煤礦開采技術(shù)問題研究

1、煤礦開采技術(shù)問題研究論文導(dǎo)讀：煤礦開采在綜放技術(shù)不成熟之前,厚煤層普遍采用分層開采方式。為了降低工作面成本,提高資源回收率,取得工作面最大的技術(shù)經(jīng)濟效益,必須加大工作面長度,在已采上分層煤體段內(nèi)采用下分層綜采工藝,在上分層未采邊緣煤柱或煤體段采用綜放工藝,也就是同一工作面采用綜放綜采混合式開采。混合開采技術(shù)采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬、現(xiàn)場實測和現(xiàn)場工業(yè)性試驗相結(jié)合的研究方法。關(guān)鍵詞：綜放，綜采，混合開采，技術(shù)效益分析煤礦開采在綜放技術(shù)不成熟之前,厚煤層普遍采用分層開采方式。如某煤礦3#煤層分為上、下兩個分層開采。受生產(chǎn)技術(shù)裝備、特殊地質(zhì)條件的制約,以及生產(chǎn)、運輸、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)對巷道的

2、影響,導(dǎo)致回采上分層煤體時,工作面布置長度較小(根據(jù)目前工作面布置長度來看),而工作面兩側(cè)留設(shè)煤柱較大,一些邊緣煤體不能進行回采?，F(xiàn)將進行下分層開采,由于工作面裝備水平的提高,以及開采技術(shù)與管理水平的進步,若將下分層工作面布置成與上分層工作面長度相同,技術(shù)經(jīng)濟均不合理,同時還將損失大量的優(yōu)質(zhì)煤炭資源。為了降低工作面成本,提高資源回收率,取得工作面最大的技術(shù)經(jīng)濟效益,必須加大工作面長度,在已采上分層煤體段內(nèi)采用下分層綜采工藝,在上分層未采邊緣煤柱或煤體段采用綜放工藝,也就是同一工作面采用綜放綜采混合式開采。1.技術(shù)可行性分析綜放綜采混合式開采在國內(nèi)為數(shù)不多,需研究解決兩種方式組合在一起時的支架選

3、型、后部輸送機的配備、回采工藝、放煤方式、頂板管理等技術(shù)難點。特別是研究假頂與實煤體交接處在放頂煤開采技術(shù)條件下上覆巖層礦壓變化的規(guī)律,對頂板管理的指標(biāo)十分重要,也是研究礦壓規(guī)律顯現(xiàn)的一種新技術(shù)、新問題、新內(nèi)容。論文參考。論文參考。對此范圍的技術(shù)研究國內(nèi)外尚未進行。單個綜采下分層回采、綜采放頂煤回采兩種方式的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律已基本掌握,綜采技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷擴大發(fā)展。單獨進行綜采分層回采、綜采放頂煤回采技術(shù)經(jīng)過十余年的生產(chǎn)實踐,已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗,具備了進行綜采綜放混合式開采工業(yè)試驗的實力。2.方法技術(shù)研究混合開采技術(shù)采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬、現(xiàn)場實測和現(xiàn)場工業(yè)性試驗相結(jié)合的研究

4、方法。其研究內(nèi)容是:在布置下分層工作面時,如何利用綜采放頂煤技術(shù)對上分層回采完后留下的邊緣煤體進行回采。回采方法是:工作面分階段分別采用分層綜采方式和綜放方式對下分層工作面和邊緣煤體進行回采。技術(shù)路線:通過實驗室相似模擬試驗及計算機數(shù)值模擬,分析頂板活動規(guī)律,為混合開采頂板管理提供理論依據(jù),通過數(shù)值模擬回采工藝過程,優(yōu)化回采工藝參數(shù),達到安全高效生產(chǎn)的目的。2004年,某煤礦在7510工作面進行綜放綜采混合式回采技術(shù)工業(yè)性試驗。工作面運輸巷一側(cè)的煤體中由于布置有放水巷(在用),并伴有斷層,因此在回采上分層時留下了110 m的保安煤柱。在布置下分層工作面時,原排水系統(tǒng)已被新的排水系統(tǒng)所替代,可將

5、下分層運巷外錯布置于實煤體中,利用綜放綜采混合式開采技術(shù)將邊緣煤體回收,從技術(shù)上是可行的。(7510工作面切眼長度220 m,其中,下分層142 m,放頂煤78 m,運巷735 m外錯78 m布置在實煤體中,采用全錨支護,回風(fēng)巷長度760 m內(nèi)錯8 m布置在上分層假頂下,采用工字鋼支護,可采長度665 m,儲量75萬:t其中分層37萬,t放頂煤38萬t)。論文參考。具體的技術(shù)方案如下:（1）支架的配備將運輸巷道布置于邊緣煤體中,靠近端頭側(cè)78 m為綜放回采方式開采,靠近端尾側(cè)142 m為分層綜采方式開采,分別采用ZZP4800-17/33、ZY-35型兩種規(guī)格支架。（2）后部輸送機的配備工作面

6、放煤區(qū)域處于運輸巷道側(cè),后部刮板輸送機尾部分只能設(shè)置于工作面中間區(qū)域。由于兩種架型結(jié)構(gòu)尺寸不同,布置后部輸送機機尾電機空間較小,因此必須取消后部刮板輸送機機尾部分的電機減速機,僅布置機頭單電機運輸,根據(jù)工作面所放頂煤范圍確定電機功率大小。經(jīng)驗算功率采用250 kW的單電機運轉(zhuǎn),其運輸能力即可滿足運煤需求,后部機尾段只需安設(shè)23架配套分層中間架,即可縮小與相鄰分層支架長度的差距。（3）放煤方法后部輸送機機頭處、機尾處根據(jù)礦壓變化規(guī)律,在機頭位置留5架、機尾位置留3架支架不放煤,放煤采用單輪間隔順序方式,與割煤平行同向進行,放煤步距為0.6 m。（4）交接處支架的配備將分層支架伸入茬邊放頂煤區(qū)域3

7、 m,放煤區(qū)域共布置47架放頂煤支架(不包括端頭3架過渡架),后部刮板輸送機機尾處于第49架下方。有2架分層支架處于茬邊放頂煤區(qū)域,茬邊兩側(cè)多為體積小操作靈活的ZY-35型支架,有利于茬邊的頂板管理。流入后部刮板輸送機的煤,可人工將煤裝入后部刮板輸送機運出,利于后部刮板輸送機機尾維護和煤質(zhì)管理。（5）頂板管理端頭處的頂板管理采用大板梁配單體柱支護,假頂與實煤體交接處,采用玻璃鋼樹脂全錨和預(yù)注馬麗散錨固劑聯(lián)合支護形成對破碎煤柱的主動支護。（6）通風(fēng)瓦斯管理在后部輸送機尾部設(shè)置瓦斯傳感器,在回風(fēng)巷上隅角安置抽出式局扇進行瓦斯抽排,同時及時清理后部輸送機機尾部及架間浮煤。3.在某煤礦7510工作面應(yīng)

8、用情況7510工作面于2004年4月1日開始進行安裝工作, 5月20日正式生產(chǎn)。工作面共布置3架ZP-6500/195/34型端頭過渡架, 47架ZZP-4800/17/33型中間架(放頂煤架), 97架ZY-35型(分層架),改造后的后部輸送機尾部分置于第49架尾梁下方。實際生產(chǎn)過程中,由于49#54#架處于假頂與實體煤交接區(qū)域,且該區(qū)域坡度較大, 49#架上部相鄰架移架時經(jīng)常有大快矸石竄入,不利于機尾的管理。因此去掉一節(jié)后部運輸中部槽,將后部輸送機尾部分置于第48架尾梁下方。實際生產(chǎn)過程中,假頂與實煤體交接處兩側(cè)1015 m范圍煤墻片幫量大,特別是周期來壓期間易發(fā)生漏頂情況,通過采取加快推

9、進速度和帶壓移架的方法,使上述情況得到了有效控制。從生產(chǎn)情況看日平均割煤4刀,月產(chǎn)89萬,t后部輸送機運轉(zhuǎn)正常,放煤效果好,放煤回收率達87%,表明7510工作面應(yīng)用綜采綜放技術(shù)進行工業(yè)性試驗取得了很大成功。4.綜合分析比較綜采綜放混合式開采,屬于綜采工作面回采領(lǐng)域的一項創(chuàng)新技術(shù),煤頂與假頂交接區(qū)域、工作面異常隆起區(qū)域的煤體,受采動影響后煤體的片幫量非常嚴(yán)重,這種特殊的開采方式再加上困難的地質(zhì)條件在目前國內(nèi)外還未遇到,因此對此種情況下的煤墻片幫防治技術(shù)還是一項空白領(lǐng)域。需研究解決兩種方式組合在一起時的支架選型、后部輸送機的配備、回采工藝、放煤方式、頂板管理等技術(shù)難點。特別是研究假頂與實煤體交接

10、處在放頂煤開采技術(shù)條件下上覆巖層礦壓變化的規(guī)律,就顯得尤為重要,也是研究礦壓規(guī)律顯現(xiàn)的一項新的探索。與國內(nèi)外相關(guān)文獻論述內(nèi)容相比,此項目的突出特點在于:針對某煤礦特定的工作面地質(zhì)條件,通過合理的巷道布置、設(shè)備選型和配置以及相關(guān)工藝協(xié)調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)的研究分析和優(yōu)化組合,對綜放綜采開采技術(shù)進行了系統(tǒng)研究和大膽嘗試;對綜采綜放交接區(qū)域礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及控制技術(shù)進行了重點研究,為混采面片幫冒頂?shù)倪M一步防治技術(shù)提供了理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。5.經(jīng)濟、社會效益分析經(jīng)濟效益:某煤礦7510工作面布置混采面比布置兩個面可多采煤59萬,t按噸煤售價230元,利潤92元計,則增加產(chǎn)值1 357萬元,凈贏利543萬元。社會效益:工作面邊緣煤體實現(xiàn)了機械化回采,減少巷道掘進工程量;提高了礦井資源采出率,緩解了礦井采掘銜接局面,延長了礦井服務(wù)年限,具有很大的社會效益;創(chuàng)新了回采工藝