带来了较多的不安全因素，在下滑时，矸石、煤炭容易发生冲倒问题，导致工作人员出现受伤问题。

第三，急倾斜煤层开采时，工作面支护难度相对较大，顶板压力给支架径向分力作用较小，但是沿着倾斜方向的压力较大，在进行煤层开采时，底板、顶板整体受到的力的作用明显，会出现沿着倾斜方向滑落垮塌的问题，导致支架在外力的作用下，出现倾斜或者扭曲，影响到支架的稳定性，在开采时，需要重点给与考虑。

3.急倾斜煤层开采方法优化措施

(1)台阶式急倾斜煤层开采方法优化措施

在急倾斜煤层开采过程中，常采用台阶式的方法进行开采，根据台阶布置的不同，可分为倒台阶、正台阶。见图1所示。

图1 倒台阶采煤示意图

从倒台阶的开采来看，一般情况下，工作面布置长度在50m的范围内，台阶的长度通常在15m左右，主要沿着倾斜方向进行台阶的布置。为了保证通风、煤炭运输及现场施工人员通行的需求，在设置最下面台阶时，通常情况下和上一个台阶之间形成5m左右的错距，同时，将台阶长度进行适当的缩短，一般缩短8m左右。从该种采煤方式来看，通风系统较为简单，巷道的布置也较为简单，所需要掘进的巷道较少，回采率可以达到80%。特别是对地质条件适应性较强。从现场使用情况来看，可对其中相关的环节进行优化，从而达到更好的开采效果。在具体实施时，可选择使用爆破的方式进行落煤，尽量避免使用风镐方式落煤。在爆破落煤时，应当采取分段的方式进行，防止出现爆破落煤量过大的问题，太大的落煤量可能将运输机掩埋。在设置爆破参数时，应当有充足的依据，防止出现直接被破坏力冲倒的问题发生。此外，选择使用单体液压支柱的方式，可较好增强回柱时的安全性，特别是相对金属支柱可有明显的改善效果。

(2)水平分层采煤法优化措施

这种开采方法，主要是通过将急倾斜煤层划分为多个分层的方式进行开采，一般情况下煤层的厚度在2.5m左右，在回采巷道中，依次布置各个回采巷道，按照分层的顺序进行开采。在对水平分层采煤法进行优化时，可以根据对采空区处置方式的不同，将其分为不同类型的开采方式，具体为：下行垮落法、上行充填法，从当前急倾斜煤层的开采情况来看，选择使用下行垮落法进行开采的方式较多。通常情况下，煤矿企业在选择分层采煤法时，沿着倾斜方向，划分为5到6个高度在15m左右的区段，对于具体厚度的选择，可从煤矿企业内使用的支架高度不同出发，一般选择在2.5m左右。选择使用下行垮落法对巷道进行布置时，详见图2，对于水平分层煤层的厚度应当控制在10m范围内。

图2 下行跨落采煤法的采区巷道布置系统

技术人员在第一区段进行施工时，可以将区段运输巷与回风平巷同时施工，联络巷道在间隔25m左右的位置布置一个联络巷，将两条巷道贯通，这对于提升巷道掘进效率较为明显。在将回风石门和区段平巷在采区边界连通之后，可以形成完整的通风系统。施工技术人员沿着掘进的方向，间隔5m左右的位置，可施工溜煤眼，通过溜煤眼将回风巷和运输巷之间打通。在完成第2个溜煤眼的施工后，可以通过在前溜煤眼和回风平巷交叉的位置开掘煤门的方式，形成回采工作面起点，开始进行回采施工。

沿着水平方向煤层的厚度是整个采煤工作面长度，沿着径向的方向，朝着采区边界的方向进行掘进。同时，也可以采取回采工作直接从采区溜煤眼的位置到下个采区，这对于降低煤柱损失较为明显。此外，为了确保通风与溜煤工作在第一分层持续掘进，施工人员应当将前方溜煤小眼及时掘进出来，保证在分层工作面控顶距的范围内留出溜煤眼，这对于保证工作面通风效果较为有效。

可选择使用爆破法或者风镐的方式，将水平分层落煤全部处理干净。若采煤工作面整体的长度较短，一般可通过现场施工人员将散落煤块铲送到周边的溜煤眼中。若煤层的厚度相对较大，可通过在煤层中间设置溜煤小眼的方式，或者设置分层平巷的形式，有效减少工人运输煤炭的时间。选择使用该种采煤法时，应尽量选择使用单体液压支柱，间隔设置在1m左右。工作面可设置6排液压支柱进行顶板的控制。还应当铺设假顶，材料选择使用木板、金属网等。主要考虑是，金属网整体的材质较为坚硬，同时，铺设完成之后，技术人员可多次重复使用，可较好提升回采的效率和质量。

(3)加大对急倾斜煤层开采方法优化的研究力度

从当前急倾斜煤层在国内煤矿内的使用情况来看，对开采方法进行优化并没有一个固定的优化方案，需要煤矿企业充分结合自身实际的开采条件，采取针对性的优化措施，推动开采质量的提升。因此，煤矿企业若面临较重的急倾斜煤层开采任务，可在煤企内形成急倾斜煤层开采方案优化专班，全面统筹研究分析急倾斜煤层开采方法优化措施。同时，煤矿企业也可以通过与煤炭类高校、科研院所等合作的方式，结合煤炭企业面临的急倾斜煤层地质特点及煤矿现有的开采技术设备，成立科研项目进行专题攻坚，这对于急倾斜煤层开采方法优化效果的提升有较明显的作用。

4.结束语

综上分析，虽然国内在进行急倾斜煤层的开采时，在很多方面已经有了明显的提升，但是由于急倾斜煤层所处地质条件等方面存在的差异，开采方法表现出千差万别，对开采方法进行优化已经成为了必然，因此，这就需要煤矿企业充分认识到做好急倾斜煤层开采方法优化的重要性，充分结合煤矿实际的急倾斜煤层开采方法特点，采取针对性的优化措施，更好提升急倾斜煤层开采质量和效率。