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急倾斜特厚易燃煤层长壁综放开采技术实践 ·107· 急倾斜特厚易燃煤层长壁综放开采技术实践 谢俊文上官科峰李德玺 刘昌平 (靖远煤业有限责任公司，甘肃白银730913) [摘要]靖煤公司王家山煤矿煤层赋存倾角大(平均45。)，厚度大(平均15．5m)，自然 发火期短(3～5个月)。在这种条件下实现长壁综放高效开采尚无先例。由甘肃省科技厅、煤 炭工业技术委员会立项重点研究攻关，经实践检验取得了显著成果，使该项技术成为拥有自 主知识产权，在国际上领先的采煤新技术。本文介绍了该项技术的创新点和关键技术以及理 论分析和实践检验。 ， [关键词]怠倾斜；长壁综放开采；核心技术 综采放顶煤在我国近水平、缓倾斜煤层中已获巨大成功，是矿井实现集约化生产的有效 途径，但是在急倾斜特厚易燃煤层的复杂条件下，应用长壁综放开采并实现高产高效尚未见 报道。我国厚煤层资源丰富，占总储量的44．8％，而急倾斜、倾角大的厚煤层占28．8％，其中 35。以上煤层占到17％，因而拓宽放顶煤应用领域和研究，对我国煤炭工业的发展具有特殊 的重要意义，也是当前亟待研究开发的重大共性关键技术。靖远煤业公司大胆探索，深入研 究，取得了显著成果，使该项技术成为拥有七项专利、具有自主知识产权、在国际上领先的采 煤新技术。研究成果和应用不仅对急倾斜厚煤层开采起着指导作用，而且对解决我国大量难 采煤层矿井实现安全生产和高产高效有着重要的意义。 1矿井概况 靖远煤业有限责任公司王家山煤矿，储量4．2亿t，井田面积25 kmz，主采煤层二、四两 ITI和14．79 层，平均厚度分别为13．98 m，煤层赋存为急倾斜(45。～72。)和倾斜(25。～45。) 煤层。矿井浅部(+1550 m水平以上)由五对设计井型为30万--45万t／a独立片盘斜井群 开拓，原设计生产能力180万t／a，实际最高年产127．9万t。矿井低瓦斯，煤尘具有爆炸性， 爆炸指数36．33％，自然发火期3～5个月，最短28d。开采方法以水平分段综采放顶煤开采 技术为主，回采工作面单产水平1．5万～2．0万t／(月·个)，是典型的小井群开采。为实现 矿井集约化生产，安全高效地开采急倾斜特厚易燃煤层，攻克适合该类煤层赋存条件的高效 开采方法和技术成为关键。 ～23 m，平均15．5ITI，普氏硬度系数1～1．5，煤层裂隙发育程度为2类。煤层基本顶为中粗 砂岩，厚度20．5 nl，泥质胶结；直接顶为3．8m厚的灰、深灰色泥岩，粉砂岩互层；伪顶为厚 度0．5m的深灰色高碳质泥岩；底板为17．5m厚的深灰色、灰绿色粗砂岩。工作面走向780 121，倾斜长115m，有大小断层四条。从首采工作面地质条件看，开采条件集倾角大、厚度大、 易燃等多种复杂性于一体，在这样的条件下实现长壁综放高效开采，技术难度大，要求高，是 ·108· 第二篇 煤矿开采工艺设备的选择与应用 国内外尚未解决的高难度课题。 2技术研究的开展 基于这些情况，急倾斜特厚易燃煤层长壁综放开采技术研究的基本思路是：从理论到实 践探索高效综放开采技术、装备技术、安全保障技术和探索先进的生产管理模式。采用相似 材料进行模拟实验、数值模拟计算、损伤力学理论等方面的研究，对基础技术进行全面研究， 确保“支架一围岩”系统的稳定性；进行机械设备的配套与研制，确保设备在急倾斜条件下的 适应性和支护的稳定性；通过现场监测，对矿压与顶煤运移规律、采煤工艺以及防灭火等安 全保障技术进一步深入研究，确保安全高效开采。 2．1关键技术问题 45。左右倾角煤层“支架一围岩”系统不稳定是公认的，开采设备要下滑；冒落顶煤(板) 沿倾斜呈不同的充填特征，增加了顶板活动的复杂性；随煤层倾角增大，支架顶梁上的破碎 顶煤易滑落，增加了控制顶煤(板)的难度。首采工作面顶煤为15．5m，而直接顶仅为3．8 m，所以较厚的基本顶(20．5m以上)更具危险性；综放工艺复杂，难度大，采煤工艺与工作 面顺利推进和提高回采率有着直接关系；防灭火、防治瓦斯、防尘成为安全保障的关键。 2．2开采方法技术基础研究