摘要：近年來,中國特厚煤層綜采放頂煤開采不論是在理論研究還是在實踐方面取得了顯著進展。中國特厚煤層儲量比重占將近一半左右,由于放頂煤開采具有獨特的優勢,已日益引起人們的關注。綜采放頂煤是我國煤礦厚煤層開采技術的一項重大突破，可以實現高產高效的目標，已被人們所共識。本文首先介紹了國內國外綜采放頂煤采煤法的發展概況,對綜采放頂煤采煤法從整體上有一個把握;其次分析介紹了綜采放頂煤采煤法的原理;最后著重講述了綜采放頂煤采煤法高效和安全應用的倆大問題,并在結論中對我國高效安全應用提出相關的建議。
關鍵詞：綜采放頂煤;采煤法;特點;安全應用
Abstract: This paper first introduces the domestic and foreign fully mechanized top coal mining method in the development, take an overview of fully mechanized coal caving mining method has a grasp on the whole; followed by analysis of the principle of fully mechanized coal caving mining method; at last described the highlighted plight of the fully mechanized top coal mining method is efficient and safe application of the two big problems, and make relevant recommendations in the conclusion of efficient and safe application.
Key words: fully mechanized coal caving coal; mining method; characteristics; security applications
中圖分類號：TD82文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104(2012)03-0020-02
1 綜采放頂煤采煤法國內外的發展狀況
1.1國內發展概況
我國綜采放頂煤始于80年代。1984年6月由原煤炭部立項,在沈陽礦務局蒲河礦用我國自行研制的FY400/14/28綜放支架開始試驗;1987年平頂山礦務局一礦引進了匈牙利VHP-732型高位插底式放頂煤液壓支架,取得了平均月產44206噸,最高月產55000噸,回采率79.6℅,平均功效25.5噸的功績;1988年陽泉礦務局、1989年潞安礦務局開始試驗,超過了以前各局的效果。與此同時,在窯街、靖遠、晉城、鄭州、兗州、遼源、烏魯木齊、平莊等礦務局推廣使用。
1.2國外發展概況
上個世紀50年代，蘇聯在庫茲巴斯托姆烏辛斯克礦試驗了KTY掩護式液壓支架放頂煤開采技術;1964年法國在布朗基礦將液壓支架后部加一個/香蕉形0尾梁用來放頂煤;1977年法國又研制出了FBS-4-340型四柱支撐掩護式放頂煤支架,在掩護梁上開放煤口,由插板式閘門控制放煤;1981年匈牙利研制出開天窗支撐掩護式放頂煤支架;1983年英國道梯公司研制出四柱400型掩護梁開天窗放頂煤支架,西德赫姆夏特公司研制320型掩護梁開天窗放頂煤支架。
2 綜采放頂煤采煤法原理簡介
綜采放頂煤采煤法的工藝過程是采煤機首先沿底板割煤,前部輸送機運煤,隨著采煤機、支架的前移,頂煤冒落,然后打開液壓支架放煤窗口,將頂煤放出流入后部輸送機運走。綜采放頂煤開采的核心是放煤工藝,而放煤工藝又是決定綜采放頂煤開采的回收率和含矸率的關鍵。在礦山壓力的作用下,頂煤裂隙不斷擴大形成松散體,移架后頂煤懸空下沉,松散體發生水平和垂直兩個方向上的位移,隨著煤體自重破碎自行冒落實現了放煤;另一方面,根據礦壓觀測可知,綜采放頂煤液壓支架在頂梁長度3.0~3.2 m左右的情況下,頂梁尾端頂板正常下沉在200mm左右,周期來壓時達300~400mm,同時支架前上方的頂煤需經24h和6次支架前移的反復支撐,這都給頂煤形成破碎松散體創造了條件。根據破碎松散體冒落理論,當液壓支架前移時,頂煤便開始破碎松散冒落。正常放煤階段能否順利進行,最基本的取決于頂煤裂隙破碎質量。
3 綜采放頂煤采煤法高效性特點
3.1高產高效經濟效益好
綜放是采煤與放采平行作業方式,將工作面一分為二,前半部割煤時,后半部放煤,在不同的空間割煤與放煤同時進行,互不影響,充分利用工時和空間,提高產量。從國內外文獻看,某工作面由于放煤時間長,每架放煤時間約3~5分鐘,120~150m工作面長度,需要6~7小時,每班放煤任務完不成,影響工作面推進速度;改變單人單口放煤為雙人雙口放煤,提高放煤建設等方式,實行/兩刀一放0或/四刀兩放0,日產3000t或日產6000t,工作面平均月進度100~200m,平均月產10~12萬t,工效40~50 t/工,實現了高產高效。
3.2節省掘進工程量、緩和采掘關系
對于7~8m的緩傾斜特厚煤層,用放頂煤開采比分層開采可節省2條順槽和1條切割巷道,簡化巷道布置,掘進率降低50%,20~30m厚的急傾斜特厚煤層不僅節省分層分段平巷及斜巷,還節省小眼及橫川,節省巷道2/3。綜放面不需要人工鋪設假頂,因而杜絕了鋪網、連網、扯網、割網、補網、攝頂、片幫等傷人事故,由于割煤放煤不與頂板接觸,減少頂板冒落的威脅。采的快,對采區密閉及時,可防煤炭自然;經濟效益好。綜放開采比分層開采每噸煤成本低10元,原因是材料消耗少。不鋪網、不消耗假頂材料、設備搬家次數少、節省費用、電力消耗少、掘進量少、維護費用少。
4 綜采放頂煤采煤法安全施工
放頂煤開采比普通綜采增加一道放煤工序,使工作面推進速度慢,出煤量大而集中,瓦斯涌出量大,煤塵飛揚,老塘丟煤與空氣接觸時間長,易氧化自然。
4.1防火
放頂煤開采回采率比分層鋪網開采回采率低,易造成自然發火,必須采取有效的防滅火措施。我國試驗放頂煤開采的礦區多采用均壓通風、及時封閉采空區、噴射阻化劑、黃泥灌漿、束管檢測系統、以及氮氣防火新技術等。撫順龍鳳礦成功地采用氮氣防火技術,取得顯著效果。其實質是向采空區注入大量氮氣,置換出氧氣,以保持采空區氣體惰性化。距工作面30m處,氧氣含量低于10%,60m處低于5%,一氧化碳含量小于30ppm,則可認為是安全的;當氧氣含量超過規定指標就向采空區注氮氣。一年實踐證明注氮防火是有效的。
4.2防治瓦斯
頂板冒落后,采空區瓦斯要大量滲入工作面,瓦斯可能超限。防治措施有:鄰近層抽放瓦斯或本層抽放瓦斯達到規定要求;工作面上隅角和回風道設瓦斯監測報警儀器,瓦斯超限時能自動報警斷電;預采頂分層有效地排放瓦斯。
具體做法:
(1)在高瓦斯礦井中實行綜放開采時,必須預先在工作面或采空區抽放瓦斯。
(2)在有條件的礦井開采解放層,以降低本層的瓦斯含量。
(3)改變綜放工作面通風系統,將U型改為Y型通風。
(4)設置瓦斯報警儀和安全監測系統,對綜放工作面和采空區的瓦斯含量進行實時監測。
4.3防塵、防水
綜采放頂煤工作面有割煤放煤兩個塵源,煤塵極大,必須采取綜合防塵措施:
(1)在綜放工作面上下順槽各設一趟水管,一趟供煤機噴射霧,另一趟供膠帶輸送機、轉載機、破碎機及支架噴霧。配備噴霧泵,保證水壓達到3~5MPa,在管路上設幾道過濾器,以保證噴霧的水質。
(2)使用降塵化學劑,改變水的物理性質,提高噴霧效果;除采煤機內外噴霧降塵外,在支架前探梁下增設一道噴霧,上下配合降低采煤機附近的煤塵。
(3)在支架頂梁及掩護梁兩側各安設水力引射器,用以在移架和放頂煤時噴霧降塵。
(4)在有條件的礦井,可實行煤體預先注水,濕潤煤層,減少煤塵飛揚。
(5)盡可能選用低位放煤口支架,減少煤塵。
總之，由于綜采放頂煤采煤法開采工藝具有適應性強、掘進率少、材料消耗少、生產集中、成本低等明顯的優點,特別是開采急傾斜特厚煤層或緩傾斜厚度變化大的煤層經濟效益尤佳,受到廣泛的重視。法國和南斯拉夫開采特厚煤層效果顯著,采煤工作面產量比傳統式開采法翻了一番,工效提高2~3倍,掘進巷道和維修工程量減少50%以上,相對煤炭回采率有所提高,安全好,經濟效益好。希望我國的綜采放頂煤采煤法在高效安全應用上能有所突破,能更上一層樓。
參考文獻
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