关于特厚煤层全厚综放开采保障体系建设理论和关键技术问题探讨.pdf

关于特厚煤层全厚综放开采 保障体系建设理论和关键技术问题探讨 夏洪春 李伟 大连大学 建筑工程学院， 辽宁 大连 116622 摘要 大采高综放开采上覆岩层的运动规律和支承压力分布变化规律等必将发生显著的变化， 特别是煤壁片帮、 支架可靠性 稳定性 、 顺槽超前支护及通风等问题更加突出， 给工作面安全生产带来了新的困难， 本文从煤矿安全高效开采方面提出了一些思 路， 以推动该技术的发展。 关键词 特厚煤层; 大采高综放; 支架选型; 巷道布置 中图分类号 F403． 7; F426． 21文献标志码 B文章编号 1008 －0155 2014 05 －0028 －01 特厚煤层大采高综放开采与普通采高开采规律具 有明显的不同， 不仅体现在矿压显现规律上， 对其设备 及通风系统等的要求要完全不同， 因此， 特厚煤层全厚 综放在煤层具备可放性条件下安全高效开采所涉及的 理论和技术问题包括以下几个方面 1 合理综放工作面装备 包括机采装备、 放煤装 备、 控顶装备和瓦斯抽放装备 体系的发展和建设问 题; 2 全厚综放通风系统和巷道布置问题; 3 全厚综放合理工作面长度、 推进速吨和生产能 力问题。 上述三个方面问题围绕着保证工作面实现安全、 高效、 高回收率的生产目标， 特别是瓦斯、 顶板、 火灾和 水害等重大事故的预防和控制， 彼此紧密地联系在一 起。 1 关于特厚煤层工作面长度和支架选型 1 采场支架选型包括支架阻抗力和支架缩量确 定两方面在既定采场 上覆岩层赋存状况、 采高及相应 需控岩层范围既定 条件下， 支架的阻抗力和缩量必须 同时顾及控制直接顶和老顶岩梁运动的需要。其中， 当老顶来压时， 支架对岩梁采取“给定变形” 工作方案 即老顶裂断来压时， 对岩梁下沉位态不加限制 时， 支 架的阻抗力只要足以抗衡直接顶作用力即可， 但此时 的支架缩量必须足以适应老顶岩梁“沉到底” 的需要。 当支架对老顶采取“限定变形” 方案时， 则支架的阻抗 力必须在满足抗衡直接顶作用力的同时， 必须有足够 的阻力富余， 把岩梁 “位态” 既定支架控顶距处的采场 顶板下沉量 控制在要求的位置。以此为依据确定要 求的支架缩量。 2 在放顶煤开采条件下， 由于采高大， 同样覆岩 条件下垮落的直接顶厚度将大幅度增加， 老顶范围也可 收稿日期 2014 －02 －24 作者简介 夏洪春 1978 － ， 男， 辽宁大连市人， 博士， 工程 师， 主要从事煤矿安全开采方面的工作。 基金项目 国家自然科学基金项目 51374045， 51374046， 51274051 ; 辽宁省教育厅科学研究一般项目 L2013474 ; 国网 能源开发有限公司科技创新项目 FMISC1207 －07 。 能有所扩展。因此与综采相比， 支架阻力和缩量都要 相应的增加。但是， 鉴于老顶岩梁位置距采场较远和 岩梁裂断点的后移， 因此选择支架阻抗力可以不考虑 对老顶位态的控制， 根据控制直接顶作用力的需要确 定。在此前提下， 通过合理确定控顶距， 增加机采高 度， 采用单排双伸缩立柱等措施， 加大支架的缩量以适 应老顶来压期间采场顶板下沉要求是放顶煤开采条件 下采场支架选型设计的关键。 3 工作面支架大面积压死的原因 ①组成直接顶的分层厚度和强度增加， 垮落步距 既悬顶跨度 增大， 直接顶作用力超过支架的阻抗力 的限制; ②支架缩量不能适应老顶岩梁裂断来压控顶距处 顶板下沉量的要求。 4 支架的工作阻力和活柱缩量正确选择决定于 既定采高 包括机采高度和放煤厚度 条件下需控岩层 范围， 包括垮落的直接顶厚度和老顶 由工作面长度决 定的传递岩梁中运动影响采场矿压显现的部分 岩梁 数目和厚度， 与工作面长度没有直接的联系。 5 在既定采场前提下， 如果所选支架阻抗力不足 以对抗直接顶作用力， 减少工作面长度没有意义的。 当支架阻抗力足以对抗直接顶作用力， 但缩量不能适 应老顶来压要求时， 可以通过减少工作面长度减少老 顶来压时支架的承压时间， 从而在一定程度上控制采 场顶板下沉量和支架缩量的目标。由于接续工作面采 高变小， 可以不考虑采取缩短工作面长度的措施。 综上理论和实践研究成果可以视为， 在根据解决 放煤过程中的瓦斯涌出量控制需要出发， 在巷道布置、 通风系统和瓦斯抽排系统突破和创新的基础上， 把全 厚综放的煤层厚度放到 20m 左右是正确的。如果将机 采高度提高到 5m 左右， 不仅能符合采放比不超高 3 的 暂列规定要求， 而且有利于解决放煤过程中瓦斯超限 问题。随着机采装备和放煤装备能力的提高， 支架工 作阻力和缩量的增加， 全厚综放的煤层厚度和采放比 的限制可以有新的突破。 2 关于综放工作面装备的选择和发展方向 下转第 30 页 82 DOI10.13487/ki.imce.004986 动的价值作为判断的过程。通过检验培训后员工的反 馈结果与所定的培训目标的符合程度， 发现需要改进 的不足之处， 正确对待评估的意见和建议， 并不间断地 改进和加强培训部门的自身建设和发展， 才能进一步 提高培训的质量和水平。 二 培训效果评估的内容 培训效果评估是指通过受训者培训前与培训后在 实际工作中知识、 能力和行为变化情况的调查分析所 做出的评估， 以验证是否实现公司按培训效果评估的 要求， 组织评估人员对被评估人员进行评估。培训考 核评估分为四个方面， 一是指参加培训的人员通过考 核， 对知识、 技能接受程度的评估; 二是培训讲师、 培训 组织人员提供培训支持等情况的评估; 三是学员通过 培训， 其职业行为有是否产生变化的评估; 四是学员通 过培训， 在降低成本、 改善质量和提高利润方面取得哪 些成效的评估。通过这四个方面的评估来认定培训是 否达到了预期的目的。如果培训效果评估未达到预 期， 可以通过评估结果和工作变化要求， 调整培训计 划， 进行有针对性的再培训。 责任编辑 陈凌霄  上接第 28 页 综放工作面装备技术改进和能力的提高是全厚综 放工作面安全高效生产的技术基础。通过塔山煤矿首 采工作面的实践和兖州、 潞安等综放工作面经验， 可以 就相关装备涉及选型要求提出下列意见。 1 综放工作面支架必须同时兼顾阻抗力和缩量 要求， 最低工作阻力必须足以对抗随综放煤层厚度增 加而成倍增加的直接顶作用力， 缩量必须保证适应老 顶处于 “给定变形” 状态下顶板下沉量的需要。在直接 顶能紧跟放煤过程垮塌的情况下， 以采用单排双立柱 双伸缩的架型为好。当直接顶垮塌步距较大 不能紧 跟放煤过程及时冒落 时， 应当研究设计前后立柱分别 运行的双排四立柱的架型。以适应加大放煤步距问 题。奠定综放工作面在直接顶的垮塌时高回收率的技 术基础。 2 进一步增加放煤运输宽度和运输机能力 超过 5000 吨/小时以上 满足增加力工作面推进速度和提高 工作面回收率 减少老塘丢煤 的需要。 3 关于全厚综放工作面通风系统和巷道布置 3． 1 全厚综放采场工作面通风和巷道布置系统的 改进 全厚综放通风和巷道布置系统的改革应紧紧围绕 杜绝采场瓦斯事故和火灾事故的发生， 在“实用矿压控 制理论” 特别是在回采工作面和巷道矿山压力显现规 律研究成果的基础上进行。 1 综放采场瓦斯控制的目标和准则 在设计和实施管理过程中， 正确的预测可能积聚 瓦斯和瓦斯浓度超限的地点和时间。在保证风速不超 限前提下， 提供足够的风量把采掘工作面在出煤过程 中释放的瓦斯到安全规定的浓度范围以内。对于产量 大， 则出煤过程中涌现出的瓦斯量高的工作面在采用 预抽瓦斯减少相对瓦斯涌出的同时， 应当注意工作面 的工作空间和相关进出风道中风速不超限的要求。以 此为基础考虑工作面巷道布置和通风系统， 确保采场 各部位瓦斯浓度不超限所必需的风量， 控制瓦斯事故 的发生。 2 全厚综放采场瓦斯爆炸事故的地点 ①回采工作面控顶空间 其瓦斯来源包括机采落 煤释放的瓦斯和顶煤放落过程中放煤机道释放出的瓦 斯; ②采空区 支架控顶外 超限瓦斯来源于顶煤塌 落过程中释放的瓦斯和残留煤散发出的瓦斯; ③工作面上隅角回风尾巷部位 瓦斯来源于机采 和放煤过程中释放的瓦斯; ④回风巷道 瓦斯来源机采和放煤过程中释放的 瓦斯。 3 全厚综放采场瓦斯控制的目标和准则 防止可能出现事故的地点， 瓦斯积聚和浓度超限， 以及保证有人进出工作的地点风速不超限是全厚综放 采场瓦斯及瓦斯事故控制的目标和准则。因此有利于 降低相对瓦斯量的瓦斯抽放系统， 在保证工作空间风 速不超限的前提下， 提供足够风量的要求是全厚综放 通风和巷道布置系统改进研究的基础。 3． 2 全厚综放采场火灾事故控制 控制瓦斯点燃及煤的高温自燃是全厚综放采场火 灾事故控制的关键， 其中， 提高工作面推进速度， 防止 残留瓦斯在采空区煤层中容易产生高温自燃部位积聚 是十分重要的。 实践证明， 采场容易出现火灾的部位包括老塘 采 空区 和两巷煤柱 特别是临近工作面端头的部位 。 在相邻采场形成的高应力部位开掘巷道和留设不合理 的煤柱护巷是相关地点发生火灾的根本。 为此在稳定的 “内应力场” 开掘维护巷道采用锚网 喷桨支护巷道方案以及在留设机巷用作相邻工作面回 采的留巷措施基础上实现在稳定 “内应力场” 煤壁边缘 掘巷的 “无煤柱开采方案” 是十分有利这一点在采场通 风和巷道布置改进研究中应放在重要的地位。 4 结论 将采煤平均厚度在 15m 以上的特厚煤层综放开 采， 对特厚煤层工作面长度和支架选型、 装备的选择和 发展方向及通风系统和巷道布置等方面进行了探讨， 提出了笔者的观点， 为未来煤矿安全绿色高效开采提 供了方向。 参考文献 ［ 1］ 宋振骐． 实用矿山压力控制［M］ ． 徐州 中国矿业大学出版 社， 1988． ［ 2］ 宋振骐， 等． 煤矿重大事故预测和控制的动力信息基础的研 究［ M］ ． 北京 煤炭工业出版社， 2003． ［ 3］ 王家臣． 我国综放开采技术及深层次发展问题探讨［ J］ ． 煤 炭科学技术， 2005， 01． ［ 4］ 王国法． 大采高技术与大采高液压支架的开发研究［ J］ ． 煤 矿开采， 2009， 01． ［ 5］ 闫少宏． 特厚煤层大采高综放开采支架外载的理论研究 ［ J］ ． 煤炭学报， 2009， 05． 责任编辑 陈凌霄 03