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摘要：急倾斜薄煤层开采难度大，如果实际开采过程中采用的方法不合理，势必会引起各种问题。下面，在概述急倾斜薄煤层特点基础上，明确了急倾斜薄煤层开采问题，最终依据实例针对深孔预裂采煤方法的具体应用情况进行探讨，目的就是确保急倾斜薄煤层开采可以顺利进行，提高经济效益。

关键词：急倾斜薄煤层；深孔预裂；地形地貌；顶板顶煤

煤矿开采过程中，为了确保煤矿开采顺利，要从实际情况入手，淘汰落后采煤工艺。实际开采期间，要依据急倾斜薄煤层情况，针对深孔预裂轻型支架放顶煤工艺进行分析，采用该项工艺时，要邀请专家针对采煤工艺的应用情况进行论证，而且在具体开采时，要做好相应控制，确保开采顺利、安全、稳定。

1 急倾斜薄煤层的特点

1.1 地质构造复杂

通常来说，急倾斜薄煤层都是经过剧烈地质变动产生的，地质构造情况复杂，而且稳定性差，因此，在后续开采时，经济指标和技术指标都偏低。

1.2 开采作业受技术约束

急倾斜薄煤层与缓倾斜薄煤层不同，适合应用后者的机械不一定适合应用在前者，因此，在实际开采时，工作人员要依据具体情况，选择相应的技术设备，而且要对机械和设备是否符合开采要求进行论证，只有通过论证，确保技术与设备符合要求后，才能正式投入使用，确保煤矿开采的安全性[1]。

1.3‌开采难度大‌

急倾斜薄煤层与一般煤层不同，其倾斜角大，开展采煤作业时，煤块将会自动发生下滑现象，这简化了开采作业过程中，工作面装运工作，但是在实际作业期间，下滑的煤块容易冲到支架，这不仅会导致开采作业无法顺利进行，而且可能会导致工作人员被砸伤，存在严重安全隐患[2]。除此之外，急倾斜薄煤层的顶板压力作用在煤柱后支架上的分力相对较小，而沿倾斜作用分力大，这会导致支架稳定性无法满足使用要求，这提高了开采作业期间，支护作业和回采难度[3]。

1.4‌安全风险高‌

工作面运料、行人、支护各项工作在处理，都会遇到各种问题，难度大，这也加大了采煤作业开展时，采煤机械化推进难度。同时，工作人员在开展急倾斜薄煤层采煤作业时，需要明确上下煤层的具体开采顺序，以及相互之间可能产生的影响，做好相应控制作业，只有这样才能确保后续开采顺利、安全[4]。

2急倾斜薄煤层开采的问题

急倾斜薄煤层开采是一项难度较大的工作，该项工作得到了相关工作人员的重视。不同地区的煤矿虽然地质赋存条件会有所差异，但是在实际开采过程中采取的方法会存在相似之处，在开采过程中，一旦出现各种问题，会降低开采效率，这对煤炭行业发展会造成一定制约。从以上大量急倾斜薄煤层开采经验来看，存在的问题如图1所示，

（1）煤炭损失率高

急倾斜薄煤层开采过程中，煤炭损失率对煤矿开采的经济效益会造成直接影响，其制约各种开采方式在急倾斜薄煤层中的应用与推广，这也是相关工作人员在实际作业过程中需要重点探讨的一项内容。受急倾斜薄煤层地质成因影响，实际开采过程中，地质条件相对较差[5]。同时因为存在裂隙断裂层影响，这会大幅度提高开采过程中煤炭损失率，提高含矸率增高，从而在实际开采期间，会浪费大量人力、物力，这一方面会降低经济效益，另一方面也会导致开采过程中，煤矿系统平衡被打破，而且会致使工作面在服务期间存在安全隐患和风险，缩短煤矿寿命[6]。

（2）巷道掘进率加大

急倾斜薄煤层开采过程中分阶段开采是常用的开采方式，从实际情况来看，这一开采方式在具体应用过程中存在优点，也存在不足。具体开采过程中，为了发挥出分段的作用，需要增加巷道掘进量，这一方面会加大掘进和维护巷道费用，另一方面也会加大作业面与通风量。考虑采煤工作面自身具有一个单独系统，实际开采过程中，为了确保最终形成的系统在运行时能够保持稳定，采取分段方式开采，要加设巷道，将不同系统整合一起，这就使掘进率增大，从而降低了经济效益[7]。

（3）管理难度加大

在急倾斜薄煤层开采期间，如果采用常规方法开展开采作业，势必会导致建设的通风系统较复杂，具体开采期间，通风出现问题的几率会大幅度提高，特别是在一些瓦斯粉尘含量较高的矿井中，工作面安全性会大幅度降低，情况严重时会威胁一线作业人员的人身安全。同时，受巷道掘进率加大影响，需要投入大量人力物力开展该项工作，这也会导致工作人员的劳动强度加大，工作量增加，在这一情况下，煤矿开采期间，管理作业量会增多，难度也会加大[8]。因此，针对急倾斜薄煤层情况，工作人员需要全面分析急倾斜薄煤层所在区域的煤层构造和地质情况，选择一种最佳方式，完成后续开采作业，而且在这一过程中，要加强对开采方式可行性、安全性、经济性的论证，为急倾斜薄煤层开采提供强有力的支持，保证开采过程中不会出现问题。

3 煤矿具体情况

某煤矿地层走向北东，倾向北西，倾角一般在65°～85°，浅部地层有直立倒转现象；整体呈一次级复式向斜构造（箕衣山背向斜），断层及次级褶曲比较发育。矿区范围内低山丘陵剥蚀型地貌，地形较复杂，植被茂盛，复杂的地形加大了开采难度，为了确保整个开采作业顺利完成，具体开采时，要严格遵循以下规定：

（1）矿井开采第一次采用深孔预裂放顶煤开采，或者将此开采方法应用在煤层赋存变化较大区域，此时工作人员要严格依据煤矿所在区域的顶板、煤层、瓦斯情况，针对开采时可能出现的各种危险性进行论证，做好相应设计工作，各项内容都要由煤矿企业安全管理人员和相关专家进行论证，从而保证后续开采符合设计要求。

（2）工作人员要全面分析煤层开采技术条件和深孔预裂放顶煤开采作业采用工艺的具体特点，做好相应统计与分析工作，依据分析结果制定针对性防尘、防瓦斯、防水、顶板支护等多项安全技术，完成设计后，需要对制定的安全技术是否合理进行验证，只有通过验证，确定安全技术合理后，才能投入使用，不得采用不符合要求的安全技术进行防护，以免在日后开采时，发生安全事故。

（3）针对深孔预裂放顶煤工作面来说，在进行初采过程中，工作人员要依据实际需求，制定相应的顶板管理方式，针对放顶煤工作面进行管理，从而保证在开采过程中的效率和安全。

（4）如果在开采过程中遇到坚硬顶煤或坚硬顶板，应当采取预裂爆破方式处理，该项作业应当在工作面未采动区开展，而且要依据实际情况制定一套具有针对性的安全技术，做好相应保护工作。严禁在工作面内采用炸药爆破方法处理未冒 落顶煤、顶板及大块煤（矸）。

（5）严禁单体支柱放顶煤。采用单体支柱放顶煤时，不论其采用何种组合方式，由于其整体性较差，在顶煤放出的同时，支柱上方压力一旦减压将会失稳倒柱，造成大面积顶板垮落， 严重危及工作面安全生产。

（6）在实际开采时，存在以下任意一种情形时，都不得采用放顶煤开采：第一，急倾斜水平分段放顶煤采放比超过1：8。第二，开采工作面存在坚硬顶板、坚硬煤不易冒落，而且采取措施后冒性差情况并未得到改善，顶板垮落填充采空区高度并未达到采放煤高度。第三，工作面或采区采出率与矿井的实际设计规范相比存在一定差距。第四，采取放顶煤开采方式完成开采作业，采矿区开采后可能与地表水、老密积水和强含水层导通，这一情况的出现，可能会发生安全问题。第五，放顶煤开采后，可能沟通火区。

4预裂轻型液压支架放顶煤工艺

4.1处理坚硬顶板顶煤

坚硬顶板或坚硬顶煤容易出现大面积悬顶情况，如果在开采过程中出现上述情况，不会对放顶煤造成不良影响，而且大面积空顶在开采中可能会导致顶板发生突然垮落现象，这会对工作面开采的安全性会造成不良影响。可见，工作人员要采取弱化方式处理坚硬顶板或坚硬顶煤。目前处理坚硬顶板或坚硬顶煤时，常用的方式就是预裂爆破方式，该方式指的就是在放顶煤工作面煤壁前并未遭受扰动影响时，开展顶板、顶煤弱化爆破工作。从实际情况来看，由于煤矿所在区域条件特殊，开采期间安全风险大，面对这一情况，要采取的针对性安全措施，完成相应处理工作，保证煤矿开采稳定、安全。在工作面不得利用炸药爆处理未冒落顶煤、大煤块、顶板等区域，目的就是为了避免破碎煤矸中涌出大量瓦斯涌，发生积聚，遇到火焰引起爆炸，或者致使大量浮煤发生自燃。

4.2 论证煤层可放性

该煤矿可开采的煤层分别为12、14、15、17、18、19煤层，通过对各个煤层的整体情况可以确定，煤层平均厚度在0.75-0.78m，所有煤层的顶底板都较好。14煤层区域的煤层厚度变化较大，煤层呈串珠状，其余煤层都呈藕节状，前者为不稳定煤层的第二种情况，其余煤层都为不稳定煤层的第一种情况。工作人员通过对可开采的煤层情况进行分析可以确定，除了14煤层区域的煤质相对较硬之外，其余煤层都为软煤层，可放性良好。

4.3论证放顶煤工艺

该煤矿开采过程中，依据煤矿的具体情况，拟采用急倾斜薄煤层深孔超前预裂轻型液压支架放顶煤工艺。工作面形成后，首先将液压支架（如图2所示）安装在放煤口处，通过对安装的液压支架进行应用，控制放煤量。在液压支架前，采用单体液压支柱在上、下巷架设一个长度为20m的超前支护，一组支护由一根π型梁和两根单体组成，排间距为1m。无人上工作面切眼作业，工作面不支护。初次放煤时，拆掉放煤口处支护材料，形成一个600mm宽的放煤口，伸出液压支架放煤板，遮挡住放煤口。施工一组炮眼放炮将煤体预裂后，放煤人员操作液压支架，通过调节放煤板控制放煤量（避免风巷堵塞），耙装机装煤，矿车运输。一个放煤口全部放煤完成后，用支护材料将放煤口进行封堵牢固，再将超前支护移至下一个放煤口外打好，支架通过推拉千斤顶移动至下个放煤口处进行放煤。两个放煤口间距为5m，两个放煤口之间留设一个约5m的三角煤柱，依次放煤。

工作面上、下通风巷位于采面末端，沿煤布置。净高0.8m（根据煤层变化确定高度），净宽2m，断面积1.6m2。因通风巷顶、底板为沙岩，故采用打点柱对煤层两帮进行背帮支护。

煤矿开采过程中，放煤工作人员放煤作业在液压支架掩护下开展，这不仅提高了煤矿开采效率，而且能够保证开采安全，确保在开展期间，不会发生安全问题。从该项工艺的实际应用情况来看，其符合《煤矿安全规程》中各项要求，作业采用的工艺可靠，效益高，因此，采用该项工艺是可行的。

4.4论证设备选型配套

依据工作面的具体情况，配置液压支架一架，耙装机一台，乳化液泵一套，单体液压支柱100棵，通过对设备的选型进行论证，符合工作面开采要求。

4.5论证安全保障

（1）瓦斯

通过对本煤矿的开采情况进行分析可以确定，煤矿开采期间，绝对瓦斯涌出量为0.94m3/min，相对瓦斯涌出量为5.30m3/t，其是一个低瓦斯矿井，在对其开采时，要以该标准进行分析，制定相应保护措施。

（2）煤尘危险性

通过对该矿井中的煤层情况进行分析可以确定，矿井煤层为无煤尘爆炸危险性，而且所有煤层都为不宜自燃煤层，开采作业相对稳定。

（3）冲击地压

通过对该煤矿进行调查可以明确，该煤矿不存在冲击地压危害，工作人员在实际问题分析期间，结合该煤矿其他采煤工作面的开采情况进行，并不存在冲击地压。

（4）顶板

工作面切眼在处理时，综合考虑处理效果和经济效益，可以采用木材支护进行，而对于煤矿开采中顶板，在管理时采取全部跨落法，为了控制好顶板，下巷每间隔5m要设置一个保安煤柱。工作人员将一台液压支架放在工作面，将单体液压支柱安装在放煤口前20m区域，通过对其进行应用，保证后续深孔爆破预裂作业开展稳定、安全，而且在实际作业期间，顶板管理符合作业要求。

（5）防治水

通过对该矿井水文地质情况进行分析可以发现，正常涌水量180m3/h，最大涌水470m3/h时，水源主要来自裂隙水、雨水、老窑水。针对该矿井，为了保证开采顺利，做好防治水作业，依据矿井情况，将其划分为“三区四线”，而且要依据规定，科学布置整个作业面。矿井现有的22142和22122采煤工作面并未出现积水。经过对该矿井实际开采时采用的采煤工艺进行论证，可以确定整个采煤作业开展并未受水害影响。

5 结语：

总而言之，急倾斜薄煤层开采是一项复杂且对技术要求较高的工作，如果在实际开采过程中，采用的方法不合理，或者未做好相应控制，不仅会降低开采效率，而且在开采过程中可能会出现安全问题，造成巨大经济损失，以及人员伤亡。可见，工作人员必须依据煤矿情况，采取合理技术开采，而深孔预裂采煤方法就是其中十分重要的一种，工作人员采用该方法开展急倾斜薄煤层开采作业时，不仅要注重对技术应用的探讨，而且要总结工作经验，提高开采效率，保证开采的安全性。

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作者简介：唐春辉（1986.7）男，土家族，湖南省，工程师，从事煤矿生产技术工作