厚煤層綜采放頂煤開采工藝參數(shù)探討

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1、厚煤層綜采放頂煤開采工藝參數(shù)探討 厚煤層綜采放頂煤開采工藝參數(shù)探討 2018/10/17 摘要：結合兼并重組后的龍峰煤礦實際情況，分析了礦井的地質構造、煤層賦存狀況、煤層厚度及硬度、煤層結構、頂?shù)装鍡l件等，最終確定１０１０５工作面更適合采用綜采放頂煤采煤法。研究了１０１０５工作面綜采放頂煤開采工藝參數(shù)，包括采煤機割煤高度和采放比、放煤步距與采煤機截深、初次放煤步距、放煤方式、端頭放煤以及工作面末采放煤等。結果表明，綜采放頂煤開采更有利于礦井的安全高效開采，有利于提高

2、煤炭資源回收率，可為類似賦存情況煤層的開采方法提供了借鑒。 關鍵詞：厚煤層；綜采放頂煤；采煤工藝；采放比；放煤步距 我國從１９８２年開始進行緩傾斜特厚煤層一次采全厚綜放開采工藝和裝備的試驗研究工作，１９８６年以后，綜放開采在我國得到了迅猛發(fā)展，在晉城、潞安、陽泉等礦務局都取得了良好的技術經(jīng)濟效果［１－４］。經(jīng)過二十多年的不斷探索、研究和試驗，對一次采全厚綜采放頂煤采煤工藝和裝備研制均取得了成熟的經(jīng)驗，并得到了廣泛的推廣［５－８］。隨著綜放開采技術的不斷發(fā)展，適應于各種不同地質條件下的綜放工藝和裝備在許多煤礦都取得了顯著的成果［９－１１］。實驗證明，綜放開采是我國

3、開采厚煤層的最有效、經(jīng)濟效益最好的采煤方法，是我國煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效的最有效的技術途徑。本文結合兼并重組后的龍峰煤礦現(xiàn)有生產(chǎn)建設實際，分析了礦井的地質構造、煤層厚度及硬度、煤層結構、頂?shù)装鍡l件等情況，最終選擇綜采放頂煤開采，并確定了綜采放頂煤開采工藝參數(shù)，將１０１０５工作面建成工程量少、投資省、工期短、見效快的安全的高產(chǎn)高效綜采放頂煤工作面。 １礦井概況 １.１地質條件兼并重組后的龍峰煤礦生產(chǎn)能力為１２Ｍｔ／ａ。井田內可采煤層包括２、４、５、９＋１０＋１１號（合并為一層）四層煤。目前２號煤、４號煤、５號煤已基本采空，僅剩余９＋１０＋１１號煤層。９＋１０＋１１號煤層

4、位于太原組下部，厚度５１６～９７８ｍ，平均６９６ｍ，含夾矸０～３層，結構簡單～復雜，上距５號煤層１０２８ｍ。９＋１０＋１１號煤層為井田內穩(wěn)定可采煤層，煤層底板均為泥巖，頂板為砂巖，老頂為Ｋ２石灰?guī)r。９＋１０＋１１號煤層煤塵具有爆炸危險性，均為自燃煤層。 １.２工作面概況１０１０５工作面位于一采區(qū)中南部，走向長度為８００ｍ，可采長度６３８ｍ，工作面長１５０ｍ，最大坡度８。９＋１０＋１１號合并煤層平均厚度為６５ｍ，含兩層夾矸，夾矸厚度平均為０２～０５ｍ。工作面底板標高７４２～７５５ｍ，地面標高９４３～１０３７ｍ，蓋山厚度２０１～２９５ｍ。１０１０５工作面為首采工作面，北部為礦井大巷

5、保安煤柱，南部為被整合煤礦的采空區(qū)（留有保安煤柱），東部、西部為實體煤田。 １.３工作面巷道布置方式１０１０５工作面回風巷長８００ｍ，坡度為３～１３；工作面運輸巷長８００ｍ，坡度為３～１３。１０１０５工作面運輸巷和回風巷均沿１１號煤層布置，巷道底板留設５００ｍｍ底煤，各工作面巷道通過直接連接、聯(lián)絡巷連接與軌道大巷（９＃）、運輸大巷（１０＃）和回風大巷（９＃）連接，形成生產(chǎn)系統(tǒng)。１０１０５運輸巷和回風巷均采用梯形斷面，支護方式為“工字鋼棚＋錨網(wǎng)”支護方式。 ２綜采放頂煤采煤法的確定 根據(jù)龍峰煤礦１０１０５工作面煤層埋藏地質條件，從地質構造、煤層厚度

6、及硬度、煤層結構及頂?shù)装鍘r性等方面考慮，最終確定采用綜采放頂煤采煤法。１）地質構造：根據(jù)已開采的５號煤巷道掘進實際揭露情況分析，工作面運輸巷、回風巷各揭露１個陷落柱，最大為２８ｍ，切眼揭露一個小于１０ｍ的陷落柱，沒有斷層，工作面地質條件簡單，適合采用綜放開采。２）煤層厚度：１０１０５工作面９＋１０＋１１號煤層平均厚度為６５ｍ，從提高工作面產(chǎn)量和有利于頂煤管理的角度出發(fā)，采放比在１∶０８～２的情況下，更適合于綜放開采。３）煤層硬度：放頂煤工作面頂煤是在地壓作用下而破壞冒落的，因而煤體的強度對頂煤的冒放性有直接影響，１０１０５工作面９＋１０＋１１號煤層的硬度系數(shù)ｆ＝１２～１５，屬中硬煤層，節(jié)理、裂

7、隙較發(fā)育，適合于放頂煤開采。４）煤層結構：９＋１０＋１１號煤層位于太原組下段，煤層平均厚度６５ｍ。含夾矸０～２層，夾矸厚度最大０６５ｍ，最?。埃常担恚骄埃担埃?，純煤厚度６０ｍ。夾矸巖性多為炭質泥巖或泥巖，其硬度較小，不會對頂煤冒放性產(chǎn)生影響。５）煤層頂、底板巖性：?。梗保埃保碧柮簩禹?shù)装鍘r石樣進行力學性質測試。 ３放頂煤開采工藝參數(shù)確定 ３.１采煤機割煤高度與采放比的確定 ３.１１采煤機割煤高度的確定合理的割煤高度是放頂煤開采實現(xiàn)工作面高產(chǎn)的重要前提。采煤機割煤高度的選擇應從以下幾方面考慮：①割煤高度首先應有利提高綜放工作面的產(chǎn)量；②割煤

8、高度應能滿足工作面通風的要求；③割煤高度應保證工作面具有合理的工作空間，特別應保證液壓支架后部具有較大的空間，以利于工作面頂煤的放出。根據(jù)潞安、陽泉、兗州等地區(qū)綜放開采工作面的割煤高度的經(jīng)驗，當后部刮板輸送機槽寬度為６３０ｍｍ、７３０ｍｍ、７４０ｍｍ、８３０ｍｍ、９００ｍｍ或ｌ０００ｍｍ時，支架的正常工作高度一般在２６ｍ以上，以３０～３２ｍ為較多。結合１０１０５工作面綜放采煤設備條件以及煤層賦存特點，采煤機割煤高度以２０～３０ｍ為宜。３１２采放比的確定采煤機割煤高度與留出的頂煤厚度間必然存在一種合理的比例關系．稱之為采放比（或放采比）。根據(jù)目前放頂煤采煤經(jīng)驗，當采煤機采高在２５～３０ｍ時，低位

9、放煤支架的頂煤厚度不宜超過８～１０ｍ，也就是說一次采全厚綜放采煤的總采高不宜超過１５ｍ，以１２ｍ為宜。 ３2２放煤步距與采煤機截深放煤步距是放頂煤開采過程中確定工作面回采率與含矸率的重要因素，放煤步距過大過小都將造成工作面回采率的下降或含矸率的提高。為了簡化放頂煤采煤工藝，方便現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)，放頂煤的放煤步距應該取采煤機的截煤深度的整數(shù)倍。兗州東灘煤礦綜采放頂煤開采經(jīng)驗認為，當回采工作面采放比為１∶１左右時，宜采用割１刀放１次頂煤的“一采一放”采煤工藝，此時放煤步距與采煤機截深相等；當回采工作面采放比為１∶２左右或更大時，宜采用割２刀放１次頂煤的“兩采一放”采煤工藝，此時放煤步距

10、為兩倍的采煤機截深。結合國內相似礦井的放煤經(jīng)驗，龍峰煤礦１０１０５工作面割煤高度為２６ｍ，采放比為１∶１３１，接近于采放比１∶１，因此，１０１０５工作面采用“一采一放”采煤工藝。 ３2３初次放煤步距由于１０１０５工作面頂板為５號煤采空區(qū)，所以工作面回采過程中基本不會出現(xiàn)初次來壓。根據(jù)國內放頂煤生產(chǎn)經(jīng)驗及該礦實際情況，初步確定１０１０５工作面的初次放煤距離為８ｍ，在１０１０５工作面放頂煤回采過程中應觀測頂板來壓規(guī)律，為初次放煤步距的確定提供理論依據(jù)。 ３2４放煤方式按照綜采放頂煤采煤工藝，目前我國綜放開采的放煤方式基本分為單輪順序放煤、多輪順序放煤和單輪間隔放煤以

11、及多輪間隔放煤等方式。每個礦井的放煤方式，應根據(jù)其煤層的賦存條件、煤層結構、頂?shù)装鍘r性、工作面裝備、采煤比等因素通過試驗確定，隨著開采條件的變化適時調整，選擇出適合本礦井的最佳放煤方式。根據(jù)９＋１０＋１１號煤層的賦存條件及頂?shù)装鍘r性，確定１０１０５工作面的放煤方式為單輪間隔放煤。 ３2５端頭放煤為了維護工作面兩端出口處的頂煤穩(wěn)定性，１０１０５工作面兩端共６架過渡支架不放頂煤。３６工作面末采放煤末采階段由于支承壓力將頂煤充分壓碎，為了在末采撤架期間能夠維護一個完整而穩(wěn)定的撤架通道，必須提前鋪設頂網(wǎng)，且頂網(wǎng)要牢固地壓實在頂板上，以防撤架過程中脫網(wǎng)漏矸，確保撤架過程安全。

12、 ４結論 １）根據(jù)龍峰煤礦１０１０５工作面煤層埋藏地質條件，綜合分析了９＋１０＋１１合并煤層的地質構造、煤層厚度及硬度、煤層結構及頂?shù)装鍘r性等影響因素，最終確定１０１０５工作面采用綜采放頂煤采煤法。２）龍峰煤礦１０１０５工作面割煤高度為２６ｍ，放煤高度為３４ｍ，采放比為１∶１３１，采用“一采一放”采煤工藝，放煤方式采用單輪間隔放煤。這樣不僅有利于工作面的維護、減輕煤壁片幫，同時也增強了頂煤的冒放性，提高了頂煤的回收率。３）龍峰煤礦１０１０５工作面初步確定初始放煤距離為８ｍ，終采停止放煤距工作面終采線的距離為１０ｍ。在放頂煤工作面生產(chǎn)后，可根據(jù)實際生產(chǎn)情況，調整下一個放頂煤工

13、作面初始放煤距離和終采停止放煤距離。 參考文獻： ［１］孟憲銳，吳昊天，王國斌．我國厚煤層采煤技術的發(fā)展及采煤方法的選擇［Ｊ］．煤炭工程，２０１４，４６（１０）：４３－４７． ［２］李俊斌，楊科，侯俊領，等．潘北礦回采工作面提高上限的采煤方法論證分析［Ｊ］．煤炭科學技術，２０１２，４０（２）：２５－２８． ［３］孟憲銳，王鴻鵬，劉朝暉，等．我國厚煤層開采方法的選擇原則與發(fā)展現(xiàn)狀［Ｊ］．煤炭科學技術，２００９，３７（１）：３９－４４． ［４］杜計平，孟憲銳．采礦學［Ｍ］．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，２００９．

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