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摘要：新疆地区地质构造复杂，急倾斜煤层所占比重较大，目前普遍认为比较适合这种煤层的采煤方法只有走向长壁伪倾斜柔性掩护支架采煤法，但众所周知，此采煤法有劳动强度大、单耗高、产量低、作业环境条件差、支架适应煤层厚度变化能力差等诸多缺点。在新疆地区具有一定的代表性，分析苏杭河煤矿为代表的这类煤层采用水力采煤法的可行性。结合苏杭河煤矿实际特点探讨水力开采急倾斜煤层群如何布置采区上山及工作面巷道。水力采煤法为新疆急倾斜煤层开采提供出了一条新的思路。
关键词：水力采煤；急倾斜；煤层群；新疆
1.前言
新疆地处欧亚大陆腹地，矿产资源丰富，地质构造复杂，在全球构造带中处于古亚洲构造域的核心，是连接欧亚大陆构造带之枢纽，各种地质构造现象丰富多彩。在大的地质条件背景下，新疆地区急倾斜煤层相对其它地区比例高出很多，目前新疆开采急倾斜煤层主要采用柔性掩护支架采煤法和水平分层综采放顶煤采煤法。对于8m以下薄煤层，水平分层综采放顶煤比较困难，柔性掩护支架采煤法利用炮采工艺，工作环境差，因此提出水力采煤法开采新疆急倾斜煤层进行探讨。苏杭河煤矿为急倾斜煤层群，在新疆地区具有一定的代表性，以苏杭河地质条件为例进行分析研究水力采煤法开采新疆急倾斜煤层。
2.地质构造
苏杭河煤矿井田地层属南天山地层区—拜城地层小区及哈里克套小区，主要出露中新生代地层，沉积了厚达万余米的碎屑岩及含煤建造，总体呈楔形状嵌入古生代地层中，其中中新生代地层，主要以侏罗系、三叠系为主。井田总体为一向南倾斜的单斜构造。岩层走向110°～120°之间，倾向平均202°，变化不大；岩层倾角在55°～68°之间，平均61°。
3.煤质
井田内有可采、局部可采的煤层共5层，编号依次为Ⅳ1煤层、Ⅳ7煤层、Ⅳ11煤层、Ⅳ13煤层、Ⅳ14煤层。煤质牌号24JM、25JM，煤炭具有低水份、特低～低灰份、高挥发份、高发热量、特低硫、特低～低磷、高粘结性、低～高熔灰份等特点，可作为良好的炼焦基础煤、炼焦配煤、炼油用煤及工业、动力用煤。
4.水力采煤法的可行性
每一种采煤方法都有其适应条件，水力采煤法也不例外，下面针对苏杭河煤矿的煤层地质条件对水力采煤法可行性进行分析：
4.1煤层条件。水采适应煤层倾角为6°～90°，该矿煤层倾角57°～63°，平均61°，比较稳定，
适合水力采煤，与其条件类似的通化、南票和北票矿区单枪生产能力在30～50万t/a；除Ⅳ7层平均厚度小于1m外，其他4层煤平均厚度均大于1.5m，煤层厚度虽然偏薄，但由于是煤层群开采可以弥补煤厚薄的不足；水力采煤法会使煤炭水分大大增加，对动力煤的销售影响较大，本矿煤质为主焦煤，回采后直接进入选煤厂，不存在水采后水分高对售价的影响。
通过对Ⅳ7和Ⅳ13层采样用捣碎法测定，普氏硬度系数f值为0.45～0.6，属于软煤层，从目前水
力落煤技术水平分析，这样的煤层硬度是进行水力开采的理想硬度，落煤较容易。
4.2地质条件。煤层顶、底板条件较好，均为中砂岩或细砂岩，这不但有利于提高回采率，还
有利于巷道的掘进与支护；井田构造较简单，总体为向南倾斜的单斜构造，岩层倾向南，井田内尚未发现较大的断层存在。
4.3煤层自燃。井田内各煤层干煤吸氧量均在0.4-0.7cm3/g之间，均属Ⅱ类自燃煤层。根据多
年的实践，水力采煤可延长自燃发火期并减少自燃发火的几率。原因是：水采冲采过程中湿润了煤壁和围岩，老塘内浮煤少，留下的是大块矸石和块煤，延长了氧化时间。另外，水采一次采全高，工作面推进快，这些对减少自燃发火都是有利的。开采过程中加强采空区管理，及时封闭，必要时可采取注氮措施。
4.4外部条件。
水力采煤一定离不开水，目前水力采煤全部实现水的闭路循环，水采消耗水量
只是煤炭带走的水分和井下损失的部分水分，大约占采煤量的20%。苏杭河煤矿生产能力为45万t/a，每天产煤1364t，水采耗水量约为273m3/d，矿井正常涌水量为579.47m3/d，满足水采用水要求；水力采煤落、运、提、脱四个环节全部通过电能转化完成，耗电量较高，特别是高压供水系统，单台高压泵功率1250kW，水采系统装机容量在2000kW以上，再加上其它系统电量，根据各矿井实际情况，装机量一般为3000kW～4000kW。该矿周边有四个大型变电站，能够满足用电要求。
5.井田开拓
苏杭河煤矿井田开拓方式为平硐-暗斜井开拓。工业场地地面地形自然标高+2040～+2050m之间，矿井第一水平为+2050m水平，为平硐开拓，主平硐长度404m，采用上山开采。在山体上+2020m水平布置回风平硐，用于本水平回风。主平硐由煤层顶板穿煤层到达Ⅳ14煤层，在Ⅳ14煤层中做运输大巷至采区。
6.采区布置
6.1采区上山。苏杭河煤矿可采区上山布置三条，分别为轨道上山、集中溜煤上山和专用回风上山。井田内煤层间距最大为Ⅳ7煤层与Ⅳ11煤层间距，为55.5m，最小为Ⅳ13煤层与Ⅳ14煤层间距，为12.7m。煤层间距较小，采用联合布置开采。为了减少岩巷工程，将巷道主要布置在煤层中。采区上山布置在采区走向中部，分两翼开采。考虑便于管理以及将来煤柱的回收，采区三条上山平行布置，角度定为15°。
三条上山布置，轨道上山布置在Ⅳ14煤层中，便于运输，轨道上山煤柱不影响上层煤的开采；将集中溜煤上山布置在Ⅳ11煤层中，可以减少溜煤距离及标高损失；由于Ⅳ7煤层薄，局部可采，因煤柱造成损失相对小，专用回风上山布置在Ⅳ7煤层中。
6.2工作面巷道布置。水力采煤方法主要分为倾斜短壁式采煤法（漏斗式采煤法）和走向短壁式采煤法（小阶段式采煤法），采用走向短壁式采煤法（小阶段式采煤法），即在区段溜煤石门和区段回风石门之间掘区段溜煤上山，后由区段溜煤上山开始，沿走向开掘坡度为6°溜煤顺槽，水枪布置在顺槽中，后退回采其上帮的煤垛。
6.3开采顺序及区段高。开采急倾斜煤层时，采用上行及下行顺序都可能对临近煤层产生影响，煤层间距M分别为31.6m、55.5m、21.62m、12.7m，煤层倾角按61°计，顶板岩层移动角按55°计，底板岩层移动角按60°计，确定采区区段高度为50m。
开采顺序为：由Ⅳ1煤层至Ⅳ14煤层按划分的区段从上到下顺序开采，为保护轨道上山和专用回风上山，开采Ⅳ7煤层和Ⅳ14煤层时只开采上山西翼部分，省下煤柱其它部分开采结束时进行回收。
7.经济效益及社会效益
苏杭河煤矿现采煤方法为柔性掩护支架采煤法，产量低，工作面生产能力一般在10万t/a左右，布置2个工作面很难达产；矿井如采用水力采煤法单套系统生产能力可达到45万t/a，使矿井产量有了保证，如果增加一套系统，矿井产量可达到90万t/a，使矿井经济效益成倍增长。
采用水力采煤法，不仅会带来巨大的经济效益，还具有良好的社会效益。①柔性掩护支架采煤法工作环境差，利用水力采煤法可以改善工人工作环境，减少工人尘肺病的发生，保证工人身体健康。②水力采煤法能够提高矿井安全性，特别是远程液控水枪的应用，工人在较远安全地点进行操作落煤，使工人井下作业的安全系统得到提高。③水力采煤机械化程度高，降低工人的劳动强度。④柔性掩护支架采煤为炮采工艺，采用水力采煤会提高矿井的机械化水平。⑤新疆地区急倾斜煤层较多，目前开采方法落后，也很难找到一种实用的采煤法，水力采煤法将为新疆急倾斜煤层探索出一条新的途径。
8.结论
水力采煤法开采急倾斜煤层及煤层群是可行的，并且相对其它采煤法开采此类煤层有着自身的优越性，水力采煤法为新疆地区煤炭开采提供了一种新的思路，如果成功应用将会为新疆煤炭开采机械化水平的提高做出了贡献。
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