厚煤層放頂煤採煤方法

2022-05-29 01:33:07 字數 3960 閱讀 1405

**綜採放頂煤採煤方法

綜採放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的採煤方法。由於它具有高產、高效、低耗等一系列優點,近十年來,在我國得到了較迅速的推廣,成為實現我國煤礦高產、高效的主要途徑之一。

放頂煤採煤是在開採厚煤層時,沿煤層的底板或煤層某一厚度範圍內的底部布置乙個採高為2~3m的採煤工作面,用綜合機械化方式進行回採,利用礦山壓力的作用或輔以鬆動爆破等方法,使頂煤破碎成散體後,由支架後方或上方的「放煤視窗」放出,並由刮板運輸機運出工作面。

礦井採用放頂煤開採,要依據頂板、煤層、瓦斯、自然發火、水文地質、煤塵**性、衝擊地壓等地質特徵和災害危險程度編制開採設計和措施。放頂煤開採必須保證工作面安全生產,符合《煤礦安全規程》和《煤礦設計規範》及《煤礦安全技術操作規程》的有關規定,最大限度**煤炭資源,提高煤炭回採率,實現安全高效開採。

一、放頂煤綜採安全開採的條件

在「綜放」條件下,由於頂煤的厚度大,無論是巷道還是工作面,都要考慮具體開採條件下岩層運動和礦山壓力分布的特點,都要考慮巷道開掘的位置和開掘時間的區別。簡單認為「綜放」條件下,由於一次開採厚度增加,衝擊地壓和瓦斯煤層突出危險性增加,也是不正確的。

1、衝擊地壓事故及防治條件

研究和實踐證明,在單一重力應力場條件下,當開採深度達到一定值後,只要煤層衝擊傾向具備,都有發生衝擊地壓的危險,衝擊地壓發生的地點和實現的條件包括:在支承壓力的高峰區域開掘巷道;當堅硬的老頂巖梁裂斷時發生的動壓衝擊和應力高峰的轉移過程中,在工作面和相鄰巷道中(應力高峰轉移的部位)產生衝擊和突煤事故。

針對上述事故發生的條件及放頂煤綜採採場結構模型中「內應力場」範圍將擴大的特點,可以肯定的說,只要採用在「內應力場」開掘巷道的佈署,避免發生衝擊地壓危險的可能性,要比同一煤層分層綜採有利得多。

2、瓦斯煤層突出事故的發生和防治條件

在已經產生裂隙和破壞的內應力場,不具備儲存大量的高能瓦斯的條件,只有在封閉性好,處於彈性高壓狀態的「外應力場」中,才有儲存大量高能瓦斯的可能。因此,象避免衝擊地壓一樣,只要實現在穩定的內應力場中開掘和維護回採巷道,就能夠避免瓦斯煤層突出事故的發生。從這一點出發,可以說「綜放」條件下發生瓦斯煤層突出事故的可能性也要比分層開採為小。

3、關於頂板事故發生和防治條件問題

綜採支架是在頂煤的掩護下工作,因此,只要保證要求的支架工作阻抗能力,使支架能在「高阻力」、「高位態」的狀態下工作,避免發生架上放空、架前漏頂的事故,可以肯定的說,綜放條件下頂板事故發生的可能性及對生產的影響要遠比分層開採小得多。

二、放麵頂板結構

1、放頂煤採場的頂板結構

採場頂板運動及礦壓顯現規律已有很多研究成果,這些成果較全面地反映了各類頂板條件下的礦壓顯現規律。研究成果大都認定,直接頂的厚度受到放出率的控制,直接頂上方存在乙個傳遞力的結構。它能代表強度中硬頂板結構。

直接頂的厚度可根據幾何關係推得必須注意的是,直接頂的作用力有時無需支架全部承擔,因為直接頂內部有時存在小結構。這在很多採場都得到了證實。當煤層上覆蓋的直接頂較薄、直接頂上方存在厚層堅硬岩層時,直接頂內不再存在小結構,此時,其作用力必須由支架全部承擔,採空區充填不滿,堅硬老頂運動時將引起很大的衝擊。

綜上所述,按常見的結構形式,綜放工作面的頂板結構即為一般結構形式和堅硬梁式結構形式。

一般結構下支架上的載荷由三部分組成:頂煤重量、部分或全部直接頂作用力、直接頂和老頂之間的接觸應力。

當直接頂厚度較小時,直接頂和頂煤以定載荷方式作用在支架上,支架同時還要承受堅硬老頂斷裂時的衝擊載荷,因此,堅硬梁式結構下的支架圍岩關係需要用動力學方法描述。

2、綜放支架受力與頂板結構的關係

綜放面頂板壓力不僅與頂板結構有關,而且與採空區充填狀態有關。

對於一般的頂板結構,支架設計和選擇時,可用式②作為基礎,pc的選擇可根據煤層硬度適當調整。此結構下水平推力不是主要矛盾,也不會有大的衝擊載荷。

對於堅硬梁式結構採場,頂板壓力大小的預計及支架選型應採用以下步驟:一是用式①估計在預定放出率條件下的直接頂厚度;二是對照具體採場的頂板岩層,推斷堅硬梁式結構形成的位置及可能性;三是計算堅硬梁式結構運動的自由空間(採空區的空虛程度);四是估算結構失穩時最大動力載荷及力作用方向;五是提出對支架架型及引數的要求。

三、綜採放頂煤回採

放頂煤過程一般分兩個階段,第一階段是通過移架使頂煤垮落、破碎,移架不破碎的可採取放炮等措施,使其破碎;第二階段是放煤,即把已破碎的頂煤最大限度的**出來。

1、初採放煤工藝。放頂煤工作面初採損失,主要是工作面從開切眼推進後,在老頂初次垮落前,為防止老頂突然垮落對工作面產生威脅,而頂煤不放所造成的損失。這部分損失一般佔採區回採率的1%左右。

煤礦企業在放頂煤開採初期採取了開切眼初採後十餘公尺不放頂煤,後又逐漸改為五公尺不放頂煤。但在不斷的生產實踐中發現,這個措施實際意義並不大,工作面推進後,在頂板垮落前,只需在掩護梁上保留一定的散煤墊層防止頂板大塊矸石冒落砸壞掩護梁,即可將冒落的煤部分放出。對不易冒落的項煤,當工作面推進三至五公尺後,應採取向頂煤打眼放炮強制頂燈塔垮落**,以減少初採損失。

2、未採放煤工藝。放頂煤工作面未採損失主要是在工作面收尾時為利於回撤支架,提前鋪網控制頂板引起的損失。一般距停採線十二公尺左右停止放頂煤。

這部分頂煤損失通常佔一般採區回採率的2%左右。這種損失也是不可避免的,在工人技術較熟練,頂煤穩定性較好時,可以根據情況縮短停採線煤柱以減少煤炭損失。

3、放煤方式。最佳的放煤方式是採出率高、含矸率低,而改進放煤工藝使之更合理,可以提高採出率、降低含矸率。

一是多輪順序均勻放煤放煤順序按1號、2號、3號……支架順序進行放煤,每次放出頂煤量的1/2~1/3,第一輪放完後,再從1號支架開始放第二輪,然後放第三輪並把頂煤全部放完。一般情況下,採放比小於3時,採用雙輪放完煤即可。當採放比大於3時,採用三輪放完的較多。

這種放煤順序能使煤巖分介面均勻下降,可得到採出率高和含矸少的效果。這種程式要求操作水平高,放煤速度較慢。

二是單輪間隔順序均勻放煤放煤順序是按1號、3號、5號……的支架順序放煤,放完後再以2號、4號、6號……的支架順序放煤,見矸關門。為了加快放煤速度,也可使兩個放煤工相隔一定距離同時放煤,一人放單號架,另一人滯後放雙號架。這種放煤工藝適用於採放比不大的工作面。

由於放煤速度快,採出率較高,矸石混入量也較少,所以實際採用的較多。

三是單輪順序放煤此放煤工藝是放完第1號架,再放2號架,依此順序將每個放煤口的煤全部放完。這種工藝放煤速度快,但有不足,即不是混矸嚴重就是丟煤太多。解決的辦法是通過使用低位放頂煤支架來改善採出率和矸石的混入狀況,同時建立洗煤廠來提高煤質。

四、高濃度粉塵的綜合防治

綜採放頂煤由於開採強度大、產塵塵源多、多塵量可高達(2000-5000)mg/m3,因而對塵毒的防治難度大。在生產中,由於高濃度粉塵使作業場所的勞動衛生條件急劇惡化,嚴重地制約了這種採煤方法的推廣應用。高濃度粉塵的綜合防治的總體思路:

一是減少粉塵的產生;二是要針對不同塵源的特點,採取防治措施。

1、綜放工作面煤層注水

煤層注水是國內外公認的減少粉塵產生的較好技術措施,尤其是對綜採放頂煤工作面,還具有軟化煤體(f>3的硬煤),減少跨落煤中的大塊,提高煤炭**率的作用。但是,將一般在普通綜採面應用的煤層注水技術,應用在綜採放頂煤的厚煤層中,則達不到濕潤頂煤的作用,因此,對注水工藝必須作適當的改進;再者,對孔隙率較低的難注水煤層,在工作面原始應力帶注水,水難以注入煤體,不容易達到理想要求,必須對注水工藝進行改進。

2、採煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

在滾筒搖臂靠行人路一側設一組構成一弧形的噴嘴組,當噴霧時,在滾筒靠行人路一側形成一道徑向噴霧屏障。同時,在液壓支架探梁上設噴嘴,在採煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧,在採煤機上方形成第二道噴霧屏障。此外,在採煤機兩個端頭各設兩個噴嘴,在採煤過程中,作為第二道霧屏的延伸,起到控塵降塵的作用。

這兩道噴霧屏障既可防止粉塵向行人路方向擴散,又可以起到降塵的作用。

3、液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

在設計方案中,有針對性地採取以下技術措施:第一,設計一種自動噴霧控制閥,使液壓支架移架和放煤的噴霧降法與操縱液壓支架動作的液壓系統聯動,實現自動噴霧降塵,即實現作業產塵時自動噴霧降塵,移架和放煤結束自動停止噴霧降塵;第二,在噴霧系統中增加乙個組合五通閥,可以實現本架移架自動噴霧下風鄰架同時自動噴霧,使得下風鄰架擴散的粉塵被第二次噴霧降塵,可提高噴霧降塵效果;第三,設計磁化噴嘴,使水磁化,改善水霧的物理特性,提高水霧對粉塵的捕獲能力。

放頂煤撿煤措施

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採煤工作面放頂煤安全技術措施

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採煤工作面放頂煤安全技術措施

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