我国急倾斜煤层开采的现状及发展趋势_谢东海

１．引言急倾斜煤层开采方法一直是采矿技术中的难题，已经引起国家有关部门的重视。

长期以来，人们对此作出了不懈的努力，并取得了可喜的进展。

然而，由于急倾斜煤层开采条件的特殊性，开采方法仍然是这类矿井改善技术经济面貌的主要障碍。

急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的４％，而南方地区８０％的矿区赋存有急倾斜煤层。

因此，关于急倾斜煤层开采方法的研究对我国煤炭工业的发展仍具有十分重要作用。

急倾斜煤层的开采方法与煤层埋藏的地质条件有密切关系。

选择某种采煤方法不仅受煤层倾角和厚度的影响，而且与煤层埋藏深度、煤层数目、围岩性质、地质构造，以及煤层的自然发火性质、瓦斯含量、水文条件等多方面的地质因素有关。

我国急倾斜煤层分布广泛，其地质条件大多数比较复杂，经过长期的勘探和开采，对现有生产矿井中的急倾斜煤层和将要开采的急倾斜煤层的赋存特征及开发环境已有相当的了解。

２．急倾斜煤层开采方法的历史沿革我国急倾斜煤层开采技术的改革，从解放初期到现在，大致经历了以下四个发展阶段［１］：第一阶段：五十年代初，进行了采煤方法的改革。

各矿区根据不同的煤层赋存条件，推行倒台阶工作面、水平分层、巷道长壁和沿俯斜推进的掩护支架等采煤方法。

部分采用风镐落煤，刮板运输机运煤和机械式回柱，用冒落法处理采空区，取得了提高工作面生产能力、减轻劳动强度、改善安全状况的效果，初步改变了急倾斜煤层矿井落后的技术经济面貌。

第二阶段：六十年代开始，急倾斜煤层开采技术的进步主要表现为改风镐落煤为电钻打眼爆破落煤。

为扩大掩护支架的使用范围，淮南、开滦、徐州等矿区先后在掩护支架采煤法中成功应用“八字”型等掩护支架，克服了平板型支架的一些缺点，取得了较好的技术经济效果；此外，一些开采急倾斜煤层的矿井还进行了矿井开拓和巷道布置方面的改革，降低了掘进率，改善了巷道的维护条件；同时也对工作面回采工艺进行了改革，开始应用金属支柱和金属铰接顶梁，在水平分层工作面中采用金属网假顶，或因地制宜地利用竹笆、荆笆等作假顶材料，均取得了较好的技术经济效果。

第三阶段：七十年代中期，以淮南矿区首创的伪斜柔性掩护支架采煤法获得成功为标志。

这种采煤法具有产量大、生产系统简单、巷道掘进量小、回采工序少、生产安全、材料消耗低和劳动效率高等优点。

它的试验成功是急倾斜煤层开采技术上的一大进步，目前仍在许多矿区使用。

为进一步提高急倾斜煤层开采的机械化程度，在此期间，北京、鸡西等矿区试验了滚筒式采煤机，四川攀枝花矿区试验了冲击式刨煤机，开滦、淮南矿区试验了用于掩护支架下机械化落煤的地沟机。

此外，在一些矿区还进行过急倾斜煤层综合机械化采煤的试验。

但总体来说，机械化试验成功率不高，能推广的更少。

第四阶段：八十年代末九十年代初，急倾斜煤层采煤方法得到进一步的改进，工作面长度加大、单产提高、安全条件进一步改善。

如四川芙蓉矿务局巡场煤矿试验成功的俯伪斜走向长壁分段密集采煤法，是由伪斜短壁采煤法演变而成的一种采煤方法，具有产量大、通风条件好、便于顶板管理的特点。

几十年来，我国在研究和改进急倾斜煤层开采技术方面已作了大量的工作，取得一个又一个重大的技术成果，开采急倾斜煤层矿井的技术经济面貌也在不断得到改善。

３．急倾斜煤层主要开采方法评述３．１柔性掩护支架采煤法柔性掩护支架采煤法是我国开采急倾斜煤层一种主要的开采方法，在一些主要矿区如开滦、徐州、淮南及四川、广东等地均有应用。

这种采煤方法与目前所应用的其他急倾斜煤层采煤方法相比，具有以下优点：⑴工作面沿走向推进，具有走向长壁采煤系统的优点，与沿俯斜推进的掩护支架采煤方法和其它柱式采煤方法相比，减少了大量溜眼和其它巷道的掘进量。

⑵简化了复杂而繁重的顶板管理工作，使生产工艺大为简化。

⑶掩护支架的安装与拆卸工作与工作面的回采工序在空间上互不干扰，可实现三班采煤，非生产的准备时间较短。

⑷采用２５°左右的伪斜工作面，把急倾斜煤层变成了缓倾斜煤层来开采，使工作面行人、操作比较方便，减轻了工人的劳动强度，工作安全可靠。

⑸掩护支架受力较小，支架可以多次回收复用，在回采过程中只消耗一些竹（荆）笆或金属网，使矿井的材料消耗和生产成本降低。

这种采煤方法存在以下缺点：⑴支架结构不完善，不能在下放过程中适应煤层厚度的变化，倾角的变化也不能太大。

要求煤层赋存比较稳定，否则会造成很大困难。

⑵这种采煤方法在厚度２～８ｍ、倾角６０°～７０°的煤层中使用效果较好；在厚度超过１０ｍ和倾角小于６０°的煤层中使用比较困难。

⑶工艺虽然简单，但难以实现机械化回采，并且拆装支架的劳动强度较大。

⑷在掩护支架下采煤，支架将工作空间与采空区隔离，所以在回采过程中不能排除矸石。

另外当煤层含有夹矸以及煤层变薄需要破底时，会降低煤质。

３．２俯伪斜走向长壁分段密集采煤法俯伪斜走向长壁分段密集采煤法是四川芙蓉矿务局巡场矿研究试用的一种急倾斜煤层采煤方法，于１９８７年８月率先在地质条件较复杂，倾角在３８～５２°的薄及中厚煤层内应用成功。

目前这种方法已推广到四川广旺矿务局、湖南白沙、涟邵以及江西萍乡等矿区。

俯伪斜走向长壁分段密集采煤法工作面呈俯伪斜直线布置，避免了煤壁片帮伤人，减少了煤炭自溜过程中因串入采空区而造成的丢煤，也为进一步实现采煤机械化创造了条件。

与传统的台阶式采煤法相比，俯伪斜走向长壁分段密集采煤法提高了工作面煤壁的有效利用率，在区段垂高相同的情况下，工作面有效利用率比伪斜短壁采煤法提高３０～４０％，有利于提高工作面单产。

采用分段走向密集支柱切顶和挡矸，工作面上下分段可同时回柱放顶，充分利用了时间空间，加快了工作面推进速度。

采用分段走向密集后，工作面周期来压不明显。

主要原因是：走向密集拦截的采空区矸石，在工作空间与顶板冒落区之间形成一个自然充填带，随着工作面推进和密集柱前移，充填带也跟着前移，始终起着隔离采场工作空间和冒落区的作用，也起着临时支撑采空区顶板和减缓周期来压的作用。

这种采煤方法的主要缺点有：工作面支、回柱工作量较大，工人操作不便，且劳动强度大；区段煤柱损失较大，约占区段煤量的１５％左右；分段走向密集下方的“三角区”通风较差，易积存瓦斯。

俯伪斜走向长壁分段密集采煤法适用于煤层倾角４０°～７５°，煤层顶板中等稳定，工作面采高不超过２ｍ的低瓦斯煤层，或不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的不稳定急倾斜薄及中厚煤层。

３．３仓储采煤法我国急倾斜煤层开采的现状及发展趋势谢东海冯涛赵伏军（湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭４１１２０１）摘要：本文回顾了我国急倾斜煤层开采的四个历史阶段，对当前采用的七种主要开采方法进行了详细评述，从急倾斜煤层开采的机械化和放顶煤等方面阐述了我国急倾斜煤层开采的技术发展趋势。

关键词：急倾斜煤层；开采技术；现状；趋势２１１仓储采煤法是我国较早应用于开采急倾斜薄及中厚煤层的一种开采方法，从５０～６０年代开始，开滦、六枝、乌鲁木齐、北京等矿区使用这种开采方法。

由于这种开采方法对煤层及围岩条件要求苛刻、安全性较差，在上述矿区已较少采用，但仍在江西乐平、广东四望幛、新疆石河子、四川攀枝花等矿区应用。

仓储采煤法的主要特点是利用仓储煤炭暂时支撑仓内顶板，因而当顶板坚硬稳固时，工作面内基本不用支护，这不仅简化了回采工艺，提高了工效，而且降低了支护材料的消耗。

由于工作面采落的煤炭大部分储存在仓房内，且落煤和放煤工作互不干扰，因而缓解了由于运输系统故障而影响工作面生产的现象。

仓储采煤法的缺点是：当采用仓间留煤柱的倾斜条带布置方式时，巷道掘进率高，煤尘飞扬；当顶板有淋水时，仓内的煤炭不易放尽；当煤层较坚硬时，溜煤小眼易被大块煤卡住。

一般地，倾斜条带仓储采煤法宜用于地质构造简单、顶底板岩层较稳固、顶板无淋水、厚度１．０～４．０ｍ的急倾斜煤层。

伪斜走向长壁仓储采煤法宜用于顶底板稳固、顶板无淋水、厚度０．５～２．５ｍ的急倾斜煤层。

不宜用于瓦斯涌出量大、自然发火期短的煤层。

３．４长孔爆破采煤法急倾斜煤层壁式工作面炮采开采方法普遍存在作业条件艰苦、劳动强度大、安全条件差等问题。

而长孔爆破采煤法回采工艺比较简单，人员不进入回采工作面，基本解决了上述问题。

北京矿务局的长峪沟煤矿、湖北香溪矿务局、福建省陆家地煤矿、铅坑煤矿、宁化煤矿、江西棠浦煤矿等均采用了这种采煤方法。

长孔爆破采煤法的主要特点是具有一定的灵活性，除可用于正规的工作面外，还可用于煤柱、煤仓、边角煤的回收，也可用于水力采煤中的炮采水运。

长孔爆破采煤法具有以下优点：⑴工作安全可靠。

工作人员不进入采空区，在巷道中操作电钻和装药，避免了采空区冒矸的威胁。

⑵提高了经济效益。

与巷道短壁采煤法相比，坑木消耗减少３０％以上，吨煤成本也下降３０％以上。

⑶减轻了工人的劳动强度，提高了工效。

钻孔钻具灵活轻巧，操作方便，适应性强。

用手持煤电钻在坚硬煤层中打眼需３～４人，这种采煤法用专用钻具打眼只需１～２人，并且钻孔速度快，工效比传统炮采方法提高１～２倍。

但是，这种开采方法也存在以下缺点：⑴产量低。

一个工作面只能单点作业，且打眼与出煤不能平行作业，出煤时间过于集中，不利于均衡生产。

⑵煤质难以保证。

尤其当煤层较薄、顶底板较破碎时，由于炮眼方向难以准确掌握，造成顶板或底板的破坏而形成煤矸混合，影响煤质。

⑶部分乏风易进入采空区，不易通风管理。

⑷这种方法只能用于顶底板比较坚硬，无煤尘爆炸危险的低瓦斯矿井。

３．５滑移顶梁支架放顶煤采煤法滑移顶梁液压支架是介于单体液压支柱和机械化液压支架之间的一种过渡型支架，我国于上世纪八十年代中期在急倾斜煤层中使用这种支架放顶煤。

滑移支架放顶煤具有以下优点：⑴初期投资少，仅为机械化液压支架的１／３～１／５。

⑵分段高度一般可达１０ｍ或更多，比用水平分层开采少掘部分平巷和溜煤眼，掘进量减少３／４以上。

⑶支架体积小，重量轻，能自移。

既减轻了工人的劳动强度，又能较好地适应煤层厚度的变化。

主要缺点：⑴滑移顶梁不是放顶煤的专用支架，许多方面与放顶煤法不相适应。

⑵滑移顶梁支架自稳性较差，又反复卸载支撑顶煤，破坏顶板的完整性，影响安全生产。

⑶支架移架工序多、速度慢，使用寿命短。

３．６水平分段放顶煤采煤法［２］我国传统的开采急倾斜特厚煤层多用高落式采煤法、水平分层或斜切分层采煤法以及伪倾斜柔性掩护支架采煤法。

随着近水平厚煤层综采放顶煤技术的发展，综采支架放顶煤技术已被成功引入急倾斜煤层的开采。

在辽原梅河矿、窑街矿务局二矿、乌鲁木齐六道弯矿先后进行了急倾斜煤层水平分段综采放顶煤采煤法试验，均取得了良好的开采效果。

急倾斜煤层水平分段放顶煤采煤法的试验成功，是急倾斜煤层采煤法及其回采工艺的重大改革。

急倾斜煤层水平分段综采放顶煤具有以下优点：⑴产量大副度提高。

有的矿井比巷道长壁、柔性掩护支架等采煤法产量提高了２～６倍。