「能源化工」急倾斜煤层综采放顶煤工艺优化

　　随着矿井浅部资源和相对容易开采资源的开采殆尽，对深部急倾斜煤层开采工艺进行优化非常关键。一般情况下，急倾斜特厚煤层开采均采用水平分层（或分段）综采放顶煤开采，针对目前煤炭行业整体效益低位运行、矿井产能低，生产成本高的实际情况，通过对急倾斜煤层综采放顶煤工艺进行优化，可达到降本增效的目的，对生产有着非常重要的意义。

　　王家山煤矿一号井设计年生产能力90万t，目前已形成一井两区、一区一面的生产格局。井田内主采煤层二层，2#煤，走向247°~253°，倾向东南，倾角57°~62°，煤层厚度15.4~43.2m，平均厚度30m。4#煤，走向230°~275°，倾向SE，倾角45°~66°，煤层厚度8~15m,平均厚度14.79m。煤层均呈单斜构造，煤层顶底板起伏变化较大，煤层赋存不稳定；煤层结构较简单，多为单一结构或含1~2层夹矸，黑色，具有沥青光泽，以半亮煤为主，半暗煤次之，多为沫状，结块率不高，属低硫、低灰、发热较高的优质动力用煤。煤层容易垮落，属于易燃煤层。属于低瓦斯矿井，属冲击地压矿井（中等冲击）。

　　目前，采用水平分段综采放顶煤采煤，两个采区各布置一个回采面进行回采，段高20~22m，面长20~28m，采煤机割煤高度2.6~2.8m，放顶煤高度17~19m，采放比1:7.3，工作面单产2.3~3.3万t之间，年产量50万t左右，矿井（目前采深500m）进入深部开采，二级提升运输，生产成本较高，优化采煤工艺，提升矿井产能的意义十分重要。

　　（1）道布置回风顺槽沿顶板布置，运输顺槽沿底板布置，局部破底板施工，开切眼垂直煤层走向布置，弱化巷在距工作面顶部以上垂高15m处左右沿顶板布置，通过弱化巷提前对上部煤体进行弱化处理，同时将工作面倾角调整为+14″左右，可将工作面斜长增加3~5m。工作面优化布置的剖面图如图1所示。

　　（2）巷道断面形状设计为三心拱形或半圆拱形；全断面采用B500Φ22×2600高强度螺纹钢锚杆，配合高强锚索进行联合支护。

　　（3）将段高设计为30~36m，采煤机的割煤高度设计为3.5~4.0m，采放比设计7.5~8，符合《煤矿安全规程》第115条之规定。

　　（4）为了提高煤炭资源的回收率和防治冲击地压，在工作面回风顺槽垂直顶板布置25~30m长的切顶爆破、煤体爆破孔进行顶煤弱化，并且在运输顺槽、弱化巷内布置底板三角煤弱化孔和切顶孔，然后在煤体爆破孔内进行高压注水。

　　（5）根据设计对工作面现有的支架设备进行重新设计配套，使用可以放顶煤的端头支架，提高顶煤回收率。

　　（6）将采煤机的截割深度设计为0.8~1m，可将工作面的循环进度增大至0.8~1m，每班2个刀，按照“两采一准”的作业方式，日进度3~4m，月推进度50~80m。

　　（1）巷道布置上可以将原来的两个分层合并为一个分层进行回采，回采巷道由原来的4条减少为3条，且弱化巷断面也相应变小；采区每个阶段的分层石门可以取掉。

　　（2）巷道支护采用高强度螺纹钢配合高强锚索联合支护，提高了巷道的承载力，降低巷道失修率；同时满足了冲击地压矿井强支护的要求，提高了巷道的抗灾能力。

　　（3）通过增加工作面的回采段高，增大循环进度，加快工作推采进度，工作面单产提高了1倍（3.9~7万吨/月·个），年产量可达100万t左右，降低了万吨掘进率和生产成本。

　　（4）当煤层倾角在45°以上时，底板有着较大的三角煤剩余量，影响到整个煤炭资源的采出率。在本次开采时，为了较好地解决这个问题，提前在运输顺槽底板侧布置肩形孔进行煤体松动爆破，高压注水等措施进行弱化处理，下端头使用可放顶煤的端头支架，最大限度提高顶煤及底板三角煤的回收率。将三角煤有效回收，也在一定程度上解决了因为三角煤的存在，而导致采空区自然发火率较高的问题。从现场施工情况来看，回采率达到85%以上，取得了较好的回收效果。

　　（5）通过对煤体、顶板预裂松动爆理，改变了煤岩体的物理结构，使顶板应力向深部转移，有效减少了围岩能量积集频次，有效防治了冲击地压灾害，实现了矿井安全生产。

　　进一步做好急倾斜煤层综放开采工艺优化工作，对提升煤炭资源回收率，推动煤炭行业健康可持续发展有着非常重要的作用。从当前急倾斜煤层综放开采实践来看，在很多方面还有着较大的提升空间。因此，在进行急倾斜煤层综放开采时，需充分考虑煤炭资源的回收率、开采成本、安全性等因素，结合急倾斜煤层综放开采技术和本矿区煤层的地质条件，对各项开采参数进行优化，从而更好地提高煤炭资源的采出率，更好地确保急倾斜煤层综放开采的安全性，为急倾斜煤层的安全开采积累丰富经验。