大傾角綜放開采經(jīng)驗探討

1、大傾角綜放開采經(jīng)驗探討        摘 要:為了提高單產(chǎn)能力,降低掘進率和采區(qū)成本,梅河三井于2003年首次采用走向長壁大傾角綜采放頂煤方法開采(簡稱大傾角綜放開采)。通過水平分層與大傾角綜放開采對比,大傾角綜放開采比水平分層除了工作面傾角大,不易管理外,大傾角綜放開采要比水平分層優(yōu)越許多。大傾角綜放開采工作面長度可適當(dāng)加長,掘進率低,采放高度可以一次采全高,三角煤損失率小,采區(qū)回采率高,單產(chǎn)高,噸煤成本低。 關(guān)鍵詞:大傾角綜放開采;水平分層;綜采工作面 1 開采技術(shù)條件 1.1 采區(qū)地質(zhì)情況 開采區(qū)位于梅河三井

2、南翼,屬于12層煤,煤種為長焰煤,煤層頂板為褐色泥巖,底板為粉砂巖,煤層厚度為13-38m,平均厚度25m。煤層傾角為15°-45°,一般在30°左右,煤層硬度大于1。煤層節(jié)理發(fā)育易冒落。采區(qū)兩道采用25U3.2×3棚支護,棚距1.0m。涌水量為2.0m3/h,該煤層北部以F4斷層為界,南部以F5斷層控制。東西走向600m左右。 1.2 采區(qū)裝備 GZFS4000-16/26型液壓支架;MD-150-NW型單滾筒割煤機。工作面為MGD-180/630運輸機;砂邦為SGD-90/630運輸機,運輸順槽為SGW-40T刮板運輸機和SDJ-80型膠帶運輸機。

3、2 水平分層與大傾角綜放開采比較(見圖1) 2.1 水平分層 特點:本區(qū)1-9層采用水平分層法布置回采工作面,工作面坡度在3°-10°,近于水平。在盡量保證工作面等長的前提下,回風(fēng)順槽沿煤層底板布置,運輸順槽沿頂板布置,設(shè)計采高一般在12-15m之間。 缺點:工作面長度有限,采放高度不宜過高,生產(chǎn)能力低,成本高。三角煤損失率大,采區(qū)回采率低。煤層按30°傾角,上下層間距按15m,45°落煤角度,三角煤損失面積為(15×26)÷2-12.5×12.5÷2=117m2。 優(yōu)點:工作面坡度小,易管理。 2.2 大傾角綜放

4、開采 特點:采區(qū)回風(fēng)順槽、運輸順槽均貼煤層底板布置。一次采全高。 缺點:工作面坡度大,不易管理。 優(yōu)點:工作面長度可適當(dāng)加長,按工作面長度40m左右布置,2個大傾角綜放開采工作面可布置3個水平工作面。這樣掘進率低。 采放高度可以一次采全高,生產(chǎn)能力大,成本低。三角煤損失率小,采區(qū)回采率高。煤層按30°傾角、上層運輸順槽與下層回風(fēng)順槽間距按7.5米高度、45°落煤角度,三角煤損失面積為7.5×13÷2-5×5÷2+5.5×5.5÷2=51m2。 3 大傾角綜放開采管理措施 3.1 工作面管理 根據(jù)傾斜工作面特點,為了

5、防止移支架下滑,工作面可采取偽斜的方法,即運輸順槽超前回風(fēng)順槽。原理為支架的受力分析(見圖2),即支架的下滑力T與前移支架拉力F的合力P,正好平行于運輸順槽。偽斜角b確定為6°-8°偽1°。即傾角a為17°-25°,偽斜角b為3°-5°為宜,傾角a在26°-32°之間,偽斜角b在6°-7°間為宜。煤質(zhì)破碎松軟時控制超前冒落,使支架初撐有力;工作面運輸機與支架間“十字頭”聯(lián)接好,使溜子與支架互相制約;適當(dāng)加大偽斜角,即可控制支架下滑傾斜。 1    

6、0;    3.2 工作面傾角較大,需采取防倒防滑措施 (1)工作面采用偽斜開采,下端頭超前上端頭,在移架子時調(diào)整偽斜角,開采伊始,先開下端頭,使之超前上端頭,偽斜角達到預(yù)定范圍。 (2)工作面兩臺運輸機頭各打2個戧頂子,防止運輸機下滑。 (3)在1號支架下側(cè)護板打戧柱,防止支架向下傾斜。 3.3 工作面頂板管理 為防止工作面架子傾倒,必須保證工作面頂板完整,使架子初撐有力,移架子時要帶壓前移,以維護頂板不破碎,必要時可利用單柱配合移架。 3.4 工作面煤幫管理 (1)如果圍巖壓力較大,煤質(zhì)破碎,煤幫片幫等情況出現(xiàn)時,嚴禁超前割幫,機組可適當(dāng)牽引到靠近下

7、缺口位置,以擋住片幫貨沿傾斜工作面飛落傷人。 (2)加強煤壁管理,必須執(zhí)行敲幫問頂制度,浮塊傘檐及時叫落,移架后及時剎好架間。 (3)待割完煤壁后,工作面(工作面刮板運輸機至煤幫)每10m設(shè)一擋貨柵欄(用金屬網(wǎng)),以擋住煤幫及上方滑下大塊傷人。 (4)進入工作面的所有人員,嚴禁沿著煤壁行走,以防煤幫片幫或掉塊滾落傷人。 3.5 移支架順序 先由3號支架開始向上移架子,移幾盤支架后,再移2號、1號。移架子時,盡量帶壓擦頂前移,移完后,支架要初撐有力。為防止1號支架向下傾斜,可用兩根加長單體柱分別打在支架前后部的側(cè)護板上,單柱底部穿鐵鞋,打在運輸順槽的下幫,移1號支架時,戧柱可適當(dāng)帶壓前移。 3.

8、6 上、下端頭及超前支護的管理 工作面下端頭采用3.2m長型鋼做梁,液壓單體柱做腿支護,分為前后兩組,每組3對6根型鋼支護,一梁四腿,并隨支架前移交替邁步移動。工作面上端頭支護方式與下端頭相同,只采用前部一組支護即可,使后砂口距離短。根據(jù)架子距回風(fēng)順槽上幫距離決定使用型鋼的數(shù)量,但每對型鋼中心間距不得超過0.5m(見圖3)。 運輸順槽超前支護采用木棚為宜,在原U鋼棚中間加備一架木梁單柱腿梯形棚,原U型鋼棚不拆,做加強支護,長度為20m,待下端頭支護的型鋼梁移至U鋼棚梁下時,再拆除該架U型鋼棚,同時在原位置加一根圓木棚梁,使進入端頭的木梁間距為0.5m。這樣,既增加了端頭的支護,又可對1號支架起

9、支撐作用。待圓木移至后砂口,即可回收。 采用金屬梁有如下缺點:(1)金屬梁與鋼之間摩擦阻力小,支護不穩(wěn)定,曾出現(xiàn)過整個下端頭嚴重傾斜的情況;(2)金屬梁與1號支架相摩擦,移支架困難。 回風(fēng)順槽在原U型鋼棚中間加備一架金屬梁單柱腿的梯形棚做加強支護,長度5m,以后15m打中間頂子。當(dāng)支架伸縮梁能挑起金屬梁時,撤出金屬梁,改用圓木梁,一端搭在架子上,另一端用單柱做腿,同時用上端頭型鋼抬起,維護上端頭。 3.7 工作面增減支架:因工作面不等長,需增減支架 (1)增支架。 當(dāng)最上部支架與回風(fēng)順槽上幫距離超過1.5m時,可考慮增支架。超前煤壁6米開始替棚。梁長2.4m,單柱腿,隨支架前移,木梁一側(cè)搭在支

10、架上,當(dāng)長度達到一盤支架長度時,即可加架子。 (2)減支架。 減支架時替棚與加架時相同,但所替木棚梁在撤完支架后另一端要搭在下部支架上。撤出支架后,及時加型鋼支護。 (3)增減支架可用單體柱移架子。當(dāng)移至工作面煤幫時,要調(diào)整好方向,打好戧柱,以防支架傾倒,盡量使該處工作面坡度達到最小。 4 通風(fēng)及瓦斯管理 采區(qū)設(shè)計風(fēng)量為500m3/分,最大時為687 m3/分。瓦斯絕對涌出量為5.58 m3/分,相對涌出量為8.04m3/噸。開采前,在+180西翼大巷打鉆與本區(qū)5層舊采跡連通,采取高位尾巷抽放。抽放濃度為44%,抽放量為4.64m3/分。 在回風(fēng)順槽內(nèi)設(shè)鉆場,開采前打防煽鉆4鉆,分別比支架頂板高4m、6m、8m、10m。開采中,每隔10-15m向上層舊采跡打抽放鉆孔進行抽放,也可在回風(fēng)順槽后砂口插明管抽放。通過采取以上抽放措施,回風(fēng)瓦斯?jié)舛然究刂圃?.5%以內(nèi)。 各抽放地