开采4～8 m急倾斜单一煤层采煤方法

摘 要：急倾斜煤层赋存条件复杂，开采难度大，原采用的采煤方法有巷放式、伪斜柔性掩护支架式、仓储式等方法，其中巷放式、仓储式已是国家禁止采用的采煤方法。针对4～8 m急倾斜单一厚煤层开采方法一直以来都没有得到很好解决，也是制约着此类煤矿安全生产的一个主要因素。为此本文介绍一种“ZF3200/17.5/27F型放顶煤液压支架”，经现场工业性试验及应用证明，可以比较好地解决开采4～8 m急倾斜煤层。同时体现出工作效率高、工作面支护条件好，安全可靠、工人劳动强度低、推进速度快、对煤层厚度变化适应性强等优点。

关键词：4～8 m急倾斜煤层 放顶煤液压支架 工作面开采方法 工业性试验及应用

中图分类号：TD82文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-0-02

1 急倾斜煤层通常采用的采煤方法

急倾斜特厚煤层国内外一般采用水平分段放顶煤采煤方法，急倾斜厚煤层一般采用伪斜柔性掩护支架采煤法，但对于煤层厚度介于厚及特厚之间的急倾斜厚-特厚煤层开采在国内外还是一个难题，至今没有比较成熟的采煤方法。原采用的采煤方法有巷放式、伪斜柔性掩护支架采煤法、仓储式等方法。

巷放式采煤方法是较原始的采煤方法，一般沿煤层走向仅布置一条独头巷道，回采时，在巷道内由里向外后退回收，由于生产系统不完善，只能采用局扇供风。为了提高资源回收率，一般需要人员进入老空打眼放炮，极不安全，是国家禁止采用的采煤方法之一。

伪斜柔性掩护支架采煤方法是工作面沿煤层伪斜布置，用一定结构形式的掩护支架，将回采工作面空间与采空区冒落的矸石分开，使之不受冒落岩石的影响，随着回采工作面推进，掩护支架在其自重和冒落岩石的作用下，紧随工作面下放，采煤工作在掩护支架下进行。该采煤方法由于工作面作业空间小，作业环境差，工作面工效低，工人劳动强度大，厚度变化较大时，易丢煤，煤层倾角较缓时支架下放困难等缺陷，仅适用于煤厚为2～6.0 m，煤层倾角在45 °以上急倾斜煤层。

在煤层厚度10 m以上的急倾斜煤层中，成功的推广了水平分段采煤方法。但在厚度4～8 m的煤层，因为在同一个水平中不能布置工作面进风和回风两条顺槽因而无法推广上述采煤方法。

为解决厚度10 m以下近距离急倾斜煤层群的采煤方法问题，乌鲁木齐矿业集团公司与西安科技大学完成了“乌鲁木齐矿区急倾斜近距离煤层水平分段轻型液压支架放顶煤开采”技术研究和试验。项目在两个邻近煤层中分别布置进风巷和回风巷，采用水平分段、联合布置、联合开采工艺和轻型液压支架支护，采用20 m大段高放顶煤开采。对煤层赋存为急倾斜4～8 m厚单一煤层，不具备“近距离煤层”的条件，因此新疆中煤矿山设备制造维修有限公司联合煤炭科学研究总院天地科技公司开采研究院共同研制了“ZF3200/17.5/27F型放顶煤液压支架”。该产品已获得专利，而且已经在新疆的几个矿井开始投入使用。

3 开采4～8 m急斜煤层放顶煤工作面巷道布置

水平分段液压支架巷道放顶煤采煤方法的特点是：在采区内，将同一个煤层沿倾向划分为分段高10 m的区段，每个区段上部沿煤层走向布置工作面回风平巷，在区段下部沿煤层走向布置工作面运输平巷。在采区边界处，布置工作面切眼，沟通运输平巷和回风平巷，构成工作面生产系统。正常回采时上下巷道之间每隔6 m采用穿孔机掘通风眼一个，其中每间隔30 m将通风眼扩大成为通风行人眼，作为工作面一个安全出口，运输巷作为工作面另一安全出口。采用由矿山压力和支架初撑力相互作用及预裂爆破法松动上部煤体，运输平巷端部放顶煤支架放煤，再通过刮板输送机和皮带连续运出。工作面通风采用局部通风机压入式通风和通风钻孔全负压通风相结合，由运输巷-通风眼-回风巷构成工作面“U”型通风系统。

待扩巷操作完成时，以后支架为支撑，前支架移架600 mm，为防止前后支架中间顶部有空隙漏煤，顶梁上加有掩护盖板。为适应煤层厚度的变化，支架顶梁上边两侧加有掩护梁，可依据巷道空间尺寸起掩护作用。

放顶煤时，以前部支架为支撑拖拉后部支架移架600 mm，形成放煤步距，巷道上方煤体将垮落在支架上方，通过支架后部尾梁的开启将煤放落到刮板运输机上运出。工作面推进同时，顶煤不断垮落，实现扩巷-移架-放煤-运输的连续作业程序。

5 工业性试验

在此发明之前，一直采用伪倾斜柔性掩护支架、水平分层悬移支架放顶煤，但在实际操作中，这种方法却存在着很多的缺点，尤其资源回收率低，给国家的矿物资产带来了不必要的浪费，所以还没有一台可以满足4～8 m煤层的水平分层开采的机器设备。

2008年至2009年在新疆巴里坤明鑫煤炭公司混合斜井进行了近一年的工业性试验。本次采煤方法改革试验采用水平分段放顶煤（见图1），初期采用悬移支架支护，后期改用F3200/17.5/27F型放顶煤液压支架。

试验工作面基本情况：

（1）该工作面B2煤层厚度4.5～8.0 m，煤厚变化较大，结构比较复杂，为较稳定煤层。

（2）煤层倾角55～75 °，走向上自西向东略陡特点。

（3）矿井瓦斯等级鉴定属低瓦斯矿井，B2煤层为低瓦斯煤层。

（4）煤尘具有爆炸危险性。

（5）煤层属不易自燃煤层。

该方案分段高10 m，开帮高度2.5 m，放顶煤高度7.5 m，工作面煤炭采用刮板机运输。工作面采用全负压通风和局部通风机相结合的方式。结合巴里坤明鑫煤炭公司混合斜井已有采区巷道布置，设计采用“水平分段放顶煤采煤法”，其巷道布置、回采工艺基本符合矿井实际，具有回采工艺简单、易操作、安全性较好、便于管理、劳动强度低、作业环境好、巷道掘进率低等优点。通过井下差不多一年的工作试验考察来看，回采工作面月产量、回采率和安全性等主要经济技术指标达到设计指标。

以后该型支架又陆续在新疆生产建设兵团农十三师红山煤业总厂煤矿、新疆托克逊县龙泉煤矿、鄯善县七克台乡第二煤矿等煤矿的应用，得到了一致的好评，并且在使用期间没有因为支架而导致的事故，获得了广大用户的认可。

参考文献

[1]薛风，梁晖勇，刘向前.开采4～8 m急倾斜煤层新型放顶煤自移式液压支架[J].煤矿机械，2011，32（8）：146-147.

[2]薛风.开采4～8 m急倾斜煤层运输设备选型及布置方案探讨[J].煤矿机械，2011，32（12）：104-105.

[3]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

[4]谢锡纯.矿山机械与设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

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