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[摘 要]急倾斜煤层开采方法一直是采矿技术中的难题，已经引起国家有关部门的重视。长期以来，人们对此作出了不懈的努力，并取得了可喜的进展。然而，由于急倾斜煤层开采条件的特殊性，开采方法仍然是这类矿井改善技术经济面貌的主要障碍。急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的4%，而南方地区80%的矿区赋存有急倾斜煤层。因此，关于急倾斜煤层开采方法的研究对我国煤炭工业的发展仍具有十分重要作用。几十年来，我国在研究和改进急倾斜煤层开采技术方面已作了大量的工作，取得一个又一个重大的技术成果，开采急倾斜煤层矿井的技术经济面貌也在不断得到改善。
[关键词]急倾斜煤层、柔性掩护支护、长壁机械化采煤方法
中图分类号：TU532 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0106-02
1 国内外急倾斜煤层开采方法的现状
1.1 国内急倾斜煤层开采方法的现状
目前，在国内类似条件下的急倾斜薄及中厚煤层，尤其是倾角大于60°的煤层，基本为炮采采煤工艺，较为成熟和广泛应用的采煤方法主要是伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤法。另外早期开采急倾斜煤层所采用台阶式（正台阶和倒台阶）、仓储式、小阶段爆破和长孔爆破等采煤方法，由于其劳动强度大、劳动效率低、技术经济指标差、安全不易保证，一些采煤方法已被淘汰或现已很少使用。
近年来，煤矿和科研单位加大了对急倾斜煤层采煤方法的研究，取得了一个又一个重大的技术成果，开采急倾斜煤层矿井的技术经济面貌也在不断得到改善，主要的技术成果如下：
一是已经研究出煤层倾角在60°以下的急倾斜煤层走向长壁综合机械化采煤法：四川华蓥山广能集团绿水洞煤矿的急倾斜综采机组适应最大倾角60°，一个采煤工作面平均月产达4.8万t，取得良好的经济效益和社会效益，正在向全国推广。
二是煤层倾角在60°以上的机采采煤工艺正在研究。天地科技股份有限公司成功研制了JBB-I型急倾斜薄煤层刨运综采机组成套装备[国家“十二五”科技支撑计划资助项目（2012BAK04B08），国家煤监局“四个一批”项目]，工作面生产系统简单，自动化程度高，节省人力。该机组由液压支架、刨运机、液压与电气控制系统及辅助系统构成，可用于煤层倾角35°～70°的走向长壁工作面。机组液压系统全部采用电液控制，在生产过程中工作面实现无人化操作，一方面利于安全生产，另一方面又能提高工作面生产效率。目前，该套机组在川煤集团攀煤公司太平煤矿井下急倾斜煤层工作面進行试验性回采，目前设备运行可靠，人均产量突出。
三是2012年由湘煤集团委托，湖南科技大学联合湘潭矿业有限责任公司共同对急倾斜煤层的机械化开采技术与装备进行研究，在检索了国内外的相关先进技术和经验，调研了国内从事急倾斜煤层开采的相关先进企业的基础上，创立了急倾斜煤层柔性掩护支架支护伪斜长臂机械化采煤方案，研发了爬底式急倾斜煤层俯式采煤机，设计了相关采煤工艺，于2013年4月在湘潭矿业有限责任公司一矿81131（-775m水平东六石门）采区进行了试验运行，获得了成功，试验工作面为该矿81131（-775m水平东六石门）工作面，煤层厚度1.8m，煤层倾角73°，工作面长度140m，柔性掩护支架内宽度1.6m，架高1.62m，工作面伪斜布置，倾角28°，在试验过程中，采煤机进行割煤作业，效率明显提高，采煤机以1.2m/min工作速度行进，煤的容重1.2t/m3，单机器的割煤效率为31t/h，是风镐采煤的20倍以上；工作面斜长140m，完成一次进刀时间约2h，每班完成一次进刀，完成产量约170t/班，日产量达500t以上；针对不同采区条件、煤层硬度可实现不同割煤效率，日产可控范围在500～1000t；试验的成功，充分说明了该煤矿急倾斜煤层采煤机在实现伪倾斜柔性掩护支架下机械化具有较好的可行性。目前该技术已申报国家煤矿安监局科技装备司煤矿安全先进适用技术，正在贵州遵义兴安煤矿、重庆南川龙腾煤矿和湖南攸县等地准备试点推广，并由新疆煤炭设计研究院有限责任公司和湖南科技大学先进矿山装备教育部工程研究中心、煤矿安全开采技术湖南省重点实验室共同承担，在新疆拜城天辰矿业有限公司齐克勒克一号井进行工业性试采。
1.2 国外急倾斜煤层开采方法的现状
急倾斜煤层机械化开采不但在国内是一个难题，在世界范围内也没有十分成功有效的采煤方法。虽然国外也提出一些较好的急倾斜煤层机械化采煤方法，如俄罗斯提出的遥控钻机采煤法、长型气垛与刨运机配套的采煤方法；乌克兰提出的刮斗刨采煤方法、沿倾向推进的刨运机组采煤法；国内引进的西班牙机组、以及钢丝锯采煤法等。以上这些采煤方法，有的仅经过工业性试验，未达到推广应用的程度；有的还在试验阶段，有的仅是规划和设想，离真正工业性试验及生产还有一定的距离。
2 急倾斜煤层开采方法的发展趋势
我国南方矿区和新疆部分矿区，急倾斜煤层的厚度大部分在10m以下、倾角60°以上的以薄及中厚煤层居多，并且赋存条件复杂。这些每层的开采方法种类繁多，当前以走向长壁柔性掩护支架爆破落煤采煤方法较为常用，该采煤法与机械化采煤工艺相比，存在工人劳动强度大、生产效率低、安全性相对较差等问题。由此可见，我国急倾斜煤层开采的总体趋势为把缓倾斜每层的回采工艺引入急倾斜煤层中，实现薄及中厚煤层的机械化开采。所以，研究新的急倾斜煤层，尤其是煤层倾角60°以上煤层的开采工艺和研发配套机械化开采设备将显得更为迫切。
3 采煤方法的选择
3.1 采煤方法比选
由于急倾斜煤层开采条件的特殊性，开采方法是这类矿井改善技术经济面貌的主要障碍。早起开采急倾斜煤层采用台阶式、水平分层、斜切分层、仓储式、小台阶爆破等采煤方法，但由于其劳动强度大、劳动效率低、坑木消耗大、技术经济指标差、安全不易保证，现以很少使用，部分虽在应用，但因条件要求苛刻，不易实现机械化，使用范围受限，所以在急倾斜煤层的开采中不宜选用。目前，急倾斜煤层采煤方法应用较广的主要有水平分段放顶煤采煤法、走向长壁伪倾斜柔性掩护支架采煤法。这三种采煤方法使用条件如下： 急倾斜煤层水平分段放顶煤采煤法：水平分段放顶煤适用于煤层倾角大于45°、煤层厚度大于20m、开采范围内无较大断层等地质条件简单的煤层。
急倾斜煤层走向长壁综合机械化采煤法：目前一般适用于煤层倾角小于60°的薄及中厚煤层。
伪倾斜柔性掩护支架采煤法：伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用于煤层倾角大于60°的薄及中厚煤层，适用范围广，该采煤方法以成为我国开采急倾斜薄及中厚煤层的一种主要采煤方法，在淮南、开滦。徐州、四川天府、中梁山等矿区得到广泛推广及发展。
综合上述三种采煤方法的使用条件，仅有伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用于煤层倾角大于60°的薄及中厚煤层。
3.2 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的缺陷
由于煤层倾角大，地质条件变化等因素的影响，急倾斜煤层机械化发展缓慢，目前，急倾斜柔性掩护支架采煤方法仍然以爆破落煤为主，机械化程度不高，采煤工艺落后等诸多缺点：
（1）柔性掩护支架爆破落煤方法须经过打眼、放炮，工作面工作条件差，人员配备较多。
（2）打眼、放炮震动对工作面掩护支架稳定性影响较大，煤层条件较差时，安全性较差。
（3）采煤工序复杂，材料消耗量较大，劳动强度大，工作面生产能力较低。
3.3 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的改进
针对伪倾斜柔性掩护支架采煤法的诸多缺点，湖南科技大学研发出急倾斜煤层俯视采煤机，提高了伪倾斜柔性掩护支架采煤法的机械化程度。
伪倾斜柔性掩护支架机械化采煤工艺与传统的伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤工艺主要区别在于工作面落煤方式的不同，伪倾斜柔性掩护支架机械化采煤工艺工作面采用机械割煤，减少人员在工作面的工作时间，改善了工作面作业环境，降低了材料消耗量，同时提高了工作面生产的安全性，最显著的优点是提高了工作面生产能力。因为伪倾斜头型掩护支架机械化采煤工艺的应用在为煤矿企业带来较大的经济效益的时间，也可带来明显的社会效益。
参考文献
[1] 《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2006年11月第1版.
[2] 黄靖龙博士/教授湖南科技大學（原湘潭矿院），先进矿山装备教育部工程研究中心《俯式采煤机说明书》.
作者简介
余光华（1977-），男，工程师，本科，主要从事煤矿行业管理工作。
程鲁晗（1986-），男，工程师，本科，主要从事煤矿安全监察工作
李国春（1984-），男，工程师，本科，主要从事煤矿设计与技术研究工作。
王鹏飞（1984-），男，工程师，本科，主要从事煤矿设计与技术研究工作。
侯红彦（1984-），女，助理工程师，本科，主要从事煤矿设计与技术研究工作。
[关键词]急倾斜煤层、柔性掩护支护、长壁机械化采煤方法
中图分类号：TU532 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0106-02
1 国内外急倾斜煤层开采方法的现状
1.1 国内急倾斜煤层开采方法的现状
目前，在国内类似条件下的急倾斜薄及中厚煤层，尤其是倾角大于60°的煤层，基本为炮采采煤工艺，较为成熟和广泛应用的采煤方法主要是伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤法。另外早期开采急倾斜煤层所采用台阶式（正台阶和倒台阶）、仓储式、小阶段爆破和长孔爆破等采煤方法，由于其劳动强度大、劳动效率低、技术经济指标差、安全不易保证，一些采煤方法已被淘汰或现已很少使用。
近年来，煤矿和科研单位加大了对急倾斜煤层采煤方法的研究，取得了一个又一个重大的技术成果，开采急倾斜煤层矿井的技术经济面貌也在不断得到改善，主要的技术成果如下：
一是已经研究出煤层倾角在60°以下的急倾斜煤层走向长壁综合机械化采煤法：四川华蓥山广能集团绿水洞煤矿的急倾斜综采机组适应最大倾角60°，一个采煤工作面平均月产达4.8万t，取得良好的经济效益和社会效益，正在向全国推广。
二是煤层倾角在60°以上的机采采煤工艺正在研究。天地科技股份有限公司成功研制了JBB-I型急倾斜薄煤层刨运综采机组成套装备[国家“十二五”科技支撑计划资助项目（2012BAK04B08），国家煤监局“四个一批”项目]，工作面生产系统简单，自动化程度高，节省人力。该机组由液压支架、刨运机、液压与电气控制系统及辅助系统构成，可用于煤层倾角35°～70°的走向长壁工作面。机组液压系统全部采用电液控制，在生产过程中工作面实现无人化操作，一方面利于安全生产，另一方面又能提高工作面生产效率。目前，该套机组在川煤集团攀煤公司太平煤矿井下急倾斜煤层工作面進行试验性回采，目前设备运行可靠，人均产量突出。
三是2012年由湘煤集团委托，湖南科技大学联合湘潭矿业有限责任公司共同对急倾斜煤层的机械化开采技术与装备进行研究，在检索了国内外的相关先进技术和经验，调研了国内从事急倾斜煤层开采的相关先进企业的基础上，创立了急倾斜煤层柔性掩护支架支护伪斜长臂机械化采煤方案，研发了爬底式急倾斜煤层俯式采煤机，设计了相关采煤工艺，于2013年4月在湘潭矿业有限责任公司一矿81131（-775m水平东六石门）采区进行了试验运行，获得了成功，试验工作面为该矿81131（-775m水平东六石门）工作面，煤层厚度1.8m，煤层倾角73°，工作面长度140m，柔性掩护支架内宽度1.6m，架高1.62m，工作面伪斜布置，倾角28°，在试验过程中，采煤机进行割煤作业，效率明显提高，采煤机以1.2m/min工作速度行进，煤的容重1.2t/m3，单机器的割煤效率为31t/h，是风镐采煤的20倍以上；工作面斜长140m，完成一次进刀时间约2h，每班完成一次进刀，完成产量约170t/班，日产量达500t以上；针对不同采区条件、煤层硬度可实现不同割煤效率，日产可控范围在500～1000t；试验的成功，充分说明了该煤矿急倾斜煤层采煤机在实现伪倾斜柔性掩护支架下机械化具有较好的可行性。目前该技术已申报国家煤矿安监局科技装备司煤矿安全先进适用技术，正在贵州遵义兴安煤矿、重庆南川龙腾煤矿和湖南攸县等地准备试点推广，并由新疆煤炭设计研究院有限责任公司和湖南科技大学先进矿山装备教育部工程研究中心、煤矿安全开采技术湖南省重点实验室共同承担，在新疆拜城天辰矿业有限公司齐克勒克一号井进行工业性试采。
1.2 国外急倾斜煤层开采方法的现状
急倾斜煤层机械化开采不但在国内是一个难题，在世界范围内也没有十分成功有效的采煤方法。虽然国外也提出一些较好的急倾斜煤层机械化采煤方法，如俄罗斯提出的遥控钻机采煤法、长型气垛与刨运机配套的采煤方法；乌克兰提出的刮斗刨采煤方法、沿倾向推进的刨运机组采煤法；国内引进的西班牙机组、以及钢丝锯采煤法等。以上这些采煤方法，有的仅经过工业性试验，未达到推广应用的程度；有的还在试验阶段，有的仅是规划和设想，离真正工业性试验及生产还有一定的距离。
2 急倾斜煤层开采方法的发展趋势
我国南方矿区和新疆部分矿区，急倾斜煤层的厚度大部分在10m以下、倾角60°以上的以薄及中厚煤层居多，并且赋存条件复杂。这些每层的开采方法种类繁多，当前以走向长壁柔性掩护支架爆破落煤采煤方法较为常用，该采煤法与机械化采煤工艺相比，存在工人劳动强度大、生产效率低、安全性相对较差等问题。由此可见，我国急倾斜煤层开采的总体趋势为把缓倾斜每层的回采工艺引入急倾斜煤层中，实现薄及中厚煤层的机械化开采。所以，研究新的急倾斜煤层，尤其是煤层倾角60°以上煤层的开采工艺和研发配套机械化开采设备将显得更为迫切。
3 采煤方法的选择
3.1 采煤方法比选
由于急倾斜煤层开采条件的特殊性，开采方法是这类矿井改善技术经济面貌的主要障碍。早起开采急倾斜煤层采用台阶式、水平分层、斜切分层、仓储式、小台阶爆破等采煤方法，但由于其劳动强度大、劳动效率低、坑木消耗大、技术经济指标差、安全不易保证，现以很少使用，部分虽在应用，但因条件要求苛刻，不易实现机械化，使用范围受限，所以在急倾斜煤层的开采中不宜选用。目前，急倾斜煤层采煤方法应用较广的主要有水平分段放顶煤采煤法、走向长壁伪倾斜柔性掩护支架采煤法。这三种采煤方法使用条件如下： 急倾斜煤层水平分段放顶煤采煤法：水平分段放顶煤适用于煤层倾角大于45°、煤层厚度大于20m、开采范围内无较大断层等地质条件简单的煤层。
急倾斜煤层走向长壁综合机械化采煤法：目前一般适用于煤层倾角小于60°的薄及中厚煤层。
伪倾斜柔性掩护支架采煤法：伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用于煤层倾角大于60°的薄及中厚煤层，适用范围广，该采煤方法以成为我国开采急倾斜薄及中厚煤层的一种主要采煤方法，在淮南、开滦。徐州、四川天府、中梁山等矿区得到广泛推广及发展。
综合上述三种采煤方法的使用条件，仅有伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用于煤层倾角大于60°的薄及中厚煤层。
3.2 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的缺陷
由于煤层倾角大，地质条件变化等因素的影响，急倾斜煤层机械化发展缓慢，目前，急倾斜柔性掩护支架采煤方法仍然以爆破落煤为主，机械化程度不高，采煤工艺落后等诸多缺点：
（1）柔性掩护支架爆破落煤方法须经过打眼、放炮，工作面工作条件差，人员配备较多。
（2）打眼、放炮震动对工作面掩护支架稳定性影响较大，煤层条件较差时，安全性较差。
（3）采煤工序复杂，材料消耗量较大，劳动强度大，工作面生产能力较低。
3.3 伪倾斜柔性掩护支架采煤法的改进
针对伪倾斜柔性掩护支架采煤法的诸多缺点，湖南科技大学研发出急倾斜煤层俯视采煤机，提高了伪倾斜柔性掩护支架采煤法的机械化程度。
伪倾斜柔性掩护支架机械化采煤工艺与传统的伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤工艺主要区别在于工作面落煤方式的不同，伪倾斜柔性掩护支架机械化采煤工艺工作面采用机械割煤，减少人员在工作面的工作时间，改善了工作面作业环境，降低了材料消耗量，同时提高了工作面生产的安全性，最显著的优点是提高了工作面生产能力。因为伪倾斜头型掩护支架机械化采煤工艺的应用在为煤矿企业带来较大的经济效益的时间，也可带来明显的社会效益。
参考文献
[1] 《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2006年11月第1版.
[2] 黄靖龙博士/教授湖南科技大學（原湘潭矿院），先进矿山装备教育部工程研究中心《俯式采煤机说明书》.
作者简介
余光华（1977-），男，工程师，本科，主要从事煤矿行业管理工作。
程鲁晗（1986-），男，工程师，本科，主要从事煤矿安全监察工作
李国春（1984-），男，工程师，本科，主要从事煤矿设计与技术研究工作。
王鹏飞（1984-），男，工程师，本科，主要从事煤矿设计与技术研究工作。
侯红彦（1984-），女，助理工程师，本科，主要从事煤矿设计与技术研究工作。