浅谈倾斜长壁采煤法
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作者: 司会兵
摘要:倾斜长壁采煤法按推进方向不同分为仰斜开采和俯斜开采两种。本文重点介绍倾斜长壁采煤法开采的特点,并论述了优化倾斜长壁采煤法开采的措施,采用倾斜长壁采煤法将有利于减少巷道维护工程量和维护费用,促进矿井的安全生产。
关键词:倾斜长壁 采煤 大倾角
倾斜长壁采煤法是指在采煤工作面沿煤层倾斜方向向上或向下推进采煤,工作面运输巷和回风巷由走向长壁采煤法的沿走向方向布置改为沿倾斜方向布置,并可以取消采区上、下山的一种采煤方法。
1、倾斜长壁采煤法开采的分类及特点
倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法相比,主要是采煤工作面布置及回采方向不同,并且取消了采(盘)区上(下)山巷道。1975年,我国开始采用倾斜长壁采煤法。实践证明,在一定的地质开采技术条件下,技术经济效益比较显著。目前已有100多个矿井采用倾斜长壁采煤法,有的矿井已全部采用倾斜长壁采煤法,如西山东曲矿、神华集团大柳塔矿等。多数矿井则根据地质条件分别在同一区域采用倾斜长壁采煤法,在另一个区域采用走向长壁采煤法,也有矿井再同一区域内 采用倾斜长壁和走向长壁相结合的布置方式。
1.1 仰斜开采与俯斜开采
倾斜长壁回采工作面按推进方向可分为倾斜开采和俯斜开采两种。一般情况下,在顶板比较稳定、煤质较硬、顶板淋水较大或煤层易自燃,需在采空区进行注浆时,宜采用仰斜开采;当煤层厚度和煤层倾角较大,煤质松软容易片帮或瓦斯含量较大时,宜采用俯斜开采。有时由于回风大巷位置不同,也影响采用仰斜或俯斜开采的选择,应通过技术经济分析比较后确定。对于倾角较小或近水平煤层、进回风大巷并列布置、煤层条件又无特殊要求时,可采用仰斜开采和俯斜开采相结合的方式,采煤工作面均向大巷方向以后退式推进,即运输大巷以上部分采用俯斜开采,以下部分采用仰斜开采。这样,对于运输、通风、巷道维护均比较有利。
1.2 前进式、后退式和混合式回采顺序
根据倾斜长壁工作面的推进方向与主要运输巷道或主要水平大巷的相互位置关系,其回采方式可分为前进式、后退式和混合式三种。采煤工作面自大巷附近向上(下)部边界推进的,称为前进式回采,反之称为后退式回采,两者结合称为复式回采。前进式、后退式、往复式回采顺序及其优点比较与走向长壁采煤法基本相同。目前,我国采用后退式回采顺序。在薄及中厚煤层条件下,当上部边界设有总回风巷时,则为往复式回采创造了有利条件,这种布置方式既可以实现仰斜和俯斜开采相结合方式开采,又可以克服或减轻前进式回采的缺点,有利于工作面的搬迁。
1.3 单工作面回采与双工作面回采
倾斜长壁采煤法工作面可以采用单工作面布置可以采用对拉工作面布置。单工作面布置时,每个工作面有两条回采巷道。对拉工作面布置是两个工作面布置三条回采巷道,其中运输巷为两个工作面共用。由于工作面近似沿煤层走向呈水平状布置,不存在走向长壁时向下运煤和向上拉煤的问题,两个工作面可以等长布置。工作面风流不存在上行与下行问题,两个工作面的通风状况都同样良好。由于对拉工作面减少了一条运煤巷道和有关联络巷道,降低了巷道掘进工程量,节省了一套运输设备,相对来说生产比较集中。所以,顶板较好的薄及中厚煤层,特别是采用炮采和普通机械化采煤工艺时,一般采用对拉工作面可取得较好的技术经济效果。综采工作面开采强度大,不采用分带对拉布置形式。
1.4 生产系统
倾斜长壁采煤法取消了采(盘)区上(下)山,分带斜巷通过联络巷直接与运输大巷相连。运输系统中少了一个环节,但分带斜巷一般都很长,辅助运输比较困难。当前我国不少矿井根据运输能力和煤层倾角采用了多台小绞车串联和无极绳运输方式。这种辅助运输方式,人工操作劳动强度较大,事故也较多,与采煤和运煤机械化的水平不相适应,影响了倾斜长壁采煤法技术潜力的发挥和经济效益的进一步改进。当前在我国只有少数矿井根据条件分别试验和采用了单轨吊、卡轨车和无轨胶轮机车运输,这些较为先进的辅助运输设备,系统简单、运输量较大、远距较长且比较安全。为了提高效率,实现安全生产,应迅速提高辅助运输机械化水平,研制出适合我国国情的新型辅助运输设备。
1.5 倾斜长壁采煤法开采的缺点
倾斜巷道掘进的速度慢,工效低;支护速度慢,效果不是很理想;而且顶板压力显现规律不清。大巷装载点较多,当工作面单产低,同时生产的工作面数目较多时,且大巷采用矿车运煤时这一问题较为突出。当采煤工作面煤层起伏变化大时,在俯斜开采的工作面内积水不容易排泄出去;对于水文地质条件比较复杂,涌水量较大的矿井,在仰斜开采时,工作面下部必须布置泄水巷和排水设施,采空区容易积水。
2、优化倾斜长壁采煤法开采的措施
2.1 提高直接顶稳定性
由大倾角仰斜开采工作面的直接顶的受力状况可知,沿工作面推进方向,直接顶在基本顶作用力和自身重力合力的作用下,可以分解给支架的正压力和向老塘方向下滑力,造成工作面直接顶稳定性降低,顶板难以管理。因此我们采取以下顶板管理措施:(1)合理的支柱迎山角为沿工作面推进方向支柱迎向煤壁1～2。沿工作面倾斜方向,支柱垂直于顶底板。(2)铺矿用塑料顶网,铺网时上下网之间压边不少于200mm。(3)提高支柱的初撑力和工作阻力。
2.2 提高工作面支架的稳定性
工作面行人道两侧的两排支柱,使用联柱器用在支柱三用阀上端,棚棚连接,并始终处于紧固状态,使工作面支架连成整体。沿工作面走向每棚下好底梁,防止支柱因底炭下滑,造成失脚倒柱。
2.3 防止煤壁片帮
防止煤壁片帮可以采取以下措施:(1)使用超前棚。使用超前棚后,工作面支护能始终到煤壁,对煤壁侧的顶板能及时有效地进行支护,煤壁的伞也基本消除了,从而控制和防止了煤壁片帮。(2)及时支护。放炮后能时进行挑顶、挂梁、楔紧水平楔,腰好帮,铺好塑料顶网,并打上临时支柱,做到及时有效地支护顶板。
3、结语
总之,掌握仰斜开采和俯斜开采的矿山压力显现规律,是发展倾斜长壁开采技术的前提条件。倾斜长壁采煤法可以沿着煤层掘进,有可以保持固定方向,能使采煤工作面长度保持等长,从而减少了因工作面长度变化给生产带来的不利影响,对综合机械化采煤非常有利,有效的促进了矿井的安全生产。
参考文献
[1] 徐景贤,程云凤.倾斜长壁工作面的矿压显现特点[J].华北科技学院学报,2002,(4).
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