煤礦開(kāi)采技術(shù)問(wèn)題研究

1、煤礦開(kāi)采技術(shù)問(wèn)題研究    論文導(dǎo)讀：煤礦開(kāi)采在綜放技術(shù)不成熟之前,厚煤層普遍采用分層開(kāi)采方式。為了降低工作面成本,提高資源回收率,取得工作面最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,必須加大工作面長(zhǎng)度,在已采上分層煤體段內(nèi)采用下分層綜采工藝,在上分層未采邊緣煤柱或煤體段采用綜放工藝,也就是同一工作面采用綜放綜采混合式開(kāi)采。混合開(kāi)采技術(shù)采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。 關(guān)鍵詞：綜放，綜采，混合開(kāi)采，技術(shù)效益分析    煤礦開(kāi)采在綜放技術(shù)不成熟之前,厚煤層普遍采用分層開(kāi)采方式。如某煤礦3#煤層分

2、為上、下兩個(gè)分層開(kāi)采。受生產(chǎn)技術(shù)裝備、特殊地質(zhì)條件的制約,以及生產(chǎn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)對(duì)巷道的影響,導(dǎo)致回采上分層煤體時(shí),工作面布置長(zhǎng)度較小(根據(jù)目前工作面布置長(zhǎng)度來(lái)看),而工作面兩側(cè)留設(shè)煤柱較大,一些邊緣煤體不能進(jìn)行回采?，F(xiàn)將進(jìn)行下分層開(kāi)采,由于工作面裝備水平的提高,以及開(kāi)采技術(shù)與管理水平的進(jìn)步,若將下分層工作面布置成與上分層工作面長(zhǎng)度相同,技術(shù)經(jīng)濟(jì)均不合理,同時(shí)還將損失大量的優(yōu)質(zhì)煤炭資源。為了降低工作面成本,提高資源回收率,取得工作面最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,必須加大工作面長(zhǎng)度,在已采上分層煤體段內(nèi)采用下分層綜采工藝,在上分層未采邊緣煤柱或煤體段采用綜放工藝,也就是同一工作面采用綜放綜采混合

3、式開(kāi)采。 1.技術(shù)可行性分析 綜放綜采混合式開(kāi)采在國(guó)內(nèi)為數(shù)不多,需研究解決兩種方式組合在一起時(shí)的支架選型、后部輸送機(jī)的配備、回采工藝、放煤方式、頂板管理等技術(shù)難點(diǎn)。特別是研究假頂與實(shí)煤體交接處在放頂煤開(kāi)采技術(shù)條件下上覆巖層礦壓變化的規(guī)律,對(duì)頂板管理的指標(biāo)十分重要,也是研究礦壓規(guī)律顯現(xiàn)的一種新技術(shù)、新問(wèn)題、新內(nèi)容。論文參考。論文參考。對(duì)此范圍的技術(shù)研究國(guó)內(nèi)外尚未進(jìn)行。單個(gè)綜采下分層回采、綜采放頂煤回采兩種方式的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律已基本掌握,綜采技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大發(fā)展。單獨(dú)進(jìn)行綜采分層回采、綜采放頂煤回采技術(shù)經(jīng)過(guò)十余年的生產(chǎn)實(shí)踐,已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),具備了進(jìn)行綜采綜放混合式開(kāi)采工業(yè)試驗(yàn)的實(shí)

4、力。 2.方法技術(shù)研究 混合開(kāi)采技術(shù)采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。其研究?jī)?nèi)容是:在布置下分層工作面時(shí),如何利用綜采放頂煤技術(shù)對(duì)上分層回采完后留下的邊緣煤體進(jìn)行回采?；夭煞椒ㄊ?工作面分階段分別采用分層綜采方式和綜放方式對(duì)下分層工作面和邊緣煤體進(jìn)行回采。技術(shù)路線:通過(guò)實(shí)驗(yàn)室相似模擬試驗(yàn)及計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,分析頂板活動(dòng)規(guī)律,為混合開(kāi)采頂板管理提供理論依據(jù),通過(guò)數(shù)值模擬回采工藝過(guò)程,優(yōu)化回采工藝參數(shù),達(dá)到安全高效生產(chǎn)的目的。 2004年,某煤礦在7510工作面進(jìn)行綜放綜采混合式回采技術(shù)工業(yè)性試驗(yàn)。工作面運(yùn)輸巷一側(cè)的煤體中由于布置有放水巷(在用),并伴有斷層

5、,因此在回采上分層時(shí)留下了110 m的保安煤柱。在布置下分層工作面時(shí),原排水系統(tǒng)已被新的排水系統(tǒng)所替代,可將下分層運(yùn)巷外錯(cuò)布置于實(shí)煤體中,利用綜放綜采混合式開(kāi)采技術(shù)將邊緣煤體回收,從技術(shù)上是可行的。(7510工作面切眼長(zhǎng)度220 m,其中,下分層142 m,放頂煤78 m,運(yùn)巷735 m外錯(cuò)78 m布置在實(shí)煤體中,采用全錨支護(hù),回風(fēng)巷長(zhǎng)度760 m內(nèi)錯(cuò)8 m布置在上分層假頂下,采用工字鋼支護(hù),可采長(zhǎng)度665 m,儲(chǔ)量75萬(wàn):t其中分層37萬(wàn),t放頂煤38萬(wàn)t)。論文參考。具體的技術(shù)方案如下: （1）支架的配備將運(yùn)輸巷道布置于邊緣煤體中,靠近端頭側(cè)78 m為綜放回采方式開(kāi)采,靠近端尾側(cè)142 m

6、為分層綜采方式開(kāi)采,分別采用ZZP4800-17/33、ZY-35型兩種規(guī)格支架。 （2）后部輸送機(jī)的配備工作面放煤區(qū)域處于運(yùn)輸巷道側(cè),后部刮板輸送機(jī)尾部分只能設(shè)置于工作面中間區(qū)域。由于兩種架型結(jié)構(gòu)尺寸不同,布置后部輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)空間較小,因此必須取消后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾部分的電機(jī)減速機(jī),僅布置機(jī)頭單電機(jī)運(yùn)輸,根據(jù)工作面所放頂煤范圍確定電機(jī)功率大小。經(jīng)驗(yàn)算功率采用250 kW的單電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),其運(yùn)輸能力即可滿足運(yùn)煤需求,后部機(jī)尾段只需安設(shè)23架配套分層中間架,即可縮小與相鄰分層支架長(zhǎng)度的差距。 （3）放煤方法后部輸送機(jī)機(jī)頭處、機(jī)尾處根據(jù)礦壓變化規(guī)律,在機(jī)頭位置留5架、機(jī)尾位置留3架支架不放煤,放煤采

7、用單輪間隔順序方式,與割煤平行同向進(jìn)行,放煤步距為0.6 m。 （4）交接處支架的配備將分層支架伸入茬邊放頂煤區(qū)域3 m,放煤區(qū)域共布置47架放頂煤支架(不包括端頭3架過(guò)渡架),后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾處于第49架下方。有2架分層支架處于茬邊放頂煤區(qū)域,茬邊兩側(cè)多為體積小操作靈活的ZY-35型支架,有利于茬邊的頂板管理。流入后部刮板輸送機(jī)的煤,可人工將煤裝入后部刮板輸送機(jī)運(yùn)出,利于后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾維護(hù)和煤質(zhì)管理。 （5）頂板管理端頭處的頂板管理采用大板梁配單體柱支護(hù),假頂與實(shí)煤體交接處,采用玻璃鋼樹(shù)脂全錨和預(yù)注馬麗散錨固劑聯(lián)合支護(hù)形成對(duì)破碎煤柱的主動(dòng)支護(hù)。 （6）通風(fēng)瓦斯管理在后部輸送機(jī)尾部設(shè)置瓦

8、斯傳感器,在回風(fēng)巷上隅角安置抽出式局扇進(jìn)行瓦斯抽排,同時(shí)及時(shí)清理后部輸送機(jī)機(jī)尾部及架間浮煤。 3.在某煤礦7510工作面應(yīng)用情況 7510工作面于2004年4月1日開(kāi)始進(jìn)行安裝工作, 5月20日正式生產(chǎn)。工作面共布置3架ZP-6500/19·5/34型端頭過(guò)渡架, 47架ZZP-4800/17/33型中間架(放頂煤架), 97架ZY-35型(分層架),改造后的后部輸送機(jī)尾部分置于第49架尾梁下方。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于49#54#架處于假頂與實(shí)體煤交接區(qū)域,且該區(qū)域坡度較大, 49#架上部相鄰架移架時(shí)經(jīng)常有大快矸石竄入,不利于機(jī)尾的管理。因此去掉一節(jié)后部運(yùn)輸中部槽,將后部輸送機(jī)尾部分置

9、于第48架尾梁下方。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,假頂與實(shí)煤體交接處兩側(cè)1015 m范圍煤墻片幫量大,特別是周期來(lái)壓期間易發(fā)生漏頂情況,通過(guò)采取加快推進(jìn)速度和帶壓移架的方法,使上述情況得到了有效控制。 從生產(chǎn)情況看日平均割煤4刀,月產(chǎn)89萬(wàn),t后部輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,放煤效果好,放煤回收率達(dá)87%,表明7510工作面應(yīng)用綜采綜放技術(shù)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)取得了很大成功。 4.綜合分析比較 綜采綜放混合式開(kāi)采,屬于綜采工作面回采領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),煤頂與假頂交接區(qū)域、工作面異常隆起區(qū)域的煤體,受采動(dòng)影響后煤體的片幫量非常嚴(yán)重,這種特殊的開(kāi)采方式再加上困難的地質(zhì)條件在目前國(guó)內(nèi)外還未遇到,因此對(duì)此種情況下的煤墻片幫防治技術(shù)還

10、是一項(xiàng)空白領(lǐng)域。需研究解決兩種方式組合在一起時(shí)的支架選型、后部輸送機(jī)的配備、回采工藝、放煤方式、頂板管理等技術(shù)難點(diǎn)。特別是研究假頂與實(shí)煤體交接處在放頂煤開(kāi)采技術(shù)條件下上覆巖層礦壓變化的規(guī)律,就顯得尤為重要,也是研究礦壓規(guī)律顯現(xiàn)的一項(xiàng)新的探索。 與國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)論述內(nèi)容相比,此項(xiàng)目的突出特點(diǎn)在于:針對(duì)某煤礦特定的工作面地質(zhì)條件,通過(guò)合理的巷道布置、設(shè)備選型和配置以及相關(guān)工藝協(xié)調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)的研究分析和優(yōu)化組合,對(duì)綜放綜采開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究和大膽嘗試;對(duì)綜采綜放交接區(qū)域礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及控制技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究,為混采面片幫冒頂?shù)倪M(jìn)一步防治技術(shù)提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 5.經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析 經(jīng)濟(jì)效益:某煤礦7510工作面布置混采面比布置兩個(gè)面可多采煤5·9萬(wàn),t按噸煤售價(jià)230元,利潤(rùn)92元計(jì),則增加產(chǎn)值1 357萬(wàn)元,凈贏利543萬(wàn)元。 社會(huì)效益:工作面邊緣煤體實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化回采,減少巷道掘進(jìn)工程量;提高了礦井資源采出率,緩解了礦井采掘銜接局面,延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限,具有很大的社會(huì)效益;創(chuàng)新了回采工藝,完善了采煤方法,為礦井高效生產(chǎn)創(chuàng)出一條新路子。