.png)
.png)
1 急倾斜煤层实例简介
A煤矿急倾斜角度 46°～75°，为山地丘陵地带，地下水位较高，水层由砾石、黏土等物质构成，煤层厚度在0～21 m。浅层有多组生产井，煤矿储量达到 5.3×108t。煤矿开采面积可达 32 km2 ，生产能力 1.90×106t，为典型的小井群开采。开采区域浅部以细砂岩、黏土岩等为主，煤层相互间结构比较密实，但由于该煤矿区域存在较多的窿洞，有较多的积水，涌水量可达到 6.8 m3/h，最快的涌水速度为 27.5 m3/h。煤矿充水主要受断裂带中水体的影响，水文条件比较简单。煤矿开采工作面为单斜构造方式，煤层厚度12.8～23.5 m，工作面开采长度248m，倾斜长度 48 m。在实际工作中，采用长壁式综放开采技术，实现了较高的开采效率[1]。
2 长壁式综放开采工作面布置
在缓倾斜厚煤层中，长壁式综放开采技术已经比较成熟，配套的开采装备也较为齐全。该技术在厚煤层开采中有较大的优势，是国内煤矿进行煤炭资源开采的主要方法。该技术最为理想的倾斜角度为 25°，如果倾斜角度超过 30°，多利用水平分层放顶煤方法。受煤层厚度的影响，煤炭开采工作面长度较短，多在 30～60 m 范围内，无法对煤炭资源进行有效开采。急倾斜厚煤层采用长壁式综放顶煤方法进行开采，需要把煤炭开采工作面顺着煤层倾斜设置，具体如图 1 所示。工作面顺着煤层底板煤层倾斜设置，临近下端头部位以变线方法逐步改变角度，到达端头巷道位置则为水平形状。该工作面除了支架之外，可以应用性能成熟的机械设备，以减小技术难度，同时，下端头支架和排头支架呈现出水平状态，有利于管理和应用。上部顶煤垮落之后，煤炭不能都存在于下端头部的支架处，以免把转载机的尾部和端头支架掩埋住。但该工作面煤炭开采工作变线区间的底板不能顺着煤层底板走向，会产生三角区域，在该区域的煤炭资源无法得到有效应用。对于垂直工作面巷道走向的设置，在底板倾斜的情况下，无法保证尾部放落的顶煤等物质落地时的稳定性，很难进行有效控制[2]。井下急倾斜厚煤层综放开采技术管理难点
3.1 端头区域技术难点
对于急倾斜煤层的开采，作好端头区域的支护是技术难点之一，需要把其作为重点问题。为了更好地提升端头区域支护能力，方便对三角区域的维护，可以把工作面上下两个端头优化为端头和端尾的支架方式，并配合过流支架，从而提升工作面端头的支护性能。采用煤炭开采工作面急倾斜综放开采技术时，煤炭资源的开采通道需要顺着煤层顶板方位设置，回风通道要顺着底板设置，运输通道和工作面需要设置过渡段，以便为急倾斜综放开采工作面提供出口，从而保证煤炭开采安全。利用过渡段可以约束运输机的下滑，防止运输机下滑对开采搭接造成不利影响，从而提升底煤的开采效率。
3.2 工作过渡区技术难点
工作过渡区段的维护是进行急倾斜煤层开采的难点问题之一，如果对该区段没有进行有效的处理，会导致工作面上、下端头部位产生抽顶、冒顶等安全事故。所以，采用煤矿进下急倾斜综放开采技术，需要有效处理好相关技术问题。因此，结合 A 煤矿的实际情况，对端头、端尾支架进行了优化，设置特殊的结构方式，解决了工作过渡区顶板维护过程中存在的问题，并有效解决了上下顺槽顶板问题，以便煤炭运输机与转载机有效搭接。对于机械开采设备的选型，上、下端头利用特殊方式的支架进行保护，煤炭开采工作面设置有过渡区段。这种结构方式可以使端头及过渡支架平稳过渡，防止接头产生台阶问题。
3.3 巷道布置及防倒防滑技术难点
防倒、防滑技术是急倾斜煤层开采的关键点，如果设置不合理会引发支架倒落、挤咬等问题，机械设备也存在下滑问题。为了有效处理该问题，需要对煤矿巷道进行优化布置，对运输顺槽和回风顺槽进行相应的处理，选用适宜的煤炭开采机械设备，以防出现开采设备倾倒、下滑的问题。
支架需要具备较大的阻力和抗偏载性能，在四连杆机械结构施加的作用力下，横向力可以被煤层顶板、支架和底板完全克服掉，不会出现支架倾倒的问题，施加的作用力也无法传递到后续支架。鉴于此，可以在支架座 2 个侧面或者一侧安装可以伸缩的导向滑板，以起到调整支架的作用，也可以避免支架底座下滑，在移动支架时起到导向作用。顶梁部位设置有可以活动的侧板，侧面防护千斤顶内部的压力利用限压阀来进行调整，可以让侧护板发挥出封闭支架间隙的作用，而移动支架则起到导向和限位的作用。在变线区间需要设置好缓倾斜状态的支架，逐步让所有支架达到理想的支护状态。受到可以伸缩的导向滑板和侧护板的影响，倾斜区面的支架可以得到较好地控制。为了保证支架具备防倾倒性能，还可以配置防倾倒设施，2 个相邻支架中间采用锚链和千斤顶进行牵引[3]。
3.4 运输机及设施强化防滑技术
对煤矿巷道和支护方式进行改进和完善，可以提高煤炭运输机和相关设备的防滑性能。在前后部煤炭运输机中安装具有防滑性能的锚链装置，可以把运输机尾和端部支架可靠地连接起来。在运输机与支架之间安装推移杆实现连接，在运输顺槽装置中每间隔15 m 安装防滑链，把后部煤炭运输机支架尾部改装为燕尾形状，可以避免运输机下滑。在煤矿开采现场可以发现，采用防滑锚链可以避免运输煤炭时发生煤块飞移的问题，更好地保证了煤炭开采安全。同时，在实际工作中，也可以采取回风顺槽、动输顺槽错位设置的办法建立伪斜结构。在回采作业中，实现仰斜进、支架移运、放顶煤等从下部向上推进，可以更好地防止支架和煤炭开采设备的滑动。
4 井下急倾斜煤层开采关键技术
对急倾斜煤层进行开采时，设置的支护系统重力分量会受到倾斜角度的影响，容易使支架产生下滑等问题。顶煤开采也会使支架产生接顶现象，支架防滑为井下倾斜开采关键技术，需要做好煤矿压力的监视和预测工作，准确控制放顶煤量，让支架有足够的支撑能力。顶煤采放也是关键技术之一，了解顶煤规律并做好监测工作，对不同的方案进行比较，从而确定最优的放顶煤方案，在不同倾斜角度下采取不同的放煤流程。
5 结语
综上所述，开采急倾斜煤层有很大的难度，需要对综放开采工作面进行优化布置，针对端头区域、工作过渡区、巷道布置及防倒防滑技术和运输机及强化防滑技术难题进行有效管理，可以采用井下倾斜开采关键技术，从而更好地保证煤矿生产安全。
热门标签
