放顶煤的理论与实践分析.pdf

163 2007年第1 期下 学 术 理 论 现代企业教育 M O D E R N E N T E R P R I S E E D U C A T I O N 现代企业 教育 现以我矿在采 3 4 0 4综放面为例进行说明，工作面长 1 7 6 . 6 m ， 煤层厚5 . 8 m ，割煤高度2 . 7 m ，放煤高度3 . 1 m ，采放比约1 1 . 1 5 ，循 环进度0 . 6 m ，顶煤循环储量 4 7 6 T 。顶煤回收率每增减1 ，循环 产量便增减4 . 7 6 T ，按该面可回长度 1 0 0 0 m 计算，产量便增减 7 9 0 0 余吨，产值便增减2 5 0余万元，而该产值中的8 0 可成为利润增 减。若能提高5 1 0 顶煤回收率，年利润便可增加 1 0 0 0 万 2 0 0 0 万元，其经济效益极其可观。 如何提高顶煤回收率除在保证安全的前提下，尽力降低初 采、未采及工作面端头损失外，放煤方式选择相当重要。为此， 我矿进行了多次试验，以选择最佳放煤方式，并从而对现放煤理 论进行了检验与补充。 1 、现有放煤理论 1 . 1 放煤椭球体理论。放出顶煤基本遵照散体运动规律。形成 一个长轴为散体煤厚度h ，短轴为h √1 - ε2 1 的椭球体，ε 2 1 为椭 球体偏心率，√1 - ε 2 1 ≈0 . 2 5 ～0 . 3 。但因顶煤跨落不完全所形成 的固定帮影响，椭球体会向老空方向偏转。散煤放出后形成一放 煤漏斗，被煤矸混合物充满，此混煤为顶煤损失之一。 1 . 2放煤口间距理论。放煤口间距大于或等于放煤椭球体短 轴，不会发生已放煤侧的混矸现象，但架间脊背煤损会增大。放 煤口间距小于放煤椭球体短轴，将发生已放煤侧混矸，但架间脊 背煤损会减少，此架间脊背煤损为顶煤损失之二。 1 . 3 放煤步距理论。放煤步距大于放煤椭球体短轴，顶板方向 矸石将先于采空区后方的煤到达放煤口。迫使采空区后方煤损增 大。放煤步距小于放煤椭球体短轴，老空方向矸石将先于上部顶 煤到达放煤口，迫使上部煤损增大。此架后脊背煤损为顶煤损失 之三。 1 . 4 放煤方式理论。分单轮顺序放煤，缺点是上一架矸石漏斗 中的混矸，易在下一架被放出，且只能一点放煤。多轮顺序放煤， 优点是一轮中产生的矸石漏斗短，混矸影响减少，适用于采放比 大的特厚煤层。单轮间隔放煤，能较好克服相临矸石漏斗的混矸 影响，适于采放比不大的情况。 2 、试验数据 我矿分别进行了以下放煤方式试验1 、步距 0 . 6 m单轮顺序 放煤；2 、步距 0 . 6 m 多轮顺序放煤；3 、步距 0 . 6 m 单轮间隔放煤； 4 、步距1 . 2 m 单轮间隔放煤。每种方式生产一个原班六个循环，以 六个循环的皮带称计量平均值为循环毛产量，含矸率为目测估计 值，现将试验数据列表计算如下 从以上数据可看出，以步距 0 . 6 m多轮顺序放煤效果最好，顶 放顶煤的理论与实践分析 和根虎 兰花集团唐安煤矿 摘 要综采放顶煤长壁回采工艺是目前最先进的厚煤层回采方法，优点众多，但其缺点是顶煤回收率不高，如何提高顶煤回收率， 其经济意义十分重大。 关键词 放顶煤 理论补充 实践分析 煤回收率达 7 7 . 5 ，若考虑必然的端头顶煤损失约5 ，放煤区的顶 煤回收率可达8 2 . 5 ，比另几种放煤方式提高顶煤回收率1 0 左右。 按理1 1 . 1 5 的采放比，应以单轮间隔放煤为宜，为什么双轮顺序放 煤效果还最佳呢主要与支架选择有关，也与放煤理论有关。 3 、理论验证与补充 3 . 1因素匹配。放煤方式选择必须让煤层厚度及采放比、支架 类型、放煤口位置尺寸、循环进度等因素相匹配，要尽量使放煤 椭球体短轴尺寸与放煤口间距、放煤步距三者相吻合，否则将产 生某一方向的矸石先于煤到达放煤口，从而迫使提早关闭放煤 口，降低回收率。现以我矿为例进行说明，我矿放顶煤支架选用 Z F 4 4 0 0 / 1 7 / 2 8 ，属尾梁插板式连续放煤口低位放煤支架，连续放煤 口极易产生已放煤侧的混矸影响，所以应尽量减少放煤椭球体短 轴越过放煤口边界，短轴需短到何种程度，便需以最小放煤步距 0 . 6 m 来考虑。按公式，椭球体短轴b h √1 - ε 2 1 （0 . 2 5 ～0 . 3 ） h ， 因低位放煤，顶梁长，顶煤破碎性好，流动性好，取值 0 . 3 ，得h 2 m 。我矿顶煤厚3 . 1 m ，按1 . 3 5 松散系数计，垮落后的 松散煤层厚度约4 . 2 m ，除溜子高度，分两轮放煤，正好使放煤椭 球体长轴h 2 m ，从而实现了吻合。所以决定放煤轮次，应首先从 因素匹配选择最佳放煤椭球体短轴尺寸，从而求得长轴，按长轴 和散体煤厚度的倍数决定放煤轮次。 3 . 2椭球台理论。如何看待连续放煤口的放出煤体，我以为不 能再按完整单个椭球体来理解，而应理解为多个椭球体迭加组合 而成的椭球台，如附图 1所示，每一架一轮中所放出的煤，可看 作一长轴段为 2 m ，平行于采面的短轴为 1 . 8 m ，垂直于采面的短轴 为 0 . 6 m的椭球台，该椭球台四周边缘上的煤将同时到达放煤口。 该椭球台可近似看作由三个长轴为2 m ，短轴为0 . 6 m 的椭球体，迭 加组合形成。 3 . 3混矸煤损。两轮顺序放煤的混矸煤损主要产生于第一轮放 煤扰动后的放煤漏斗底部，以及第二轮放煤的上一架放煤漏斗未 放煤侧，如附图 1中阴影部分位置。上一轮漏斗底部混煤，正好 能在第二轮部分放出，上一架漏斗中的混煤正好能在下一架部分 放出，从而使混矸煤损降至最低，阴影部分中的混矸、煤含量最 高，也降低了放出煤体中的含矸率。 3 . 4 脊背煤损。 Z F 4 4 0 0 / 1 7 / 2 8 放煤支架， 以摆动尾梁和收放插板 放煤，形成连续放煤口，放煤口尺寸为 1 5 0 0 9 0 0 ，投影尺寸为 1 5 0 0 6 0 0 ，所以基本不存在架间脊背煤损。架后脊背煤损，如附 图 2中阴影部分所示，大步距放煤产生在老空方向，再也无法放 出，这是 1 . 2 m 步距放煤试验中，顶煤回收率低的主要原因；小步 距放煤产生在煤壁侧，该架放不出的脊背煤在下一架能被部分放 出，还能部分阻隔老空方向混矸影响，如图 2 . b中虚线部分所示。 可见连续放煤口与一采一放的放煤步距配合，能令脊背煤损降至 最低，极大提高顶煤回收率。 3 . 5 含矸率控制。从试验数据中可看出，0 . 6 m 步距多轮顺序放 煤，回收率最高，但含矸率也较高，如何取舍，这要取决于企业 1 1 5 5 9 1 5 7 3 2 1 3 7 8 2 . 2 6 8 . 5 4 2 2 1 2 5 9 3 4 7 7 5 1 1 2 8 7 7 7 . 5 3 0 . 4 3 1 0 5 8 4 7 7 2 0 8 5 8 0 . 8 6 6 2 7 4 8 5 7 9 6 6 9 3 6 4 7 7 . 8 6 0 . 3 2 2 . 3 放 煤 方 式 含矸率 含水率 毛产量 净产量 矸石量 工作面 顶 煤 顶 煤 回收率 回收率 含矸率 0 . 3 b 0 . 3 0 . 6 164 建 筑 工 程 现代企业教育 M O D E R N E N T E R P R I S E E D U C A T I O N 对于矸石的处理能力。顶煤混矸对沫煤质量基本无影响，主要存 在于块炭中，我矿6 - 5 0 m m的中小块全部入洗，5 0 m m以上大块全 部手工选拣，有工艺能力保证块炭质量，所以为求提高回收率， 不惜选择多放混矸煤，其结果仍然是收益远大于付出。如无洗块 设施的矿，则宜选择含矸率最小的放煤方式。 3 . 6矸石来源。混矸来源于顶板方向，老空方向及已放煤侧， 对于0 . 6 m 步距双轮放煤，从放煤实践中观察到，大块矸主要来源 于顶板，老空方向和已放煤侧主要混入中小块矸。矸石量多少与 松动椭球体理论基本无关，主要取决于矸石漏斗壁的压粘性，该 压粘性又取决于顶板岩石岩性及破碎度。顶板破碎后块度小，则 漏斗壁压粘性差，混矸量就大，反之混矸量就小。侧向矸石基本 不符合散体运动规律，尤其是破碎程度低的顶板。低位放煤，固 定壁影响很小，椭球体向老空方向偏转也很小，不会增大老空方 向来矸。 3 . 7工序衔接。一采一放两轮放煤，基本能实现放顶煤与割 煤、拉架、推移溜等工序平行作业，也实现了一轮和二轮双口同 时放煤，使工序衔接较为合理。两采一放，机组割煤第一个循环 不放煤，放煤工无事干，第二个循环放煤量增加一倍，使工序间 的平行作业受到影响，从而延长了作业时间，使正规循环作业难 以完成。 4 、结语 尽力提高综放面顶煤回收率，经济意义十分重大。除在保证 安全的前提下，降低初放、末放及端头顶煤损失外，选择合适的 放煤步距和放煤方式，十分关键。放煤步距、方式选择，必须在 现有放煤理论指导下，结合企业煤层厚度，支架选择，循环进度， 工序安排，矸石处理能力等因素来综合考虑，尽力做到放煤椭球 体短轴与放煤口间距，放煤步距三者吻合，才能有效降低脊背煤 损。在有条件时，要不惜增大含矸量，以降低混矸煤损。对于连 续放煤口宜以椭球台理论替代椭球体理论解释煤体运动。顶煤含 矸率与放煤方式有关，还与顶板岩性及碎破程度有关。□ 土木工程专业具有很强的实践性、社会性、综合性、创新性 和群体性[ 1 ] ，因而其培养目标是“培养适应社会主义现代化建设 需要，德智体全面发展，掌握土木工程学科的基本理论和基本知 识，获得工程师基本训练并具有创新精神的高级专门人才。 ” [ 2 ] 目前，我院正在深入地进行教学改革，以适应社会和用人单 位对人才的要求，适应我院2 0 0 2 年升本后本科教育的要求，以体 现我院办学指导思想和办学特点[ 3 ] 。我院土木工程专业自 2 0 0 3 年 招收第一届本科学生以来，一直在进行培养模式的研究和教学计 划的修订。笔者结合几年来专业建设工作，介绍我院2 0 0 6 级土木 工程专业实践环节教学计划修订情况。 1 土木工程专业教学计划的修订与课程体系的整体优化 目前，我国高校分为三类重点高校、一般高校和高等专科 学校。我国土木工程专业人才的需求和培养可分为三个层次第 一层次是高级研究型人才，主要由名牌大学和重点大学培养；第 二层次是高级设计、施工管理人才，主要由一般本科院校培养； 第三层次是生产一线技术应用型人才，主要由高职专科学校培养 [ 4 ] 。邵阳学院2 0 0 2 年升为一般本科院校，土木工程专业2 0 0 3 年兴 办，办学历史短，教学经验积累少，无论从师资队伍、办学条件、 科研能力，还是学生生源，都不具备培养高级研究型人才的条 件；同时也不具备与办学历史较长的一般本科院校竞争的实力。 根据土木工程专业在湖南省和全国所处的地位，将专业培养目标 定位在培养懂设计、会施工、懂管理的高级技术应用型人才。 据此，对我院土木工程专业课程体系进行整体优化，制定了 2 0 0 6 级教学计划 ⑴ 设置 2个专业方向建筑工程和道路与桥梁工程方向，制 定“2 . 5 ＋1 ＋0 . 5 ”人才培养模式，即进行5 个学期的专业通识（公 共基础课和专业基础课）教育，2个学期的专业方向课教育，1个 土木工程专业实践环节教学计划的研究 文畅平 （ 邵阳学院城市建设系 湖南 邵阳 4 2 2 0 0 0 ） 摘 要以人才需求为目标，人才知识结构、能力结构为主线，结合专业建设实践，以突出学生就业服务对象、突出学生工程实践 能力和职业能力的培养、突出实践环节教学的地位作为制定教学计划的依据和办出特色的基础，构建土木工程专业实践环节教学体 系，以培养应用型人才。 关键词 土木工程 教学计划 培养目标 实践环节 应用型人才 学期的毕业实习和毕业设计（论文） 。 ⑵ 拓宽专业基础，建立土木工程专业“大平台”课程体系。 ⑶ 建立“模块”课程体系，实现课程整体优化。 2 以人才需求为目标，以人才知识结构、能力结构为主线， 构建土木工程专业实践环节教学体系 土木工程专业是最古老的工程类专业，在世界上已有上百年 的历史，在社会发展的各个时期，都需要土木工程类专业人才。 我国不少高校中的土木工程专业办学历史较长，办学条件好，办 学经验丰富，生源素质较高。我院土木工程专业2 0 0 3年兴办，办 学历史短，教学经验积累少，竞争实力弱。我们应正视自己的差 距，找准自己的位置，扬长避短，办出自己的特色。 ⑴ 土木工程专业人才需求现状和人才知识、能力结构要求 第一，人才需求呈多样化趋势。应用技术科技含量随科技发 展而增加，用人单位对人才的需求更加务实，更有针对性，也更 加迫切，既需要研究型人才，更需要应用型人才，人才的需求呈 明显的多样化趋势。我院土木工程专业应顺应这样趋势，建立以 培养岗位能力为中心，注重学生的技术能力培养的办学思路，在 整个教学过程中始终以适应岗位需要为目的，使学生毕业后能很 快适应土木工程各技术岗位工作的需要。 第二，人才的专业知识面要宽。应用型人才服务的对象主要 是基层企事业单位，这些单位的工作专业划分不太细，且比较综 合，他们需要的不是研究型人才，而是工程一线技术把关的技术 人才，要懂设计，会管理，这就要求技术人员知识面要宽。 第三，土木工程实践性、社会性、综合性很强，是一个综合 性的系统，培养的专业人才除了要有本专业各领域的技术知识 外，还要有相应的管理和经济知识、人文社会科学理论知识和素 养，以及较强的计算机应用能力等。