煤矿大倾角采煤方法

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伍永平教授、贠东风教授在2000年10月 再次指出:“大倾角煤层是指埋藏倾角35°～ 55°的煤层”。2001年，伍永平教授、贠东风 教授论述了大倾角煤层概念，指出大倾角煤层 一般是倾角在35°～55°的煤层，这主要是考 虑到采空区冒落矸石的自然安息角为35°。当 煤层的倾角大于35°时，冒落研石滑（滚）落 形成采空区的下部填满而上部悬空，从而形成 不同于35°以下煤层的矿压显现规律。
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对于近水平煤层、缓斜煤层，经过 国内外多年的实验和理论研究，已经取 得了大量的研究成果，其理论与实验方 面的研究都已比较成熟，并在生产实践 中起到了指导性作用。而大倾角煤层赋 存条件复杂，这决定了对它的研究必将 经历一个漫长而复杂的过程。与近水平 煤层和缓斜煤层比较，大倾角煤层综采 基本技术问题如下：
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大倾角煤层走向长壁综采
基本技术问题
我国大倾角煤层储量约占煤炭总储量的 15%～20%，年产量占全国煤炭总产量的 10%左右。我国西部的宁夏、甘肃、新疆、 云南、贵州、四川、重庆等省区50%以上 的矿井开采有此类煤层；东部的山东兖州 矿区、河北邢台矿区和开滦矿区、安徽淮 南和淮北矿区、江苏徐州矿区等一些老矿 区该类煤层的遗留比重也比较大。
研究主要集中在前苏联、 德国和法国，并仅限于单一煤层综采，取得了较多成果， 但20世纪80年代后基本停止。苏联和原西德均将煤层按倾 角分为四类。在前苏联的分类中，≤18°为缓倾斜煤层； 19°～35°为倾斜煤层；36°～54°为次急倾斜煤层； 56°～90°为急倾斜煤层。原西德规定一个圆周为400°。 煤层的分类为：0°～20，为缓倾斜煤层；20°～40°为 倾斜煤层；40°～60°为大倾斜煤层；60°以上为急倾斜 煤层。经过换算，原西德圆周400 ° 。的40°～60°与 圆周360°的35°～54°相对应。由此可见，两国均把 35°～55°。倾角的煤层划分为单独的一类(次急倾斜煤 层和大倾斜煤层)，是有一定合理性及实用价值的。原西德 和前苏联都是综采技术发展较早、应用较广、技术相对成 熟的国家，这些煤层分类方法对我国大倾角煤层的规范和 统一具有很好的借鉴意义。
将大倾角煤层范围定义为35°～55°倾角的 煤层，对我国大倾角煤层综采技术的发展具有一定 的合理性和实际应用价值。
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大倾角煤层的主要开采方法种类
国内外对大倾角煤层的开采主要有以下几种开采方法： （1）走向长壁一次采全高。在小于50°的情况下，采 用综合机械化技术比较成熟，有绿水洞的经验可以借鉴； 角度再大的情况下，一直采用倒台阶、正台阶、斜台阶等 不利于机械化开采的方法进行。走向长壁综采在工作面布 置上又可根据需要采用伪仰斜或伪俯斜两种方法。 （2）分层开采。将煤层水平分层，是一种变复杂为简 单的好方法，根据煤层厚度和倾角以及考虑开采技术条件 的情况下，有倾斜分层、水平分层和斜切分层等。基本解 决了急倾斜煤层安全生产和高效难题。存在的主要问题是 工作面长度随煤层厚度变化，巷道掘进量大，工作面设备 要适应小工作面开采特点。因只能应用在急倾斜煤层，国 内外均应用较少。
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（3）急斜煤层平巷放顶煤。将急倾斜煤层水平分层， 分层间距一般8m～12m左右，不另设风巷、机巷， 只开水平巷道，在巷道中布置1～3架支架。支架在 巷道中前移，架后放顶煤。这种采煤方法存在的主 要问题是，通风问题没有很好解决，制约高产高效。 基本处于淘汰状态。
（4）大倾角走向长壁综采。随着开采技术尤其是煤机 装备技术的发展，大倾角煤层走向长壁开采技术得 到了长足的发展与应用。在实践中取得了良好的使 用效果。该方法是近年来在我国发展的新技术，这 一技术目前处于国际领先地位。
大倾角综采技术
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大倾角煤层的界定
建国以来，我国一直将煤层按倾角划分为 三类：倾角在25°以下的煤层为缓倾斜煤层； 25°～45°为倾斜煤层；45°以上为急倾斜煤 层。自20世纪80年代以来，我国煤炭行业学术 界及工程界频繁出现了大倾角煤层开采这一新 概念。北京煤炭科学研究总院牛锡卓教授早在 1979年就指出：“现行的煤层划分为三类的分 类法级差太大，不利于综采技术的研究与应 用。”大倾角煤层概念的上、下限在我国极不 统一，从25°到60°都有称为大倾角煤层的。 因此，关于大倾角煤层的概念及范围的确定就 显得十分必要了。
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随着综采技术水平和回采设备的不断发展进步，综合 机械化开采的应用范围不断扩大，近年来有不少学者提出了 大倾角的下限应该界定为35°以上的煤层。例如，平寿康教 授和他领导的课题组多年致力于大倾角煤层的矿压研究，他 们认为大倾角煤层是指35°～55°的煤层。石平五教授在 1998年3月指出，“大倾角煤层至今没有确切的定义，大多 的说法是倾角大于35°的煤层，有的矿区划分为35°～ 60°之间”。西安科技大学伍永平教授、贠东风教授1999 年曾指出大倾角煤层至今没有确切的定义，但基于冒落矸石 滑动的自然安息角和目前一般液压支架最大适应角，认为大 倾角煤层主要是指倾角大于35°的煤层，倾角的上限可以是 55°或60°。
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综采工作面是煤矿开采的重要组成部分，它包 括工作面采煤机、液压支架、采面刮板输送机、转 载机、运输巷胶带机和上（下）山胶带机等各环节。 这些环节工作质量的好坏将直接影响到采煤机的开 机率，从而影响工作面单产和一系列技术经济指标。 综采工作面上述各环节在生产过程中所遇到的问题 属随机性事件，充分认识和掌握这些随机事件的分 布规律，减少各设备的故障时问，提高采煤机的有 效工作时间，对综采工作面高产稳产、提高效率将 起到很大的作用。
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根据现在我国机械化开采发展的需要，应对我 国传统按煤层倾角将煤层分为缓斜、倾斜及急斜的 三类标准进行修改，增加35°～55°大倾角煤层 这一类别，将煤层倾角划分为4类，缓倾斜煤层 0°～25°不变，倾斜煤层上限改为35°，大倾角 煤层35°～55°，急倾斜煤层下限改为55°，即： 缓倾斜煤层为0°～25°；倾斜煤层为>25°～ <35°；大倾角煤层为35°～55°；急倾斜煤层下 限改为>55°～90°。