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[摘 要]大倾角、厚煤层开采在国内发展趋势，研究同类煤层开采方法及提高技术装备，提高煤炭回收率。
[关键词]大倾角 厚煤层 短壁 开采技术
中图分类号：TE313.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0026-01
1.国内大倾角、厚煤层开采概况
大倾角煤层是以煤层倾角超过冒落矸石及煤的自然安息角所出现的滑动、失稳等现象为主要特征而命名的； 现场通常将30～55°倾角煤层称为大倾角煤层。80年代以前，主要是以炮采为主。80年代后，我国开始研究大倾角开采设备，进展缓慢。进入21世纪，国内大倾角、厚煤层开采技术逐渐发展起来，并取得一定成果。
1.1四川华釜山矿务局绿藻煤矿采用ZYQ1800-14/32轻型支架、MIS3PH-170煤机、SGD-630/180运输及SAG22液压防滑绞车，成功开采25°-41°煤层。
1.21996年，四川绿水洞煤矿在西安矿业学院、煤炭科学研究总院帮助下，成功开采35-43°的煤层，年产量达到0.5-0.6MT/a。
1.3窑街矿务局二矿四井在4022工作面采用短壁综采放顶煤技术。平均月产19036吨，最高月产33000吨，煤炭回收率达到86.9%。
1.4甘肃华亭煤矿采用ZFS2200/16/24轻型放顶煤支架、采煤机MG200型、SGW-630/150B型刮板输送机开采。工作面长度为60m、走向推采长度660m。工作面分层厚度10m、机采高度2m、放顶煤高度6m，煤层倾角45°，煤层厚度51.3m，工作面平均单产7.7万吨；
2.大倾角厚煤层开采方法
2.1水平分层放顶煤采煤法：对于厚度大于12m的特厚煤层，可将煤层沿倾斜方向分为若干分层，并在各分层底部布置放顶煤工作面，自上而下进行分层开采。工作面长度为煤层的水平厚度，分层高度根据煤层的冒放性和煤层的厚度而定，一般为10-12m。
2.2巷柱式放顶煤采煤法：对于厚度为4-8m的厚煤层，无法采用水平分层放顶煤，布置2条巷道，可沿煤层倾斜方向将煤层分为8-12m的分段，在其底部沿走向掘一条巷道（一般靠近煤层底板）直达采区边界，尔后，后退式撤掉巷道支架，进行放顶煤工作。
2.3仓储式放顶煤采煤法：在巷柱式放顶煤采煤法同样条件下，可将煤层沿倾斜分为20-30m的阶段，在其底部的煤层底板内，距离煤层6-8m掘进一条岩石平巷，每隔8-10m掘进一条联络巷与煤层贯通，然后，在宽6-8米、高20-30m范围内采用爆破法形成煤仓，尔后在联络眼内进行放顶煤。
3.奇村井煤田开采条件
3.1矿井批准开采的煤层：2#、4#、5#煤，深度2200-1300m。
3.2煤层层间距：2#与4#煤间距平均为31.5m，4#与5#煤间距平均为24.6m。
2#、4#、5#煤层采用石门联合布置。2#、4#煤层较薄，储量小，主要以开采5#煤为主，5#煤采用斜切分段综放采煤法开采。
3.3 5号煤层厚度9.5～21.5m，平均13.18m；含1-6层夹矸；煤层厚度由北向南逐渐变厚。煤层倾角一般40°～45°，该煤层结构简单，顶板为砂质泥岩、泥岩，底板为粉砂岩、砂质泥岩。临界于倾斜煤层与急倾斜煤层之间，正是所为的“大倾角”煤层范畴。
4.奇村井大倾角厚煤层开采方案论证：
4.1方案一：工作面斜切分段综采放顶煤短壁采煤法
4.1.1奇村矿井《初步设计》中已对该方案进行论述，方案可行，主要是煤炭回收率不高，有待进一步研究。
4.1.2短壁采煤法在边角煤柱开采中占有较大优势，且有进一步发展的趋势。
4.2方案二：走向长壁综采放顶煤开采煤法
4.2.1 工作面切眼沿煤层走向正倾斜布置方案
52101面煤层倾角达到40-45°，在现实开采中，采场很难控制。主要表现在支架、运输机下滑，煤机爬坡难度大；顶板控制难度大，采空区下部充实，上部悬空等现象；可见该方案不可取。
4.2.2工作面切眼沿煤层走向仰伪倾斜布置方案
（1）在采区布置时，将工作面的开采方式考虑进去，采用仰斜开采法进行开采。
（2）工作面上、下巷采用9-10°下山布置，到达采区煤层边界时，布置工作面切眼。
（3）工作面开采时，通过现场实测数据，对支架、运输机下滑量、煤机爬坡情况及老塘充填情况，综合分析，确定工作面的推采方向。
（4）工作面仰采伪斜布置
工作面倾角对支架及其他设备的稳定性影响较大， 将工作面布置为伪斜， 减小工作面倾角是全工作面支架稳定性控制的有效措施之一。采用仰采伪斜布置（即下端头超前上端头），是一个有效措施，仰伪斜工作面布置。
①工作面倾角α伪比α小，全工作面支架及其他设备稳定性均有所提高；
②支架从下向上顺序移架， 有利于移架过程中下方支架作为上方支架移动导向和稳固的支点。
③支架从下向上顺序推移前输送机或拉后输送机过程中， 对输送机产生倾斜向上的分力， 有利于防止输送机下滑。
S：工作面下端头超前上端头距离，m。
表明伪斜开采时， 伪倾角α伪随真倾角的增大而增大， 随超前量的增大而减小， 受工作面长度的影响较小。
（5）根据技术管理规范及现场实际应用中总结经验来看，工作面仰采角度不能超过12°，以10°为宜。仰采角度过大，容易出现滚矸、移溜困难及片帮等现象。
（6）采用工作面伪斜布置及上、下巷伪斜下山布置，基本能够解决该矿井的开采问题。
4.3方案比较 4.3.1方案一：工作面斜切分段综采放顶煤短壁采煤法
优点：能够解决大倾角、厚煤层的开采难题；采用斜切分段综采放顶煤短壁开采，实现机械化开采，安全性高；基本满足年产30万吨能力。缺点：煤柱留设尺寸大、回收率低；掘进巷道多，掘进费用相应高；工作面切眼短，割煤循环次数多、单产不高。
4.3.2方案二：伪斜走向长臂综采放顶煤采煤法
优点：能够解决煤层倾角45°以下的大倾角煤层开采；单产高、生产效率高；万吨掘进率低；煤炭回收率高等特点。缺点：工作面上、下平巷需要采取下山布置，工作面采用伪斜开采；工作面顶板控制、支架、运输机、煤机管理增加了难度，现场管理有一定难度；采用伪斜布置，工作面初始面及收尾面易出现边角煤柱现象；工作面不规则，给开采带来一定困难。
5.斜切分段综采放顶煤短壁采煤法应用
5.1根据奇村矿煤层赋存条件及综采技术手册规定，结合上述成功案例（窑街矿务局二矿四井：在4022工作面、设计手册），奇村井与窑街矿务局二矿四井煤层赋存条件相似，工作面布置也类似，具有很大的参考价值。
5.2甘肃华亭煤矿采用ZFS2200/16/24轻型放顶煤支架、采煤机MG200型、SGW-630/150B型刮板输送机开采。工作面长度为60m、走向推采长度660m。工作面分层厚度10m、机采高度2m、放顶煤高度6m，煤层倾角45°，煤层厚度51.3m。创造了工作面平均单产7.7万吨水平。
6.短壁综采放顶煤采煤法主要回采工艺及技术措施
6.1主要工序：割煤、移架、推溜、放顶煤。
6.2工艺过程：推溜采煤机进刀，同时移后部输送机；推移前部输送机；采煤机割煤；移架；割二刀煤后放顶煤。采用“三八制”作业。劳动组织为综合工种联合作业。
6.3主要技术措施：（1）工作面割过二刀煤后，由底板向顶板方向依次放落顶煤。（2）顶煤分两轮均匀放出，相邻两架同时放。（3）放煤时如遇大块煤不易放出，可利用放煤插板反复伸缩，并摆动尾梁使煤破碎、松动。（4）放顶煤过程中如遇顶煤坚硬，可打眼放炮。（松动炮）（5）采用黄泥灌浆、喷洒阻化剂、均压通风等防止自然发火等技术措施。
7.存在问题
7.1一是煤层倾角在40-45°，开采方法选择有局限性，开采期间安全隐患大。二是工作面切眼短，掘进工作量大，岩石巷道增加，成本高。7.2首采面采用工作面斜切分段综采放顶煤短壁采煤法进行开采，由于工作面切眼实际长度较短，班循环次数多，端头工作量增加，工作面单产提高困难。7.3工作面可采储量较小，安装、撤除次数较频繁，掘进接续容易紧张。7.5短壁采煤法在该区域没有可借鉴的成熟经验，需要一个摸索、研究应用过程，有一定风险性。
参考文献
[1] 煤炭工业出版社出版的《综采开采技术手册》及《中国煤矿高产高效开采技术》.
[关键词]大倾角 厚煤层 短壁 开采技术
中图分类号：TE313.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0026-01
1.国内大倾角、厚煤层开采概况
大倾角煤层是以煤层倾角超过冒落矸石及煤的自然安息角所出现的滑动、失稳等现象为主要特征而命名的； 现场通常将30～55°倾角煤层称为大倾角煤层。80年代以前，主要是以炮采为主。80年代后，我国开始研究大倾角开采设备，进展缓慢。进入21世纪，国内大倾角、厚煤层开采技术逐渐发展起来，并取得一定成果。
1.1四川华釜山矿务局绿藻煤矿采用ZYQ1800-14/32轻型支架、MIS3PH-170煤机、SGD-630/180运输及SAG22液压防滑绞车，成功开采25°-41°煤层。
1.21996年，四川绿水洞煤矿在西安矿业学院、煤炭科学研究总院帮助下，成功开采35-43°的煤层，年产量达到0.5-0.6MT/a。
1.3窑街矿务局二矿四井在4022工作面采用短壁综采放顶煤技术。平均月产19036吨，最高月产33000吨，煤炭回收率达到86.9%。
1.4甘肃华亭煤矿采用ZFS2200/16/24轻型放顶煤支架、采煤机MG200型、SGW-630/150B型刮板输送机开采。工作面长度为60m、走向推采长度660m。工作面分层厚度10m、机采高度2m、放顶煤高度6m，煤层倾角45°，煤层厚度51.3m，工作面平均单产7.7万吨；
2.大倾角厚煤层开采方法
2.1水平分层放顶煤采煤法：对于厚度大于12m的特厚煤层，可将煤层沿倾斜方向分为若干分层，并在各分层底部布置放顶煤工作面，自上而下进行分层开采。工作面长度为煤层的水平厚度，分层高度根据煤层的冒放性和煤层的厚度而定，一般为10-12m。
2.2巷柱式放顶煤采煤法：对于厚度为4-8m的厚煤层，无法采用水平分层放顶煤，布置2条巷道，可沿煤层倾斜方向将煤层分为8-12m的分段，在其底部沿走向掘一条巷道（一般靠近煤层底板）直达采区边界，尔后，后退式撤掉巷道支架，进行放顶煤工作。
2.3仓储式放顶煤采煤法：在巷柱式放顶煤采煤法同样条件下，可将煤层沿倾斜分为20-30m的阶段，在其底部的煤层底板内，距离煤层6-8m掘进一条岩石平巷，每隔8-10m掘进一条联络巷与煤层贯通，然后，在宽6-8米、高20-30m范围内采用爆破法形成煤仓，尔后在联络眼内进行放顶煤。
3.奇村井煤田开采条件
3.1矿井批准开采的煤层：2#、4#、5#煤，深度2200-1300m。
3.2煤层层间距：2#与4#煤间距平均为31.5m，4#与5#煤间距平均为24.6m。
2#、4#、5#煤层采用石门联合布置。2#、4#煤层较薄，储量小，主要以开采5#煤为主，5#煤采用斜切分段综放采煤法开采。
3.3 5号煤层厚度9.5～21.5m，平均13.18m；含1-6层夹矸；煤层厚度由北向南逐渐变厚。煤层倾角一般40°～45°，该煤层结构简单，顶板为砂质泥岩、泥岩，底板为粉砂岩、砂质泥岩。临界于倾斜煤层与急倾斜煤层之间，正是所为的“大倾角”煤层范畴。
4.奇村井大倾角厚煤层开采方案论证：
4.1方案一：工作面斜切分段综采放顶煤短壁采煤法
4.1.1奇村矿井《初步设计》中已对该方案进行论述，方案可行，主要是煤炭回收率不高，有待进一步研究。
4.1.2短壁采煤法在边角煤柱开采中占有较大优势，且有进一步发展的趋势。
4.2方案二：走向长壁综采放顶煤开采煤法
4.2.1 工作面切眼沿煤层走向正倾斜布置方案
52101面煤层倾角达到40-45°，在现实开采中，采场很难控制。主要表现在支架、运输机下滑，煤机爬坡难度大；顶板控制难度大，采空区下部充实，上部悬空等现象；可见该方案不可取。
4.2.2工作面切眼沿煤层走向仰伪倾斜布置方案
（1）在采区布置时，将工作面的开采方式考虑进去，采用仰斜开采法进行开采。
（2）工作面上、下巷采用9-10°下山布置，到达采区煤层边界时，布置工作面切眼。
（3）工作面开采时，通过现场实测数据，对支架、运输机下滑量、煤机爬坡情况及老塘充填情况，综合分析，确定工作面的推采方向。
（4）工作面仰采伪斜布置
工作面倾角对支架及其他设备的稳定性影响较大， 将工作面布置为伪斜， 减小工作面倾角是全工作面支架稳定性控制的有效措施之一。采用仰采伪斜布置（即下端头超前上端头），是一个有效措施，仰伪斜工作面布置。
①工作面倾角α伪比α小，全工作面支架及其他设备稳定性均有所提高；
②支架从下向上顺序移架， 有利于移架过程中下方支架作为上方支架移动导向和稳固的支点。
③支架从下向上顺序推移前输送机或拉后输送机过程中， 对输送机产生倾斜向上的分力， 有利于防止输送机下滑。
S：工作面下端头超前上端头距离，m。
表明伪斜开采时， 伪倾角α伪随真倾角的增大而增大， 随超前量的增大而减小， 受工作面长度的影响较小。
（5）根据技术管理规范及现场实际应用中总结经验来看，工作面仰采角度不能超过12°，以10°为宜。仰采角度过大，容易出现滚矸、移溜困难及片帮等现象。
（6）采用工作面伪斜布置及上、下巷伪斜下山布置，基本能够解决该矿井的开采问题。
4.3方案比较 4.3.1方案一：工作面斜切分段综采放顶煤短壁采煤法
优点：能够解决大倾角、厚煤层的开采难题；采用斜切分段综采放顶煤短壁开采，实现机械化开采，安全性高；基本满足年产30万吨能力。缺点：煤柱留设尺寸大、回收率低；掘进巷道多，掘进费用相应高；工作面切眼短，割煤循环次数多、单产不高。
4.3.2方案二：伪斜走向长臂综采放顶煤采煤法
优点：能够解决煤层倾角45°以下的大倾角煤层开采；单产高、生产效率高；万吨掘进率低；煤炭回收率高等特点。缺点：工作面上、下平巷需要采取下山布置，工作面采用伪斜开采；工作面顶板控制、支架、运输机、煤机管理增加了难度，现场管理有一定难度；采用伪斜布置，工作面初始面及收尾面易出现边角煤柱现象；工作面不规则，给开采带来一定困难。
5.斜切分段综采放顶煤短壁采煤法应用
5.1根据奇村矿煤层赋存条件及综采技术手册规定，结合上述成功案例（窑街矿务局二矿四井：在4022工作面、设计手册），奇村井与窑街矿务局二矿四井煤层赋存条件相似，工作面布置也类似，具有很大的参考价值。
5.2甘肃华亭煤矿采用ZFS2200/16/24轻型放顶煤支架、采煤机MG200型、SGW-630/150B型刮板输送机开采。工作面长度为60m、走向推采长度660m。工作面分层厚度10m、机采高度2m、放顶煤高度6m，煤层倾角45°，煤层厚度51.3m。创造了工作面平均单产7.7万吨水平。
6.短壁综采放顶煤采煤法主要回采工艺及技术措施
6.1主要工序：割煤、移架、推溜、放顶煤。
6.2工艺过程：推溜采煤机进刀，同时移后部输送机；推移前部输送机；采煤机割煤；移架；割二刀煤后放顶煤。采用“三八制”作业。劳动组织为综合工种联合作业。
6.3主要技术措施：（1）工作面割过二刀煤后，由底板向顶板方向依次放落顶煤。（2）顶煤分两轮均匀放出，相邻两架同时放。（3）放煤时如遇大块煤不易放出，可利用放煤插板反复伸缩，并摆动尾梁使煤破碎、松动。（4）放顶煤过程中如遇顶煤坚硬，可打眼放炮。（松动炮）（5）采用黄泥灌浆、喷洒阻化剂、均压通风等防止自然发火等技术措施。
7.存在问题
7.1一是煤层倾角在40-45°，开采方法选择有局限性，开采期间安全隐患大。二是工作面切眼短，掘进工作量大，岩石巷道增加，成本高。7.2首采面采用工作面斜切分段综采放顶煤短壁采煤法进行开采，由于工作面切眼实际长度较短，班循环次数多，端头工作量增加，工作面单产提高困难。7.3工作面可采储量较小，安装、撤除次数较频繁，掘进接续容易紧张。7.5短壁采煤法在该区域没有可借鉴的成熟经验，需要一个摸索、研究应用过程，有一定风险性。
参考文献
[1] 煤炭工业出版社出版的《综采开采技术手册》及《中国煤矿高产高效开采技术》.