淺析放頂煤開采存在的問題及對策

1、江西煤炭科技2009年第3期J IAN GXI COAL SCIENCE&TEC HNOLO GY NO132009淺析放頂煤開采存在的問題及對策李國義(鶴崗礦業(yè)集團興安煤礦綜采一隊,黑龍江鶴崗154100摘要:分析了綜采放頂采煤開采存在的采出率不高、含矸率增加、絕對瓦斯涌出量增加、空氣中的粉塵濃度增加等問題,并提出一些解決方法。關(guān)鍵詞:綜放開采;采出率;瓦斯涌出量;粉塵;防治措施中圖分類號:TD823.97文獻標識碼:B文章編號:1006-2572(200903-0080-02Analysis of Existing Problems and Countermeasures in C

2、 aving MethodLi Guoyi(No.1Team of Fully Mechanized Mining,Xingan Colliery,HegangMining Industry Group Co.,Hegang,Heilongjiang,154100Abstract:The paper has made an analysis of existing problems in caving met hod,such as low recovery ratio,in2 creasing tonstein rate,absolute gas discharge volume and d

3、ust concentration,and put forward some solutions.K ey w ords:caving;recovery ratio;gas discharge volume;dust;prevention and control measures綜合機械放頂煤開采是厚煤層及特厚煤層的采煤方法,目前在我國應(yīng)用日益廣泛。放頂煤開采成倍地提高了工作面的產(chǎn)量,但也給工作面增加了一些新的不安全問題,如采出率不高,含矸率增加,絕對瓦斯涌出量增加,空氣中的粉塵濃度增加等。這些不安全因素嚴重制約放頂煤開采的發(fā)展。1綜放開采的采出率不高及含矸率增加綜放工作面的煤炭損失大體可分成

4、三部分:放煤工藝造成的損失約占工作面損失的一半或稍多;設(shè)備條件限制(工作面兩端不放煤引起的損失占1/4;工作面設(shè)計參數(shù)受限或不合理引起的損失占1/4左右。提高工作面采出率應(yīng)從三方面問題著手,即:加強放煤理論研究和改善放煤工藝方法,以降低放煤工藝損失;改善工作面設(shè)備及配套方案,減少工作面兩端損失;完善工作面設(shè)計,減少設(shè)計參數(shù)不合理引起的損失。例如:我礦為了提高采區(qū)采出率,巷道布置采用三進一回(見圖1。兩條工藝巷沿頂板掘進,采用遠煤壁打眼爆破松動法,超前工作面煤壁30m 40m預(yù)爆破,對頂煤起到預(yù)裂和破碎作用,待開采時又能利用采動引起的超前支撐壓力二次破碎頂煤。實踐表明,頂煤回收率可達80%以上,

5、含矸率明顯下降 。圖1巷道布置示意圖2綜放工作面絕對瓦斯量增加我礦大部分厚煤層是含瓦斯煤層,其中少數(shù)煤層瓦斯含量很高。高瓦斯煤層分層開采時瓦斯釋放不均勻,回采第一分層時,下部未采動煤中及鄰近層中的瓦斯從采空區(qū)大量涌入一分層工作面回風(fēng)流中,放頂煤開采實現(xiàn)了煤層全厚一次采出,本層煤中瓦斯釋放均勻,相對瓦斯涌出量比第一分層開采時明顯減少,但綜放工作面的產(chǎn)量一般是明顯大于(往往是1倍至數(shù)倍分層開采,回風(fēng)流中瓦斯含量在相同的條件下,其采場瓦斯涌出量比普通綜采大幅度增長,綜放開采時液壓支架后方及上方?jīng)]有風(fēng)流運動,并存有大量有良好釋放瓦斯條件的松散煤。釋放出的瓦斯一部分停留在支架上方(包括放煤口,一部分逐漸

6、積聚在8工作面上隅角,給發(fā)生瓦斯事故留下隱患。例如:鶴崗礦務(wù)局興安礦三水平北18層三區(qū)三段底板層綜放工作面,該工作面及其回風(fēng)道瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超過1%,在頂煤大面積垮落時,最大達5%。由于綜放支架結(jié)構(gòu)本身所決定(如圖2所示,B 區(qū)平均風(fēng)速是A 區(qū)的80%,C 區(qū)平均風(fēng)速僅是A 區(qū)的70%。而B 、C 區(qū)分別是斷裂煤壁、放落煤炭及采空區(qū)遺煤瓦斯涌出之地點,這樣就形成了低風(fēng)速與高瓦斯量對應(yīng)區(qū)域,很易形成局部瓦斯深度超限。頂板較穩(wěn)定或易冒落直接頂板厚度較薄的綜放工作面初采時,采空區(qū)上部有可能留有巨大未冒落空穴,上部頂板突然斷落時,空穴中留有的瓦斯將在很短的時間內(nèi)擠入工作面及回風(fēng)巷,引發(fā)瓦斯爆炸事故。 圖

7、2綜放采場瓦斯涌出空間分布綜放采場瓦斯涌出的空間分布理論和實踐都表明,綜放采場瓦斯涌出在時間和空間上都是不均衡的。即在放煤及移架時瓦斯涌出量較其它生產(chǎn)工序大幅度增加,因為隨著頂煤的放出,煤體破碎范圍及由此所釋放的瓦斯量均會增大。而且根據(jù)鶴崗礦務(wù)局興安礦三水平北18層三區(qū)三段底板層綜放工作面的實測結(jié)果,放煤和移架時,采場的瓦斯涌出一般較其它工序大25倍。預(yù)先抽放瓦斯仍然是治理瓦斯最有效的方法。以興安煤礦三水平北18層三區(qū)三段底板層工作面為例,巷道布置采用三進一回,對排除上隅角瓦斯,緩解支架上方瓦斯積聚,分流由采空區(qū)突然涌入工作面的瓦斯都有十分有效的。采用遠煤壁打眼松動爆破,預(yù)裂和破碎頂煤,并再次

8、把煤層瓦斯緩慢釋放出來。同時采用局扇抽排尾上上隅角瓦斯。經(jīng)測工作面在放煤時瓦斯?jié)舛缺３衷?.6%以下。3粉塵的嚴重超標采煤工作面空氣中粉塵含量及產(chǎn)塵率取決于煤的特性、破煤方法、工作面產(chǎn)量、風(fēng)速大小以及降塵措施的有效性等。擠壓破碎的煤(爆破或切割產(chǎn)塵量較多。實測表明,采用低位放煤支架時,放煤產(chǎn)塵率一般要低于截割產(chǎn)塵率。采取相當?shù)姆缐m措施后,工作面平均產(chǎn)塵率低于一般綜采工作面。產(chǎn)量不高的綜放工作面,采取適當降塵措施后,工作面風(fēng)流中的粉塵含量不高。但綜放工作面的產(chǎn)量高于普通綜采工作面,產(chǎn)塵量相應(yīng)增加,瓦斯也明顯增加,為了沖淡瓦斯,風(fēng)量風(fēng)速一般較大,致使煤塵飛揚,尤其是高位放煤工作面,主風(fēng)流中粉塵激增

9、,尤其在干燥、難注水煤層的綜放工作面,粉塵含量嚴重超標。與一般綜采工作面相比,綜放工作塵源除了采煤機切割外,放煤口上是一個主要產(chǎn)塵源;移支架時灑落的煤粉也較多,是第三產(chǎn)塵源。在降塵措施方面,采煤機降塵仍采用傳統(tǒng)的內(nèi)外噴霧系統(tǒng),放煤口使用多噴嘴、支架聯(lián)動的噴霧系統(tǒng),架間則采用噴霧水幕截塵但仍不能滿足放頂煤工作面的要求。我國在噴霧降塵領(lǐng)域有較大進展,從技術(shù)上改善了噴霧質(zhì)量。我國綜放工作面綜合防塵技術(shù)取得了較大進展,例如:厚煤層注水抑制粉塵產(chǎn)生技術(shù),采煤機高壓噴霧及各轉(zhuǎn)載點的噴霧,取得了較好的防塵效果,但與國際水平相比,我國綜放工作面防塵技術(shù)及效果的差距都很大,無論是噴霧降塵技術(shù)還是注水技術(shù),都不能達到國家安全技術(shù)有關(guān)規(guī)定要求。4結(jié)語盡管綜采放頂煤工作面開采技術(shù)在我國已取得了長足發(fā)展,但制約其發(fā)展的因數(shù)還很多,如:回收率和含矸率的矛盾;高產(chǎn)量和高瓦斯、高煤塵的矛盾,設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)能力(尤其老礦不配套,管理水平低等,都妨礙工作面生產(chǎn)能力的提高,因此必須努力突破這些技術(shù)難關(guān),使綜采放頂煤工作面向高產(chǎn)、高效率、高