综采放顶煤采煤.pdf

1 9 9 6年第 2期 河北搓炭 4 3 弓 一 综采放顶煤采煤法简述 ； 弓 ． ． 河北煤炭I业管理局 ￡些五 一 河 北 石 家 庄 0 5 0 0 5 1 摘要介绍了综采放顶媒 的特点、 适用条件及目内外放 项煤的主要经验和 锨 、 ，烛 关 键 词 、 丝 亘 筮， 墨 灶 ／ l 综采放顶煤技束发展概况 2 综采放顶煤的特点 综采放顶煤采煤方法作为开采缓倾斜 和急倾斜特厚煤层的一种有效方法， 具有 高产、 高效和吨爆成本低等明显的优势。 自 从 1 9 6 4 年法国在布朗齐矿首次试验成 功 一 墩采垒厚练采放顶煤方法以后 ， 彻底解 决了 5 2 0 m 厚煤层的一次采全厚问厨 。 我国从 1 9 8 2 年开始进行缓 倾斜特厚煤层 一 次采全厚综采放顶煤采煤工艺和装备的 试验研究工作 ， 1 9 8 4年 6月， 由北京开采 所和沈阳煤研所共同设 计、 郑州煤机厂制 造的我国第一套放顶煤液压支架在沈阳矿 务局蒲河矿投入试验 ， 到 1 9 8 6 年 9 月进行 鉴定后的几年中， 练采放顶 煤开采方强在 我国发展很快 ， 截止到 1 9 9 4年底， 已有 l 3 十省市的 2 4 个矿区 7 2 个采煤工作面采用 综采放甄煤工艺 ， 年产量达 2亿 t I 出现了 1 0多个年产万吨的综放工作面 ， 最高月产 突破 3 O万 t ， 虽高 日产这 1 ． 4万 t ．综采放 顶煤已成为阳泉 、 潞安 、 兖州等矿区实现高 产、 高效开采的有效技术途径。 河 北 省综 采 放 顶煤 技 术 的试 验是 1 9 9 2年 l 1月在邢 台矿务 局邢 台煤矿 的 7 3 0 3采煤 工 作面 开 始的 ， 历 时 7个 月， 生 产原煤 2 7 ． 8万 t ． 乎 均月产 3 ． 9 7万 t ， 最 高 月产 5 ． 2万 t ， 最高 日产 0 ． 3 2万 t ， 工效达 到 2 o C工， 实现了高产、 高效 所谓放顶煤 采煤法， 就是沿缓倾斜特 厚煤层的戚板或在急顿斜特厚煤层某一个 阶段的底 部布置 一个采煤工作面进行开 采 ． 而工作 面磺 部的煤 在矿 山压力作 用下 在工作面后部垮落井通过放煤 口放入输送 机 运 出的栗媒方 法 。如用放顶煤液 压支架 进 行放顶煤 ， 则称为综采放顶煤 采煤法 下简称综放 。 2 ． 1 综放所具有的优点 a 、 不受煤层厚度变化限制可实现一次 采全厚， 大大提高了煤层开采强度； 节省假 顶材 料 ； 掘进率 低 ， 缓解采掘接替 紧张 的矛 盾， 减少工作面的搬家次数 。 b 、 利用地压落煤． 是一种低能耗的采 煤方法， 且吨媒成本低。 C 、 工作面有两个出煤点同时出煤 ． 可 提高 单产和 工效 。 2 ． 2 综放存在的主要同题 a 、 煤 炭 损失 放 顶煤开 采 由于 减少 了 分层开采普遍存在的厚度损失、 构造损失， 采区回采率与分层开采采区回采率基本相 同 。 b 、 安垒技术 主要包括① 防止瓦斯危 害 ； ②防止煤炭井下 自燃 采前发火、 采后 发火 j 降低工作面糊尘含量； ①工作面 巷道岩层控制 。 维普资讯 4 4 河 北城 炭 1 9 9 6年 第 2期 3 综采放顶煤 的适 用条悱 3 ． 1 煤层赋存 状态和构造 当煤 层埋 藏不 稳定 ， 脚 厚 度变 化 很大 且构 造复杂时采用一 次采 全厚放顶煤 采煤 法是 最理 想 的 ， 对稳 定煤 层 同样可 以采用 。 3 ． 2 煤层 厚度 煤层厚度是选用放顶煤采煤法的最基 本条件 ， 其下 限 为 5 m， 个别 情 况可 以达到 4 m， 低 于 4 m 时 可 以用 普 通 综 采 开 采 1 9 8 7年法国布朗齐矿的达 尔西井最高放 煤厚度 曾达 3 5 m 。 如果煤层 顶板 坚硬 不能 随采随 冒， 需采用预 采顶分 层放 顶煤时 ， 则 煤 层厚 度 至少 8 m。当煤层厚 度超过 2 0 m 时 ． 应 采用分层放顶 煤法 ． 分 层厚 度一般 为 1 O ～ 1 2 m ． 3 ． 3 煤层倾角 对 于一 次采 全厚 综 采放 顶 煤 采煤 法 ， 煤 层 倾 角 以 2 5 。 以下 为 宜 ， 因倾 角 太 大 不 仅对 顶煤 回 收不 利 ． 而 且 对放 顶煤 支 架 的 稳定性有影响， 除支架下滑外 ， 在放煤过程 中作用在支架上的侧向力也随煤层倾角增 加 而增大 。因而 ． 在煤 层 倾 角大 于 1 5 。 时 ， 工 作面最好采 取伪倾斜 布置 。 对 于急 倾斜 煤 层 ， 煤 层 倾 角 大 于 6 0 最好， 当倾角小于松散煤体 的放落角 6 o ． ～ 7 O 。 时 ． 必然带来底板损失。 3 ． 4 直接顶的岩性与厚度 综放要求直接顶能随采随 冒， 即冒落 的顶煤 与垮落的直接顶 在放煤 过程 中形 成 统一的松动冒落体 ， 以保证较高 的煤炭回 收率和较低的含矸率 ．还要保证直接顶有 足够 的厚度 ， 即要 求直 接 顶 冒落 碎胀后 能 够充填煤 层采 出后所形 成的空 间 。 3 ． 5 煤层物理 机械性质 与结构 煤的硬度对放顶 煤影响不太 ， 只是硬 度不同其 冒落块度有变化。煤的硬度主要 影 响支架 前方煤壁 的稳定性 。煤层的节理 越发育 ． 对放顶 煤越有利 ． 即脆性 大的煤 易 放 。 韧性大的煤难放． 有夹石结构的煤层应 采取处理措施 。 3 ． 6 煤层底 板岩性 煤层底板岩性 一般 来说 对放顶煤影响 不大 ， 但 由于一 次采 全厚放顶 煤是 沿底 板 进行回采的， 橙软底板会对支架的行走带 来困难 ， 特别是遇水膨胀的厚 泥岩底 板 ， 放 顶煤支架易下陷， 造成移架困难。但是， 一 般这种问题可以通过加大支架底座面积来 解决。 3 ． 7瓦斯 、 自燃发火 瓦斯对 放顶煤 没有 根 本的 影响 ， 只要 有足够的风量保证 回风巷 的瓦斯含量在 规 定范自内即可。 但是 ， 在采空区有冒落空洞 时 ， 因易造 成瓦斯集聚 ， 应提高警惕 予 以预 防 。 对有 自燃发火的煤层只要采取严密有 效 的防灭火 措施 ． 就 不会对放 顶 煤造成 威 胁 。 4 国内外放嘎煤的主要经验和有关技术 问童 4 ． 1 必须满足的基本条件 采用一次采全厚放 顶煤采煤法 必须 满 足的基本条 件是 顶煤有 良好的 冒放性和 直 接 顶能随采随冒 ， 并有足够 的厚度 。 4 ． 2 选择合理的架型 。 目前放顶煤液压支 架的基本架型可分为四种 t ①节式放顶煤 支架 } ②支撑掩护式开天窗双输送机放顶 煤液压支架 I ③支撑掩护插板式双输送机 放顶煤液压支架l ④掩护式开天窗单输送 机放顶煤液压支架． 支架选型的主要影响因素有 煤层厚 度 放顶 煤厚度 、 硬度 ， 直接顶厚 度和开采 深度等。 4 ． 3 工作面的合理长度 问题 放顶煤工作面 的长度不 同于单一长壁 工作 面的长度 。由于放 顶煤 工作面的开采 维普资讯 尹培奇 综采放顶燧采燧 法倚速 4 5 高度是普通工作 面的数倍 ． 相比循环工作 时 间长 、 进度 小。因此 ， 放 顶煤 工作面的长 度主 要依工作面的合理 日进度和要求的 日 产量来确定。 合理的 日进度 ， 就是考虑到放 顶煤 工作 面的 自燃发 火等 因素而必须保证 工作 面的最低 日进度 ． 因此 ， 缓 倾斜特厚煤 层放顶煤工作面的长度一般为 9 0 1 2 0 m， 高产高教综放面可达 1 5 0 1 8 0 m。 4 ． 4 选择合理的放顶煤参数 ①工作面采高t 工作面的采高应根据 支架和煤壁的稳定性 、 通风断面的要求而 定 ， 一般 以 2 ． 5 m 左右为 宜 } 采高 过大不 仅 会增加支架的重量， 且易发生煤壁片帮事 故 ， 一旦发生架前冒顶事故． 处理也比较困 难 。 但对于中硬以上煤层， 无严重片帮问题 的高产高效工作面， 采 高可增大到 2 ． 8 ～ 3 ． 0 m ． 放顶煤高度 ． 它与煤层硬度、 节理发 育情况、 煤层结构、 央矸的层数及硬度有直 接关系． 对于急倾斜特厚煤层， 分段放顶煤 的分段高度视煤层赋存条件而定 ， 一般变 化在 8 ～1 2 m．对于高产高效综放工作面 ， 放顶煤高度应考虑合理的采放 比 I lp 割煤 高度与放煤高度之比 ， 一般情况下采放比 以 1t1左右 为宜。 ③放煤步距t 在架型确定后 ， 放顶煤步 距应当与支架放煤 口的纵向尺寸相一致． 对于练放工作面， 放煤步距应与移架步距 或采煤机截深 成倍数关系 ． 即割一刀煤 或 2 ～3 刀煤放一次顶煤。 亦即支架放煤 口 的纵向尺寸应与采煤机循环进刀量成倍数 关系． 否财， 如果放煤步距大于支架放煤 口 的尺寸， 则会有一部分冒落的顶煤 田在支 架放煤口的后方而丢在采空区里。如果放 煤步距小于支架放煤 口的纵向尺寸 ． 则必 然有一部分矸石处于放煤 口的上方 ， 放煤 时这部分矸石被一并放出， 增加丁古矸率． 4 ． s 综合 防灭 火措 施 威胁放顶煤采煤法的最大安全问题就 是 自燃发火问题 因为放顶煤工作面煤体 暴露 面积 大 ， 产量 集 中 。 采空 区又丢 失煤 ， 因而对有 自燃发 火倾向的煤层必须 采取 有 力措施 。 ①加 强工 作面 回 风流 、 采空 区气体 成 分和 温度 的监 渊， 主要监测 C O、 C O 、 O 与 CH, 的含 量 。 工 作面 的 推 进方 式 采 用后 退 式 开 采 ， 以减少采空 区漏风 。 ③ 将工作面推进方 向由沿 走向推进改 为伪倾斜向下推进， 或采用俯采， 这样可使 工 作面浦 出的瓦斯 向采空 区集 聚 ， 而减 少 采 空区内的氧气 含量 。 ④在工作面采用下行风流， 以减少采 空区漏风。 ⑤为减少采空区漏风。 随工作面推进 在 工作面 上下端 头处 。 用逮 凝塑 料 泡沫 对 采 空区进行 封闭 ； 或随工作 面推进 。 在下 端 头 三角带每 l O m 打一个密 闭墙 ， 在 墙后 进 行水砂 充填 ． 在工作 面采 用均 压通 风 。 使工作 面 两端的负压差接近于零 ， 以减少工作面采 空 区的漏风 。 ⑦在煤层中预注阻化剂 ， 以阻止煤 的 氧化发热 ， 一般从工作面顺槽向顶煤中打 眼 结合防尘注水或软化顶煤注水加入 阻 化 荆。 开采以后在采空区里喷洒阻化荆， 或 向采空区里注 入气 雾阻 化剂 。 ⑨ 黄土 资源 丰富的地 区可 以在采后进 行 黄泥灌浆 ， 或随采随 灌。 氮气防灭火是 向采空区或发火点充 氮， 使惰性气体充满采空区 ， 从而达到采空 区脱氧的 目的． 4 ． 6 防尘技术 放顶煤工作面的煤 尘较普通工作面 大， 煤尘源于采煤机割煤和移架、 放煤过 维普资讯 河北城 炭 2期 一 8 矿井充水通道新类型 7 ． 中国煤矿安全培训 中心 国林 ／ I 河北燕部 1 0 1 6 0 1 摘要舟 绍了传统的和新的矿井涌水通道 类型． 并提出了对有“ 构造夭窗” 建 衫 I 并 Y、 。 杠 关 键 词翌 盘 瞄亟 丛 盥 迕煎 垫 宣 矽秆 rfJ 矿井充水因素包括充水程度 、 充水水 水通道类型中， 相当数量是断层导致煤层 源 和充水 通道 ． 而 充水通道 则是确 定矿 井 防治水 措施的主要 因素 ． 1 传统的矿井浦水通道类型 1 ． I 构造断裂带与接触带 煤田或井 田内存在数量不等的断裂构 造 ， 从丽 出现岩层破碎带 ． 不仅使 地层失去 了连续 完 整性 ， 也成 为 各种 充 水水 源涌八 矿井的通道。另外在地层的假整合或不整 舍的接触带 ， 由于空隙发育． 当它与水源靠 近时 ， 也可能成为地 下水 进入矿井 的通道 。 构造断裂带与接触带都是地层中破碎丽薄 弱的地带 ， 对矿 井充水有特殊意 义。 这种充 和含 水层 的沟通 ， 此 时要格外 注意断 层性 质及其两盘 岩性情况 。 如峰峰局五矿 F． 。 断 层直接导致下盘 奥灰台 水层侧 向补给上 盘 大青 含水 层 图 1 1 ． 2 采空 区上方 冒落裂 隙带 煤层开 采后 ． 采 空区 上方 的岩 层因 下 部被采空丽失去平衡 ． 产 生塌 陷裂隙 ， 岩层 的破 坏程度 向上渐渐减弱 。在缓倾斜煤 层 矿井， 采空区上方冒落裂隙带可分为冒落 带、 裂隙带和弯曲沉降带． 上述三带接触到 充水水源或台水层便会造成突水事故。 1 ． 3 导水陷落柱及地面塌陷 我国北方石炭、 二叠纪煤系基底为厚 程。一般 措施 。 ①煤层预注水 t 放顶煤采煤法采用后 退式 开采 ， 有条 件 必要 超前工 作 面在顺 槽里 对煤 体进行预 注水 。采用 中压低流量 缓慢注水的方法进行注水， 注水量为开采 体积的 1 O ． 必须在开采以前将水注满。 洒水灭尘 放顶煤液压支架的放煤 口应具备完善的喷雾洒水装置 ． 架 间亦应 有 洒水装 置 。 4 ． 7 提高顶煤 回收率的途径 ①在架型确定以后， 要选择合理的放 顶煤 参数 。 放顶煤工作面必须坚持多轮、 顺序 、 均 匀放煤 ． 大块 破碎 ． 见矸关 门的原则 ． ③减步工作面在初次放顶煤时的煤炭 损 失． ④采用可放顶煤的端头支架． 减少工 作 面两端 的煤炭 损失 。 4 ． 8 坚硬煤层的放顶煤 煤的硬度不是影响放顶煤采煤法成功 的主要 因素 ． 倘若煤 层埋 藏 深 、 采 厚大 、 节 理 发育 ． 在 强烈 的矿山压力 下可 以使 坚 硬 的顶煤破 碎 但对于 埋藏较 浅层厚 不大 的 煤 层 ． 顶煤 的垮落 就 比较 困难 ． 尤其 对节理 很不发育的硬煤 层更是如 此 。在这种情况 下可 以采取一些措施让顶煤冒落下来， 一 是 注水软 化 这 已是 国 内外 经常采 用 的成 功 方法 ， 二 是进行打 眼放 炮 ， 强追 顶煤 冒 落 。 编辑刘 阐词 ‘ 维普资讯