综采放顶煤开采（精选11篇）
综采放顶煤开采 篇1
1 综采放顶煤开采技术
1.1 综采放顶煤开采技术主要应用的设备
采煤机, 前部刮板输送机、后部刮板输送机、放顶煤液压支架;顺槽里还有转载机、破碎机、转载机自移装置、皮带机自移机尾、皮带机、乳化液泵站、喷雾泵站、移动变电站、防爆开关等。
1.2 顶煤冒放性的定量评价方法
放顶煤法是开采厚煤层的一种有效方法, 而顶煤自身是否可以顺利的冒落和放出是影响顶煤法的重要因素, 同时对煤炭回收率也有直接影响。对此我国的科研工作者采用回归公式法以及模糊聚类法等对顶煤冒放性进行计算研究。在采煤现场应用较多并且简单快捷的方法是“7因素加权模糊推理法”。这一方法对地质因素以及技术因素两方面做了综合评价。对于同样可以影响到顶煤冒放性的其他辅助措施并未进行评价。
1.3 综放面顶板结构与支架围岩关系
对于综放面顶板结构同支架围岩之间的关系在学术界及工程界没有一个统一的观点, 长期以来备受争议。一些学者认为放顶煤会导致顶板压力变大, 所以一些矿井采用了吨位较大的支架, 结果出现了钻顶现象以及歪架现象等, 耽误了矿井的生产, 导致经济效益下滑。而有的学者则认为放顶煤能够降低顶板压力, 所以部分矿井使用了一些小吨位的支架, 结果导致出现立柱压爆和油缸严重变形事故。对综放面顶板结构与支架围岩之间的关系有一个统一的观点, 从而对支架设计以及选用给予有效指导, 是目前亟待解决的问题。
1.4 综放支架受力与顶板结构的关系
采空区的充填程度和顶板结构都能对综采造成一定的影响。一般来说, 支架所承受的压力不会受到顶板的较大影响, 所以在支架的配套过程当中并不需要完全按照顶板的压力进行设计, 可以通过对每层进行压力检测, 从而进行对支架的压力选择。一般要按照以下步骤选择对坚硬梁式顶板结构的支架调整:先是对顶厚度进行预测, 这一过程要保障预定放出率, 根据放出率的多少进行有规划的调整;其次根据矿井的顶板岩层情况对坚硬梁式结构的位置进行预判。
1.5 综采放顶煤长壁采煤法的类型
主要是走向长壁和倾斜长壁采煤法。在推进方向上按倾角有仰斜开采和俯斜开采的形式, 倾斜长壁采煤法适于缓斜薄及中厚煤层, 以及被断层或岩浆岩破坏的不能布置走向长壁工作面的采区。倾斜长壁采煤法的煤层倾角在12°以下时开采效果较好。倾斜长壁采煤法的特点是, 工作面煤壁也较长, 工作面运输巷与回风巷是沿着煤倾斜方向掘进的, 而开切眼是沿煤层走向方向掘进的。形成回采工作面后, 沿煤层倾斜方向向上 (仰斜) 或向下 (俯斜) 回采。然而, 一些小的角度, 处于-5°水平以下的煤层倾角、倾向多变呈波状起伏的煤矿, 为了自身利益近年来依然采用这样的方式, 因为属近水平煤层。煤层倾角、倾向多变且呈不规则的波状起伏加上小断层发育, 最终导致整体技术失效并牵连矿区受损。
1.6 综采放顶煤大采高支架
一般, 按我国煤炭行业的划分, 采高在1.3m以下的就算薄煤层, 与之相适应的液压支架, 就是薄煤层液压支架。大采高的话, 在以前, 4m以上就算大采高了, 近几年来, 行业技术的发展、采煤工艺的发展, 大家普遍认为, 这一标准应该适当提高, 比如五米以上地大采高支架, 而综采放顶煤一般要求需要大截深滚筒配合与采高相适应的综采支架来配套, 现在国外有最高6.2m采高的支架, 现在德国准备研制一次采8m的液压支架, 不过目前在国内只有大柳塔煤矿使用的国外6m采高的液压支架。但是技术的不成熟所带来的问题也相对比较严重。
2. 综采放顶煤开采存在的问题
2.1 绝对瓦斯量增加
每一个矿井都有瓦斯涌出, 这就是绝对有瓦斯涌出, 但是有个基本量, 相对安全的数值, 如果涌出量超过安全数值就需要控制这就是相对量, 即相对安全的涌出量, 矿井中, 单位时间涌出的瓦斯量称为绝对瓦斯涌出量, 平均每采一吨煤所涌出的瓦斯量称为相对瓦斯涌出量。但是, 当绝对瓦斯量增加到一定的数值后, 由于久久不能散去, 导致瓦斯量增加, 一旦顶层开始下降, 那么大部分的瓦斯量都涌入下方, 对开采人员的生命安全以及矿身的安全造成破坏。
2.2 粉尘影响
国标:煤矿作业场所粉尘接触浓度管理限值判定标准如下:
粉尘种类游离Si O2含量 (%) 呼吸性粉尘浓度 (mg/m3) ;煤尘≤5 5.0;岩尘5~10 2.5;10~30 1.0;30~500.5;≥50 0.2;水泥尘<10 1.5;煤尘 (游离Si O2含量<10%) Coal dust (free Si O2<10%) ;总尘46;呼尘2.5 3.5一旦超出了这一指标, 就会造成呼吸困难, 影响人身健康, 但是在综采放顶煤开采技术当中, 由于本身的技术限制, 导致通风差, 所以最终导致粉尘无法大量排除, 从而影响整体煤矿内部人员安全。
2.3 炮采影响
在煤矿中采矿的主要形式有炮采、普采、综采三种, 炮采就是放炮落煤, 爆破或者人工装煤;普采就是机械落煤, 机械装煤运煤, 单体液压支架+铰接项梁;综采就是破、装、运、支、处全是机械化自动化, 但是一些公司为了图取暂时的利润, 往往忽略机械环节, 完全依靠人力进行采煤, 这样就造成很大的危险性。
摘要：本文介绍了综采放顶煤开采技术, 并分析了其中的问题。
关键词：放顶煤开采,技术,问题
综采放顶煤开采 篇2
采空区“三带”观测分析报告
为进一步确定N1S3综采放顶煤工作面采空区“三带”分布范围和规律，大平矿分别于2013年5月和2013年6月进行了此项观测工作。经观测分析，大平矿N1S3综采放顶煤工作面采空区“三带”分布范围和规律如下：
一、散热带（1～16米）
因靠近工作面开采空间，顶板冒落岩块处于松散堆积状态，孔隙多又大，漏风较多，没有积热条件，加上浮煤暴露时间短，一般不自燃。
二、自燃带（16～31米）
由散热带向采空区内沿伸16～31米的空间，冒落岩石、浮煤逐渐被压实，孔隙小，有漏风，风阻大，风流呈层流状态，浮煤氧化发热，热量积聚，煤温增高，最有可能自燃。
三、窒熄带（大于31米）
综采放顶煤开采 篇3
【关键词】综采放顶煤开采；安全管理；煤矿开采工艺
1.引言
综采放顶煤开采技术与普通综合机械开采技术相比进行了更大的改造，显著提升了开采效率。综采放顶煤开采技术一般使用两台刮板运输机。其中一台刮板运输机的采煤方式与普综采相同，位于支架的前方；另外一台刮板运输机装置于支架的后方，使用的是支架结构来开展放煤工作，从而形成煤矿作业的综合机械化放顶煤开采，其中包括落煤、装载、运输、放顶煤等一系列工作环节。
煤矿开采实践证明综采放顶煤开采能够高效应用在缓倾斜煤层与急倾斜特厚煤层，其能够实现煤炭开采的集中化管理，显著提高出煤率，降低煤矿开采成本。
2.综采放顶煤开采类型
放顶煤开采技术是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。
2.1一次采全厚放顶煤开采
一次采全厚放顶煤开采是目前我国煤炭开采工作中十分常见的综采技术之一，与其他综采技术相比开采的煤炭产量更高，开采效率更加具有优势，比较适合厚度在6～10m的煤矿[1]。其主要优势体现在自动化机械设备的需求量不大，并且矿井掘进和后期维护工作十分便利，矿井工作面的煤炭运输效率较高。该综采技术的主要弊端体现在如果煤矿中的煤质相对柔软，则工作面平巷出现安全事故的概率会相应增加。
2.2预采顶分层网下放顶煤开采
预采顶分层网下放顶煤开采技术是沿煤层顶板布置普通长壁工作面，然后沿煤层底板布置放顶煤工作面，将两个工作面之间的顶煤放出。这种开采工艺比较适合煤层厚度高于12m的煤矿中。其主要优势可以提高回收率，预采顶分层在一定程度上解决了放顶煤损多的缺陷。其主要弊端在于支架之间会出现漏煤，并且在放煤过程中会出现较为浓密的粉尘，增加了矿井的危险因素。因此在实行该综采技术时需要对煤层进行预注水，用来减少粉尘。
2.3倾斜分层放顶煤开采
倾斜分层放顶煤开采主要适用在煤层厚度为15～20m的情况下。可以将煤层厚度划分8m-12m，进而可以采用倾斜分层放顶煤开采工艺。在开采的时候从上半部分开始开采，这种分层综采方式可以实现交错同时开采[2]。
3.综采放顶煤开采工艺
3.1综采工作面工艺过程
根据煤层底部的走势来开展切割工作，再使用前方的运输机将煤炭运输出矿井外，移动液压支架的移动顶板出现脱落，完成按照所计划的步距后将放煤口打开，掉落的煤炭放置于后部的输送机上，由皮带进行运离矿井。
3.2初采和末采放煤工艺
初采放顶煤技术需要在开采前，在开切眼外的位置上做切顶巷，切顶巷即为与开切眼平行的辅助巷道，可以实现初采。放顶煤一般在工作面即将完成开采前20m处停止，这种技术会大量浪费煤炭，因此需要对该技术不断创新，将停采距离缩短至10m左右。
3.3端头放煤
当前绝大部分的放顶煤综采都是采用改装过后的过渡型支架来实现端头维护。另外运输机过渡槽过高，使得支架放煤与过煤更难实现。所以，可以在煤层工作面两端头分别预设2支架，导致不能继续放煤，出现煤炭资源的严重浪费。要解决端头放煤可以使用带有高位放煤口的端头支架，应用短机头或机尾工作面输送机或者侧卸式输送机[3]。
4.综采放顶开采安全管理
4.1防治水
在综采过程中可以利用瓦斯排放系统来疏泄上区段的综采工作面上覆积水。对于较为复杂的矿井内部可以设置整体的排水设施系统，预防水体泄露而造成的影响。同时还可以在生成水平面上放置大容量的水体存储库与抽水泵。
4.2防灭火
在工作面采空区要及时的进行注氮处理。使用黄泥对采空区进行灌浆等措施，控制矿井压力的基础上在工作面进行通风梳理，不定期、定期的进行注水来控制矿井内温度。对综放工作面采空区与相邻采空区可能出现火灾的区域进行注氮来降低氧气浓度，降低火灾危险。同时可以加快工作面的推进速度，防止煤炭出现自燃。当月推进速度大于40m的时候可以有效的防止煤炭自燃。
4.3防瓦斯
配设专业的矿井瓦斯抽查小组，对矿井内瓦斯含量进行全程控制检测。准确的瓦斯安全检测与自动报警系统，全面预防瓦斯安全事故出现。定期的疏散瓦斯，防止矿井内瓦斯过多堆积，避免瓦斯含量过高导致爆炸或火灾。在矿井风巷上段设置水射流风机，将矿井上隅角的瓦斯稀释或消除。
4.4防煤尘
矿井工作面要进行定时定量的通风工作。对超前煤层施工面实施高压注水处理，防止矿井内煤层堆积。在放煤工作中配设喷雾，在放煤过程中使得放煤与喷雾可以联合自动运转。同时可以在支架顶梁上沿着工作面配设4-5处净化水幕。
5.結束语
综采放顶煤开采是一项综合性的开采技术，尤其适合在缓倾斜、急倾斜特厚的煤层中应用。综采放顶煤开采技术的开采效率与经济效益优势十分明显，所以已经得到了普及应用。然而在应用综采放顶煤开采技术时必须注意到该开采技术仍然存在众多问题，例如回收率与含矸率之间的问题，高产量与高瓦斯、高煤尘之间的问题，煤矿开采管理水平有待提高等。因此必须着重注意突破这些技术难题与管理问题，使得综采放顶煤开采工作更加高效、高产、高安全。
【参考文献】
[1]乔宏斌 ， 郭荣.综采放顶煤开采工艺与安全技术研究[J].科技传播， 2013， （20）：189+187.
[2]张帅 ， 张振配 ， 赵英州.冲击地压特厚煤层综采放顶煤开采工艺探讨[J].煤炭技术， 2011， （01）：225-226.
综采放顶煤开采 篇4
关键词：综采放顶煤采煤法,采煤工艺,安全措施
0 引言
在20世纪的前苏联时期, 综采放顶煤采煤法开采工艺就被开发与应用, 伴随着西方工业文明发展, 这项技术不断被引进到其它各个国家。其被引进到中国的时间较晚, 但中国煤炭资源丰富, 尤其是厚煤层矿区分布较广, 非常适合采用这项技术, 使得这项技术在中国得以快速引进和普及。目前经过几代工程技术人员和专家的不断探索, 这项技术得到了不断完善, 使其地质适用性和煤炭采出率、吨煤成本等都有了极大改善, 这项技术在煤矿的实践应用上不断走向成熟, 目前, 中国的该项技术已在国际上达到了领先水平。在中国有些矿区, 鉴于目前中国煤炭形式不是令人满意, 考虑到采用综放的吨煤成本较低, 且综放采煤法能在特定煤层开采条件下显示出其独有技术优势, 可应对不同的开采条件, 缓倾斜煤层、极度倾斜煤层及地质构造复杂煤层等都可以采用此种采煤法, 综采放顶煤工作面总数还在不断增加。
1 综采放顶煤开采技术特点
1.1 工艺特点
通过对一般综合机械化采煤技术的过程改进和工艺改善, 综采放顶煤采煤法开采技术一般利用多台运输机, 保证拥有更多出煤点。其中一台运输机和常规的一样, 割煤机器在煤壁工作面, 而其它采掘运输设备在工作面煤体侧方, 采用支架来控制采放工作。煤矿生产工作的全过程, 即综合化破煤、运煤、装煤、放顶煤和进行必要的采空区支护工作等综合性的机械化煤矿开采。现在的煤矿开采实践过程证明, 综采放顶煤开采技术尤其适用于缓倾斜厚煤层及急倾斜特厚煤层的实际开采, 运用此方法开采这两种条件下的煤层能实现快速、高效、安全开采。另外, 在实现集中化生产管理、提高煤炭资源的产出率和降低吨煤成本等方面也显示出了不可小觑的优势[1]。
1.2 综采放顶煤开采的具体技术特点
a) 增加了煤炭产量。由于在综采放顶煤采煤法中, 拥有2个或更多出煤口, 实现多个采煤过程同时进行, 大大提高煤炭采出效率和产量。因此, 该种采煤法可保证高强度连续开采, 特别是对于一些复杂条件下的煤炭开采能表现出非凡优势, 面对断层落差不大于煤层厚度2/3的断层, 表现出极强技术可实施性。在一些具体技术分配上, 简化了某些复杂的巷道工艺流程, 大大降低了巷道掘进率, 该种采煤法具有低耗、高效、高产、安全的特点, 保证了煤炭产量;
b) 用工减少。综采放顶煤开采技术相对于常规采煤方法其机械化水平相对较高, 其生产能力自然也要比常规采煤方法高出几倍, 从而在很大程度上提高了每个综放施工队伍生产效率, 有数据显示, 采用该种采煤法的工人效率达到10 t/人;
c) 根据综采放顶煤采煤法的开采技术特点, 即采一部分煤, 使顶煤悬空, 迫使顶煤掉落, 该方法可明显显效工作面矿压, 且有数据显示, 当采煤工作面推进速度越快, 工作面周期来压现象越不明显。因此, 对于综采放顶煤采煤法工作面的支护形式可由一般的四柱支架缩减为两柱。降低耗材, 成本也得到了有效控制;
d) 安全问题。由于综采放顶煤采煤法技术工作强度较大, 自然而然会存在着较多安全方面问题, 每一类安全隐患都会对工程施工及生产产生不利威胁, 其中较为主要的隐患就是瓦斯、火, 所以在施工和生产中一定要做好防范措施。防止对工程和人身安全造成毁灭性灾害[2,3]。
2 综放开采主要安全问题及防治措施
2.1 防治水
对于综采放顶煤采煤法来说, 水危害的来源有:顶底板砂岩水、老空水、钻孔水、第四系松散含水层水、推覆体水等。对于以上这些水源, 为保证安全, 在开采过程中一般采取以下管理措施:
a) 早行动, 在水出现的过程中适当采用瓦斯排放系统排掉一部分上区段综放面的积水;
b) 针对距离片麻岩 (推覆体) 比较近的综采放顶煤工作面要严格定量控制放煤, 必要的话采取只割不放来加快开采进度;
c) 机巷内部较为复杂, 可单独布设完整的排水设备, 避免水体流出对局部范围的影响, 另外, 还可设置大容量水池和抽水泵, 缓解排水压力;
d) 对于孔口水的防治, 要提前探测好水源地, 对于距离水源较近的报废孔口要彻底封堵孔体, 必要时注浆封堵。
2.2 防灭火
综采放顶煤采煤法开采时, 火方面的灾害大部分来源于煤体自燃发火, 因此, 在防火治理中一定要仔细研究工作面的各种起火特点及起火原因, 然后才能有针对性地预防和有效控制。主要措施是对综放工作面采空区定期注入适量N2, 这也是截至目前应用较好较普遍的防灭火处理措施。另外一些辅助措施包括对采空区注入黄泥浆液、合理通风、洒水降温等措施, 可根据实际情况的严重程度合理选择。
2.3 防瓦斯
综采放顶煤采煤法一般都是用在煤体较厚矿区工作面, 开采的往往是体积非常庞大的一块煤体, 其内肯定会富集着大量瓦斯气体, 这也是由煤炭的形成机理决定的。因此在煤炭开采过程中瓦斯涌出量也会比一般厚度的要多, 这也是综放经常面对的最大安全隐患, 因此一定要完善瓦斯防治管理体系。
a) 专门成立瓦斯排查小组, 全程检测并控制瓦斯危害, 并设置性能可靠的瓦斯预警系统, 针对瓦斯灾害一定要提高警惕, 预防为主, 防止瓦斯事故发生及其破坏;
b) 定期疏通瓦斯通道, 避免瓦斯大量集聚而引发起火或瓦斯爆炸;
c) 布设大功率大排量的瓦斯抽离泵, 增加瓦斯排放速度及排放量;
d) 在工作面回风巷上口布设水射流风机, 用来稀释上隅角瓦斯;
e) 在综放工作面上隅角设置小局扇, 避免上隅角瓦斯集聚。
2.4 防煤尘
不可轻视煤尘对采矿作业的影响, 煤尘和瓦斯一样, 浓度达到一定值后会引发煤尘爆炸, 还会危害员工身体健康。防尘措施如下:
a) 一定要控制好通风, 保证通风系统畅通无阻, 风速一般不超过1 200 m3/min;
b) 超前煤层施工时要注入高压水, 避免煤体过干, 激起煤尘;
c) 在采煤过程中, 设置喷雾装置, 并实现采煤和喷雾的联合自动控制;
d) 在支架顶梁上多设置几处水幕。
3 结语
综采放顶煤工艺以其生产低成本、地质适用性强、便于集中化生产管理等特点而得到很多具有厚煤层赋存条件的煤矿青睐。一方面, 该采煤法的工艺特点决定了生产的高产、高效、低成本;另一方面, 该方法的开采具体技术特点决定了其在开采过程中不得不考虑瓦斯、水、煤尘的防治。因此综采放顶煤采煤法的应用要多方面综合考虑其适用性, 才能发挥出其应有的优势。
参考文献
[1]石志文.对提高综放工作面回采率的探讨[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (8) :282.
[2]商凤忠.浅谈综采放顶煤开采技术[J].商业文化 (学术版) , 2008 (4) :101.
浅谈综采放顶煤技术及应用 篇5
【摘 要】随着我国煤炭行业的发展和产量的逐步增加，采煤工作面正在向纵深方向发展。综采放顶煤技术作为一种高效安全的技术在不断的被各大煤矿采用，本文笔者就综采放顶煤技术和应用做了简单的阐述。
【关键词】综采放顶煤技术；应用
【中图分类号】 F407.21【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0302-01
综采放顶煤技术起源于上个世纪60代末期的英国，其属于厚煤层开采技术之一，具体是指将原本分层的煤炭一次性开采完成，具体方法是在煤层底部按照传统的采掘方法进行开采，借此来使上部的煤炭在矿压的作用下自动落下。在几十年的不断试验和使用的过程中，该技术现已不交完善，并逐步在全世界数十个国家内被广泛应用。近些年来，随着我国煤矿采掘技术的不断发展和进步，综采放顶煤也随之日趋成熟和完善，该采煤技术是一种安全、高效、先进的煤炭采掘方法。
一、 综采放顶煤技术的优点
1、该技术能够实现高产，通常在条件适合的前提下，采用合理的支架类型、配套设备，并对工艺参数进行优化后，便可以实现高效、高产的目标，较之常规采掘方法能够显著提高煤炭产量。
2、由于采用该技术进行井下采掘巷道掘进率相对较低，故此能够使巷道的维护条件有所改善。因不需要经常性改换工作面，从而极大程度地提高了综采设备的利用效率。
3、该技术主要是借助地压进行破煤，并依靠自重来实现放煤，这样能够显著降低动力能源消耗，而且地压破煤最大的优点就是能够增大粒径25ram以上块煤的产出量。
4、该技术具有较强的适应性，能够在各种条件较为复杂的断层及残煤柱区域进行采掘。正是因为综采放顶煤技术的这些优点，使得该技术现已在我国各大煤矿获得广泛应用，通过该技术的应用，不仅有效地提高了采掘工作效率，而且还进一步降低了机械材料费用和作业人员数量。
二、 综采放顶煤技术的具体应用
1、综放采煤工艺采煤工艺流程如下：割煤一运煤一移架一前部运输机推移一放顶煤一后部运输机拉移一处理采空区。
（1）割煤。可采用双滚筒采煤机以双向穿梭的方式进行割煤，截深深度控制在600ram左右，同时使用无线电遥控装置对采煤机进行操纵。采煤机的牵引速度可按照综采面实际运输能力、拉架速度以及顶板条件进行确定。
（2）运煤。可以采用两台可弯曲刮板式运输机进行运煤。
（3）移架。可采用四柱支撑掩护式低位放顶煤支架，并对切眼顶板进行支护，机头和机尾则分别采用2架和3架四柱支撑掩护式低位放顶煤，并对端头顶板进行支护。
（4）前部运输机推移。利用支架上的推移千斤顶进行移溜，在移溜过程中，应当同时对3—5个架的推移千斤顶进行操作，并确保移溜和拉架的协调性，弯曲度应控制4 以内，弯曲段的实际长度不得小于15m。
（5）放顶煤。可以采用单轮顺序防煤，步距控制在0.6m左右，借助顶板压力、回收插板以及支架尾梁摆动等综合方式进行防煤，防煤时应当从机头或是机尾第四架开始逐架进行放顶煤。
（6）后部运输机拉移。可以使用液压支架上的千斤顶对后部运输机进行拉移。当顶煤放完以后，应距离放煤点15m左右开始进行拉移，步距应控制在0.6m左右，弯曲段的实际长度不得小于15m。
（7）处理采空区。可以采用移架后顶板自行垮落法对采空区进行处理。需注意的是，若端头浮煤落入采空区，必须采取阻化防火措施。
2、应用综采放顶煤技术时的注意事项
（1）采煤机操作注意事项。采煤机开机作业前，应对机组附近进行认真检查，确保无人后方可开机，同时应将牵引手把位置于零位，截割离合器应为脱开状态，特别需要注意的是，必须先进行供水然后再开机，关机前应当先停水然后再关机；应当经常对采煤机的油位进行观察，看其有无异常渗漏的迹象，若发现渗漏必须及时加以处理，在没有特殊情况的前提下，尽可能不要使用紧急停车；作业过程中应当对油温、油压以及异晌等进行观察，若发现设备异常应当立即停机进行检查，排除故障后，方可继续作业，严禁设备带病工作，对于滚筒的位置应当加以注意，一旦偏离正确轨迹，应进行适当调整，避免割顶梁以及其它部位；若是低压表差大于0.5MPa时，应更换精滤器，当背压低于1.7MPa时，应当更换粗滤芯；换班或是停机时间较长时，应当打开隔离开关，并脱开离合器把手，牵引手归于零位，同时断开水阀；对电缆的运动状态应随时关注，避免挤压、钩挂、跳槽等事故的发生。
（2）支架操作注意事项。应对各铰接件之间的连接销进行认真检查，看其有无脱落，弯曲或是串出等异常现象，并对软管进行检查，看其是否被挤或被砸，若发现异常应当及时采取措施进行处理；在移架前应当将架前和架内的浮煤、碎煤矸石等清理干净，避免影响移架；当支架较长时间不需要进行操作时，应联系泵站关闭乳化液，在底板出现台阶时，必须采取相应的措施使台阶的坡度减缓，以免影响移架和推溜工作的进行，支架歪斜时应对其底座和顶梁进行调整，以确保其工作状态正常；一般情况下，液压支架工作面是不允许放炮的，若是有特殊情况需要放炮时，必须获得相关负责人的批准后方可进行。放炮前，应对支架立柱、千斤顶以及软管等采取相应的防护措施，放炮后应加大通风量，使煤尘和有害气体快速排出；支架的最低工作高度不得小于1.8m；顶煤未垮落前，支架尾部应当处于收回一定角度的状态；支架放煤时，必须确保输送机处于正常工作位置；当工作面发生故障需要长时间进行维修时，全部支架的尾梁均必须收回，以免引发安全事故。
三、实际应用效果分析
建筑物下综采放顶煤开采残煤探讨 篇6
关键词：综采放顶煤,建筑物下开采残煤
1 矿井简介
西安煤业公司 (原西安煤矿) 1950年11月22日开始建设, 1955年12月1日建成投产, 建井原始地质储量96186千吨, 可采储量74620千吨, 设计服务年限83年。原西安煤矿于2003年因资源枯竭, 经辽源市中级人民法院裁定宣告破产, 为提高矿井矿产资源回收, 安置破产后职工再就业, 经吉林省煤炭工业局批准同意组建西安煤业公司, 利用现有系统和设备开采残余煤炭资源。由于残煤煤层已遭受破坏, 旧巷、旧采迹极多, 顶、底板破碎难管理, 容易发火, 开采技术条件十分复杂。针对残煤赋存的特点, 经过反复研究、对比、分析、论证, 将综采放顶煤的开采技术, 大胆的应用到建筑物下残存煤量开采中。西安煤业公司现下设4个生产井区和3个辅助生产区科, 在册职工总数4780人, 核定生产能力为274万吨, 所有井区全部采用综采放顶煤采煤法回采,
2 科学论证、优化设计
一区七采残煤位于一水平 (-54米) 下段绞车道东翼, 开采上限标高为-65.0米, 下限标高为-281.0米, 设计开采面积为135000平方米。地表位于辽源市建材厂南侧, 灯塔乡村委会以北, 地面有民宅308户, 建筑面积18480平方米, 有两条水泥路及一条高压线在上方经过, 其余为农田。
2.1 地面建筑物下开采的主要工作
(1) 地质资料、以往开采资料的收集和地面房屋调查、变形情况预测;
(2) 不搬迁村庄条件下采区回采的可行性研究;
(3) 开采方案及设计优化;
(4) 采后地表移动与变形参数数据的分析、计算;
(5) 安全开采与建筑物保护措施。
2.2 七采建筑物下开采方案确定
(1) 七采工作面尺寸确定:
0701走向长300m, 倾斜长70m;0702走向长300m, 倾斜长40m;0703走向长550m, 倾斜长70m;0704走向长500m, 倾斜长50m;0705走向长500m, 倾斜长40m;03013走向长500m, 倾斜长40m。
为合理确定工作面的开采厚度, 对本区内开采的6个工作面进行了开采条件的地表移动变形预测计算, 以达到开采对地表的影响最小之目的。
(2) 工作面开采顺序的分析:
经预测计算0703单一工作面开采时 (煤层开采厚度12m条件下) , 地表的最大沉降为630mm, 最大水平变形拉伸为1.27mm/m, 压缩变形为2.80mm/m, 满足《规程》对砖石结构房屋Ⅱ级变形的要求, 且对村庄建筑而言, 拉伸变形的破坏较大, 压缩变形相对较小的情况下不会对房屋产生破坏影响, 因此0703工作面的开采不会对地面房屋的破坏产生较大的影响, 首采区确定为0703工作面。
(3) 开采方案的确定:
七采地面村民房屋较多, 若全部实施搬迁, 一是搬迁费用高, 二是无其它置换土地村庄无处可搬, 社会影响较大, 针对本公司实际情况, 选择限厚、间隔开采控制地表变形, 对地面房屋采取变形加固维修, 并采取就地重建抗变形结构等措施, 解决建筑物下残煤开采难题。
(4) 井上下安全技术措施。
①开采前, 对受采动范围内影响的建构筑物进行调查、存档备案, 以确保安全。
②开采过程中, 严格按设计施工。特别是开采宽度、开采长度和开采厚度不能超出设计要求。
③在地面设置地表移动观测点, 对开采过程中的地表沉降进行观测, 保证村庄下压煤开采的顺利进行, 并为以后村庄下开采设计提供技术依据。
④加强地面巡视工作, 地面建筑发生变化时, 及时联系, 以便对开采方案作适当的调整, 以满足安全开采的需要。
3 经验总结
按照北京煤科院的技术论证严格控制采放高度, 在工作面走向长度、开采范围基本不变的情况下, 工作面采放高度严格控制在规定以下, 依照设计留设少量区间煤柱, 实现了地表变形完全在可控范围内, 根据地表观测数据说明, 七采采区由2006年开采, 至2011年末共采出煤量224.29万吨, 对地表建筑物影响极小, 基本符合煤科院的论证报告, 开采非常成功。同时综放回采工艺在我公司残煤开采成功的应用, 既填补了我公司综放采煤方法的空白, 又为国内外残煤综放开采的首创。
在“建筑物下”下进行残煤资源开采, 通过不同开采宽度、厚度影响的地表移动与变形预测、覆岩破坏高度预测分析、工作面开采顺序对地表移动影响分析等技术手段, 针对性地对西安矿残采工作面进行了优化设计, 使得老矿区的残煤资源能有效地开采, 既保证开采安全, 又保护好人们赖以生存的环境, 并取得了巨大的经济效益。为稳定生产能力、延长矿井服务年限做出了贡献。取得了良好的社会效益, 该项技术具有较多的优越性, 对于地质条件类似的老矿井具有指导意义, 因此应用前景较为广泛。
参考文献
[1]国家煤炭工业局制定.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2000.
综采放顶煤开采 篇7
1.1 采煤方法
窑街煤电集团公司三矿5721-3工作面为原5721和5722两个工作面合并而成, 平均走向长度281m, 工作面平均长度77.3m, 最长处为104m, 煤层倾角55°~80°, 采用水平分层走向长壁综采放顶煤采煤方法, 分层平均采放高度为11.2m, 进风巷布置在煤层顶板侧, 回风巷布置在煤层底板侧。工作面巷道布置示意图如图1所示。
1.2 顶底板特征及支护方式
5721-3工作面采用ZF4800/17/31支撑掩护式液压支架支护顶板, 工作面上、下端头采用DZ系列单体支柱配合4m长的π型花边梁 (沿走向布置) 和3.4m长的π型花边梁 (沿倾向布置) 组成四对八梁走向迈步抬棚支护顶板。两道超前支护采用DZ—2500型、DZ—2800型单体支柱配合2.8m或3.4m花边钢梁托棚支护顶板, 或采用DZ—3150型单体支柱带帽点柱支护顶板, 全部垮落法处理采空区。
工作面皮带巷和回风巷均为全煤巷道, 皮带巷净宽为4.3m, 断面为12.6m2, 回风巷净宽为3.6m, 断面为11.2m2, 施工巷断面为10m2。断面形状均为三心拱形, 采用锚网、锚索联合支护, 锚杆间排距为700mm×900mm, 锚杆均匀分布, 锚索间距为3000mm。巷道破顶底板或煤层松软破碎段采用锚网、锚索和12#工字钢棚联合支护。
1.3 旋转角度
5721-3工作面皮带巷和回风巷由于受煤层走向影响, 两道布置如图1所示, 在整个回采过程中, 工作面皮带巷需旋转87°23'39″, 其中皮带巷第一个拐点处工作面需调斜41°5'19″, 皮带巷第二个拐点处工作面需调斜39°20'7″, 还有一个小角度6°58'13″。
2 工作面调斜理论
2.1 工作面下滑量计算
在采煤工作面回采过程中, 工作面溜子会出现上窜下滑的现象, 其主要原因是刮板输送机机头和机尾的推进度不一样造成的。一般有经验的工人会根据现场条件进行调整, 如果溜子下滑, 刮板输送机机头处会多割一刀煤, 反之, 溜子上窜, 机尾则会多割一刀煤。但这些基本上是经验之谈, 根据对实践进行总结, 对工作面溜子的上窜下滑量进行量化分析, 得出小下滑量的计算公式 (1) , 工作面下滑如图2所示。
式中:x———工作面下滑量, m;
s———工作面推进度, m;
b———工作面机尾推进度, m;
a———工作面机头推进度, m;
L———工作面长度, m。
2.2 工作面旋转过程中的下滑量计算
若综采工作面以实中心调斜时, 工作面不存在刮板输送机下滑的现象, 但当工作面以虚中心的方式调斜或旋转时, 工作面的下滑如图3所示。将每一个调斜循环角度所产生的下滑量累加起来, 得到公式 (2) 。
式中:B———采煤机截深, m;
α'———调斜循环角度, °;
α———调斜角度, °;
n———调斜α角度的扇形块所需的循环数, n=α/α'。
在这里引入极坐标的概念, 运用极坐标分析综采工作面的调斜过程, 计算就会变得简单, 工作面刮板输送机机头至调斜虚中心的距离ρ和工作面皮带巷内帮至虚中心的距离l可以表示成以虚中心O为中点的极坐标函数, 如下公式:
式中:θ———工作面以虚中心O旋转过的角度;
R1———虚中心至皮带巷内帮距离, m。
工作面的调斜是一刀一刀进行的, 因此θ不是一个连续的值, 它是每个循环角度α'的整数倍, 上式可变化为:
2.3 工作面调斜方法
工作面调斜及旋转的实质是控制工作面不同部位每次采煤的进度, 逐次调斜工作位置和推进方向。其具体实施方法是按照设计的调斜比例, 通过割煤时的通刀和短刀配合, 每次转过循环调斜角度α', 经过若干个α'角度的调斜, 最终使工作面完成整个α角度的旋转。工作面调斜方法如图4所示。
2.3.1 调斜比例的确定
选取合适的调斜比例 (机头和机尾推进度) 是根据工作面刮板输送机允许弯曲的最大角度来确定的。调斜比例和每循环调斜角度的关系如下式, 工作面调斜过程如图5所示。
每调斜循环角度α', 可由下式求得
式中:N———每调斜循环宽段的割煤刀数;
L———工作面长度;
B———采煤机截深;
[α]———工作面刮板输送机允许弯曲的最大角度, 一般为2°。
通常, 工作面的调斜比例不宜过大, 调斜比例太大, 相应每调斜循环角度也会变大, 工作面就可以快速调斜, 短时间内转过拐点, 但若调斜循环角度大于刮板输送机允许弯曲的最大角度, 就会损坏设备, 不利于安全生产, 且每循环工序变多, 不利于现场管理。
2.3.2 确定虚中心调斜时的中心端前移量S
虚中心调斜时需确定中心端前移量S, 可根据顶板稳定性、调斜角度α、工作面长度及每循环调斜角度α'等因素确定, 一般每循环至少完成一个通刀, 即
式中:n———调斜一个α角度的扇形块所需的循环数, n=α/α';
f———每调斜α'角度的小扇形块采煤机所割的通刀 (长刀) 数, 通常取f=1~2。
通刀就是沿工作面全长割煤, 短刀就是采煤机割煤距离短于工作面长度的割煤。
2.3.3 下滑量验算
将前两步计算得到的参数, 按下式进行验算:
式中:W———巷道净宽, m;
c———转载机或平巷溜子宽度, m;
0.8———人行道宽度。
3 工作面调斜设计
5721-3工作面采用的是综采放顶煤工艺, 两道采用锚网、锚索联合支护方式。由于顶煤较厚, 工作面若采用实中心的调斜方式, 即以下端头机头处为调斜中心, 这样会对下端头顶板造成反复支撑, 难以维护, 且工作面支架容易出现“挤、咬”现象, 因此, 5721-3工作面采用虚中心的方式进行调斜。
3.1 确定摆采比例
工作面自开切眼沿走向推进97m时, 遇到皮带巷第一个转弯, 工作面需转过41°5'19″, 考虑到摆采的角度较大, 采用1∶6的比例摆采, 即机头端进1刀, 机尾进6刀, 工作长度为99m, 截深取0.5m, 由公式 (4) 可得每调斜循环角度α', 可由下式求得
3.2 中心端前移量S计算
由公式 (5) 计算得, n=41°5'19″/1°27'=28, S=28×1×0.5=14m。
3.3 确定下滑和上窜量
下滑量可由公式 (3) 求得:
再按公式 (6) 进行验算
由计算可知, 如果采用1∶6的调斜比例 (机头1刀, 机尾6刀) , 提前14m调斜, 工作面的下滑量将达到5.4m, 到外帮的垂线距离为4.07m, 显然, 以上调斜方式是不合理的。
3.4 分段调斜
由以上计算可知, 一次调斜转过41°5'19″是不合理的, 因此采用分2次调斜的办法, 一次先转α/2, 如图6所示。
工作面先以1∶6的比例调斜20°32'39″, 即提前拐点7m以1∶6的比例调斜, 机头下滑量为1.35m, 1.35×cos20°32'39″=1.26<2.87m。这样, 工作面就能顺利通过拐点。
4 实践应用
综采工作面的调斜在实际操作中是通过推移输送机, 使其弯曲段逐次位于工作面不同位置处, 采煤机滚筒沿刮板输送机不同弯曲段割入煤壁来实现的。相邻两刀煤的错距可由下式确定, 且应大于输送机容许的最小弯曲段长度。5721-3工作面弯曲段进刀如图7所示。
式中:m———相邻两刀煤的错距, m;
L———工作面长度, m;
Nk———宽段割煤刀数;
Nd———窄段割煤刀数, 通常取1~2。
在5721-3工作面整个旋转摆采过程始终以工作面输送机机头与进风巷输送机合理搭接为基准来控制工作面支架及前、后部溜子上窜下滑, 在摆采过程中严格按照制定的比例和拐点提前量实行循环工艺, 并由生产技术部准确掌握日推进度并进行现场检查, 发现工作面推进度不符合要求时, 及时进行调整。
工作面在摆采过程中必须保证液压支架垂直前部溜子与煤帮, 支架歪斜不得大于5° (0.2m) , 否则必须进行调架。每循环摆采完后, 必须做到煤帮、刮板输送机、支架都成直线。这里是相当重要的, 若每循环结束后, 支架不垂直于煤壁, 则达不到预期的下滑量, 工作面将很难转过转弯, 且支架一直处于受力状态, 推溜杆对其阻力越来越大, 对设备损坏较大。
工作面机头沿走向推进到进风巷拐点时, 由于巷道变方位, 下端头架设的走向“四对八根”托棚挤在一起, 将导致下端头所架设的四米长“四对八根”π型花边钢梁无法架设。为确保端头支护安全可靠, 采用3.4m×φ0.2m或2.7m×φ0.2m的半圆木配单体支柱一梁三柱替换4m长π型花边钢梁, 半圆木棚至少保持“两对四根”, 并且要首尾相接。
工作面摆采时, 容易出现上架压下架的咬架情况, 调整时, 用单体支柱往机尾方向调整上架尾部或往机头方向调整下一架支架前部的方法进行调整。用单体液压支柱调整支架时, 可用调整支架前梁或尾梁的方法进行, 调整支架前梁时用上邻支架为支点向下 (机头方向) 调整支架前梁, 调整支架尾梁时用下邻支架为支点向上 (机尾方向) 调整尾梁。当调整幅度不大且支架导向杆没有紧靠导向槽上边缘时可用支架侧护板进行调整, 调整时, 收回被调支架顶梁侧护板, 伸出支架尾梁侧护板进行调整。用单体支柱调整支架时, 需用14#铁丝或尼龙绳将单体支柱栓绑牢固, 防止支柱弹起伤人。操作人员将注液枪在单体支柱上固定好后, 在安全区域进行操作, 支柱两头必须垫上木质垫板, 以增加支柱的稳定性。摆采时, 由于支架尾梁出现间隙, 为防止调架中架间漏煤压住后部溜子, 调架时后部溜子必须停止运转, 并用板皮或废旧皮带将架间蓬严。工作面液压支架调整如图8所示。
5 结论
5721-3工作面的旋转开采的成功, 用实践证明了以上理论的合理性, 并且具有指导现场安全生产的作用。通过运用上述计算方法, 选取合理的调斜比例, 计算出工作面的下滑情况, 实现现场的精细化管理, 确保工作面正常旋转开采。并且为下分层的旋转开采积累了宝贵经验。
综采放顶煤技术研究与应用 篇8
综采放顶煤技术在中国是在上世纪90年代逐渐发展和成熟起来的, 并以其显著的技术和经济优势在中国得到了迅速推广和应用, 目前该技术已成为中国现代化高产高效矿井的核心技术之一。放顶煤工作面采用每割一刀煤放一次顶煤的作业形式。滞后移架3 m~5 m放顶煤, 放顶煤采用单轮间隔顺序放煤的方法。放煤顺序由运输机头部 (尾部) 向尾部 (头部) 进行, 放煤工序与割煤工序平行作业, 放煤时放煤工根据后溜的煤量适当控制放煤量, 以免压死后溜。
1 综采放顶煤技术特点
与厚煤层倾斜分层开采相比, 综放开采的优越性主要表现在以下几个方面:
有利于合理集中生产。综放开采的一次采出煤层厚度增加, 并且可以实行采、放平行作业, 增加了煤层的开采强度, 简化了生产环节并大大降低了巷道掘进及维护工作量, 实现了矿井的高度集中化生产。对煤层及地质条件有较强的适应性。由于综放开采顶煤的放出厚度是可以变化的, 因此使用煤层厚度变化较大的煤层条件, 从而避免了因煤层厚度变化分层工作面难以布置的困难。此外, 综放开采对小的地质构造也具有较好的适应性。具有显著的经济效益。与倾斜分层开采相比, 巷道掘进量减少了50%, 设备占用费、材料消耗费、安装拆迁费及工资等费用显著减少, 可使吨煤成本降低10元~30元[1]。
放顶煤采煤法的主要缺点是采出率较低 (比分层开采低10%左右) , 工作面粉尘大, 自然发火、瓦斯积聚隐患较大等, 应严格采取措施并在应用中注意应用条件。
2 综采放顶煤技术使用条件
放顶煤开采工艺技术虽然有明显的经济效益, 但由于放顶煤是利用矿山压力破煤, 因而对煤层的可放性及其赋存条件具有一定的要求, 其适用条件可概括为以下几点:
煤层厚度一般认为5 m~12 m为佳。顶煤硬度系数一般要求小于3, 否则需采取预破碎措施。煤层倾角宜小于15°。煤层结构每一夹石层厚度不大于0.5m, 其硬度系数小于3, 顶煤中夹石层厚度的比例也不宜超过10%~15%。直接顶应具有随顶煤下落的特性, 其冒落的高度不宜小于煤层厚度的1.0倍~1.2倍, 基本顶悬露面积不宜过大。地质破坏较为严重、构造复杂、断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段、上下山煤柱等, 宜采用放顶煤开采。自然发火、瓦斯及水文地质条件。对于自然发火期短、瓦斯量大及水文地质条件复杂的煤层, 应调查清楚并采取相应措施后才能使用放顶煤开采。
综放采场矿压显现基本特征如下:顶煤刚度是影响采场矿压显现的关键因素。老顶对采场矿压显现的影响降低。高位直接顶对采场矿压显现的影响较大。支架工作阻力对采场矿压显现有显著影响。
3 综放开采覆岩破坏和地表沉陷规律
目前对综放开采的上覆岩层和地表沉陷的规律的探究比较少, 这主要是由于目前综放开采的应用条件决定的。由于厚煤层综放开采一次性开采厚度大, 推进速度快, 造成的覆岩破坏和地表沉陷与普通综采和炮采相比, 必然更加剧烈, 当地表存在对沉陷比较敏感的目标 (比如重要建筑物、铁路、水体等) 时, 那么用综放开采显然不能适应地表沉陷控制的要求, 需要用别的开采方法。但反过来试想一下, 如果能通过某种方法和措施有效地控制和治理上覆岩层移动和地表的沉陷, 使得地表沉陷指标符合特定的要求, 那么综放开采的适用条件将更广泛。综放开采不是将会在更大的范围内取得更大的技术和经济效益。要达到这一目标, 必然要对综放开采上覆岩层和地表移动规律有清醒的认识, 然后再相应地提出具有针对性的控制方法和治理措施[2]。
综放开采上覆岩层移动和地表沉陷剧烈, 地表最大下沉速度约为普通分层开采的4倍~5倍, 环境破坏尤为严重, “三下”综放开采沉陷治理技术复杂, 难以控制。综放开采工艺造成的采空区边界附近的煤炭损失限制了覆岩的充分垮落和岩层移动的发展, 造成拐点向采空区内侧偏移更大, 同时, 初采和末采工艺的差异造成了停采线一侧的拐点偏距大于开切眼一侧, 使两侧的地表移动规律完全不同。综放开采时覆岩移动变形剧烈, 危险变形期持续时间长, 充分采动区地表的残余变形现象更加明显。
采厚是控制超前影响角和最大下层速度滞后角的主要因素之一。采厚越大, 覆岩破坏越剧烈, 岩层移动传播的范围和速度越大, 超前影响角越小, 最大下层速度滞后角越大。
4 结语
由于厚煤层综放开采覆岩破坏和地表沉陷的以上特点, 使得各矿区已掌握的传统中厚煤层一次采全高和分层开采的覆岩破坏高度和地表沉陷规律, 及有关预测参数不能满足综放开采的生产需要和安全保证。因此, 系统的开展厚煤层综放开采覆岩破坏与地表沉陷规律、控制和治理技术研究, 具有重要的理论意义和使用价值, 推广应用前景广阔, 经济与社会效益巨大。
摘要：论述了综放开采与厚煤层倾斜分层开采相比而言具有的优越性及其使用条件和采场矿压显现的规律, 总结了几点关于综放开采覆岩破坏和地表沉陷规律。
关键词：开采,优越性,研究
参考文献
[1]钱鸣高, 许家林.煤炭工业发展面临几个问题的讨论[J].采矿与安全工程学报, 2006, 23 (2) :1-6.
放顶煤开采方法的技术分析 篇9
我国自上世纪80年代引进该技术, 经过30年的发展, 开采技术趋于成熟。随着技术的发展, 使得放顶煤开采技术在厚煤层开采中得到广泛应用。近10年来, 大功率、大采高、高可靠性的重型综采设备得到了较好的发展, 于是综采放顶煤开采技术应运而生。它具有矿井开拓部署简单、生产能力大、资源回收率高、安全效益好等优点, 因而得到广泛的关注。综放开采工艺已成为厚煤层尤其是特厚煤层开采发展的主要方向之一。但是, 尽管如此, 放顶煤技术仍然存在很多不足, 例如, 回采率较低、煤尘大等, 而回采率低已经使得欧洲很多国家禁止使用放顶煤技术进行开采。本文将对放顶煤技术的适用范围、 优点、目前存在的主要问题及对策进行分析。
1放顶煤技术的适用范围与优越性
放顶煤开采技术对地质条件、煤层赋存条件适应性很强。 从煤层赋存厚度来讲, 厚度在6 ~ 25 m的煤层都可以采用放顶煤开采, 对于更厚的煤层, 应采用分层开采; 从煤层倾角来讲, 放顶煤技术既可以用于近水平、缓倾斜煤层, 还可以应用于急倾斜煤层; 从煤的硬度来讲, 主要适用于硬度系数在0. 6 ~ 2. 0的煤层, 对于硬度系数大于2. 0的煤层, 不能直接使用放顶煤采煤法, 但是在采取一定的松动措施后, 也可以使用放顶煤开采。正是由于放顶煤技术适应性强, 其在我国的应用非常广泛。据不完全统计, 目前我国的放顶煤工作面超过300个。放顶煤技术有以下优点。
1. 1掘进率低
根据我国有关部门的统计, 我国每开采1万t煤, 需要掘进巷道45 ~ 50 m。巷道掘进是煤矿开采中的一个较大的制约因素。采用放顶煤技术, 可以大大减少巷道掘进率, 其掘进率大致在15 ~ 25 m/万t, 仅相当于分层开采的1 /3 ~ 1 /2。
1. 2工作效率高
使用放顶煤开采可以多个工作面同时回采, 从而可以大大提高每月单产量。
1. 3可以与综合机械化开采技术结合起来使用
采用放顶煤开采, 首先要将下部的煤层用其他方法进行回采。可以使用综合机械化开采技术来采下部煤层, 然后再设法放出顶煤。
2放顶煤技术存在的不足
2. 1综放开采的回收率较低
在正常的开采情况下, 采用放顶煤开采技术的采出率只能够达到81% ~ 86% , 煤炭损失的情况不容乐观。在综放工作面的煤炭损失基本上可以分为三个部分: 1放煤工艺造成的煤炭损失大约占到了工作面损失的1 /2及其以上。2在开采的过程中, 设备条件限制引起的损失约占到了1 /4。3综放工作面的设计参数受到限制或者是不合理而引发的损失占到了1 /4。
2. 2容易出现瓦斯事故
图1表示的是综放采场瓦斯涌出在空间的分布图。图中C区是放落煤炭以及采空区遗煤瓦斯涌出地点, 其瓦斯含量较高, B区是断裂煤壁。在风速方面, A区的风速最大, B区其次, C区的风速最小, 而C区的瓦斯含量却是最高的, 因此这里瓦斯含量很容易超限。
对顶板比较稳定, 直接顶板厚度较薄的综放工作面采煤时, 由于顶板长时间悬露而不垮落, 在采空区的上部岩层中有大量的裂隙, 有的甚至存在许多较大的空穴, 这些裂隙或者空穴中可以储存很多瓦斯, 当上部的顶板因初次来压或周期来压而突然间冒落时, 这些瓦斯会迅速地涌入到工作面以及回风巷中, 造成煤与瓦斯突出事故。
2. 3粉尘严重超标
放顶煤开采与其他采煤方法一样, 很难做到主要产尘尘源下风向没有工作人员。工作面增加了放煤工序, 也增加了产尘尘源数量, 虽然放顶煤开采时煤的产尘率降低了, 但空气中总的含尘量比一般的综采工作面要高, 工人呼吸的空气中粉尘含量远远高于国家卫生标准。并且综放工作面的产量高于普通综采工作面, 产尘量相应增加, 瓦斯也明显增加, 为了冲淡瓦斯, 风量风速一般较大, 致使煤尘飞扬, 尤其是高位放煤工作面, 主风流中粉尘激增, 尤其在干燥、难注水煤层的综放工作面, 粉尘含量严重超标。
3放顶煤开采问题的解决措施
3. 1提高回采率
提高工作面采出率的方法: 首先加大对放顶煤理论的研究, 改善和丰富放顶煤的开采方法, 提供放煤工艺的消耗。其次, 改善综放工作面采煤所使用的设备及其开采方案, 以有效地减少工作面两端的损失。
3. 2瓦斯治理
目前, 我国对瓦斯治理的最有效最直接的方法就是抽取瓦斯, 主要的方式为: 在煤矿开采区内的巷道设置三进一回的方法, 把位于隅角的瓦斯排除干净, 清除掉位于支架上面的瓦斯, 把从采空区进入工作面的瓦斯分流稀释, 然后再通过采用远煤壁打眼爆破松动的方法, 把瓦斯慢慢地释放出来。
3. 3煤尘防治
煤尘的防治主要有以下措施: 1采煤机在割煤时, 除采用喷雾降尘外, 还应采用采煤机负压二次降尘技术。2在架间及放煤口设置除尘器降尘。3注水, 洒水前应在水中掺人降尘药剂, 使粉尘易于降落。4煤层预注水来促进降尘。
4结语
随着科技的发展, 许多新型能源层出不穷, 例如页岩气、煤层气、可燃冰、核能等, 这些清洁的新能源已经逐步被人们所接受, 并且在逐渐地走向成熟。但依据我国目前的实际情况, 我国煤炭资源的主体地位在很长的一段时间内都很难改变, 天然气也很难成为我国的主要能源。开发新的采煤技术, 改进现有的采煤技术, 提高煤炭资源的回收率, 是我们亟须解决的问题。 本文通过研究放顶煤目前存在的资源回收率低、瓦斯含量高、 煤层容易自燃及粉尘量较大的问题, 提出了放顶煤开采目前存在的缺陷与不足, 并且针对这些问题, 提出一些意见与建议, 以促进放顶煤开采技术的进一步发展。
参考文献
[1]郝秀明.综采放顶煤工作面粉尘的综合防治[J].科学之友, 2010 (4) .
[2]闫以朋.结合放顶煤特点谈如何提高回采率[J].煤炭技术, 2010 (6) .
[3]张宏.我国煤炭资源可持续发展能力研究[J].煤炭经济研究, 2006 (2) .
[4]康红普.深部巷道锚杆支护理论与技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2007.
综采放顶煤开采 篇10
【关键词】综采放顶煤;施工技术;工作面工程质量;常见问题探讨
我国综合放顶煤开采技术经过几十年的探索，从无到有、发展迅猛。综放开采也以其单产高、效率高、成本低、效益好、安全可靠等优点,成为我国井下煤层开采的主要生产技术之一。下面就综放开采技术应用中几个常见的问题进行深入探讨。
1.使用综采放顶煤施工技术，工作面工程质量必须得到有效保证
1．1煤壁、支架和输送机三者要各成直线
工作面煤壁直是采煤机割煤时要把工作面煤壁采直、采齐，保证按规定采够进度，不留伞檐煤。输送机直是推移输送机时要顺序推移，弯曲度不能过大过急；输送机的机头、机尾不可过于超前或落后；在工作面割完一刀煤，完成一个循环工序后，输送机移成一条直线。液压支架直是液压支架的顶梁、底座与工作面顶、底板要平整接触。支架的顶梁应紧贴顶板，遇到顶板破碎处要构严背实，避免漏矸和冒顶。支架底座下不可有杂物支垫，以避免支架出现歪斜或倾倒。架间距离应一致，移架推进度应一致。在工作面完成一个循环后，支架应呈一条直线。煤壁、支架和输送机互相关联，不仅要求三者各成一条直线，还要求三条直线应相互平行。综采工作面做到“三直”后，不仅能减轻工作面输送机的负荷，对顶板管理，还可保证采煤机的截割速度，有利于发挥综采设备的效能。
1．2顶、底板要保持平整
这是是保证支架支撑和输送机顺利推移的前提，在煤层粘顶时，应控制好采煤机前滚筒的高度，保证沿走向或倾斜将顶板割平，给移架和支撑创造良好的条件。工作面的底板也要依靠采煤机机使之平整，若底板割不平，就会影响液压支架的良好支撑，还给输送机推移造成困难。
1．3液压支架要保持干净
液压支架内若有杂物堆积，必然会影响支架的操作，以及工作面的正常生产。所以，液压支架内应经常打扫和擦拭，保持支架内整洁，要对乳化液把支架的立柱、千斤顶和液压阀进行冲洗。
1．4工作面上、下出口要保持畅通
综采工作面上、下出口处，因悬顶面积过大，机械设备多，又是电缆、水管、材料、设备及人员出入的通道，在综采生产中，有30%的时间集中在这里，若出口处堆积杂物或顶板维护不好，就会形成堵塞，会增加采煤机在上、下出口处的作业时间，影响综采设备效能的发挥。因此，有必要保证支架完整可靠，巷道无积水、无杂物堆积，电缆、管路敷设规整，还要使设备、材料摆放整齐，只有这样才能保证工作面上下出口时刻保持通畅。
2.使用综采放顶煤施工技术中几个常见问题的探讨
2.1综采工作面两巷的超前支护
根据工作面两巷的支承压力显现规律表明，采煤工作面开采产生的动压对工作面两巷的作用较大，为减轻开采对巷道的作用，保证工作面开采所需的有效空间，要在巷道未受动压影响前或影响较小时提前对巷道进行维护。根据相关规定综合机械化采煤工作面的巷道高度不应低于1.5m，安全出口必须设专人维护，发生支架断梁折柱、巷道底鼓变形时，必须及时更换、清挖。在煤矿实际生产过程中，巷道的超前维护距离应根据工作面超前压力的影响范围确定，通常一般要在20～30m为适合。
2．2综采工作面的顶板管理十分重要
综放工作面，其直接顶通常为本煤层，所以工作面应按破碎顶板管理，但此种方法回收率低，且易造成采空区火灾隐患。可采用先采一层铺金属网灌浆形成人工假顶，再在人工假顶下采用综放，这样效果就要好很多。人工假顶形成网上再生顶板，使网上岩石形成较致密整体状态，放顶煤后再生顶板不断裂连续缓慢下落，是较理想的回采工艺。在生产实践中为防止硬帮顶板抽漏，割煤后必须及时推溜移架，减少空顶时间。
2．3易片帮煤壁的管理
综采工作面的煤壁片帮，会给生产带来较大困难，要对其进行防治。煤壁片帮的预防及管理措施有如下。①科学选择支架，要选择能够立刻支护、端面距较小、有防片帮装置、支护强度较大的液压支架。②加强工作面的生产技术管理，搞好正规循环作业，缩短循环周期，减少煤壁的暴露时间。③及时超前支护，在生产过程中，如果贴近顶板的煤层已经发生片帮，就要立即采取措施，提前移架对片帮后暴露的顶板及时进行支护，避免出现冒顶事故。④加固煤体，使用楔式木锚杆对煤壁锚固，也可应用注浆方法对煤体进行加固，减少煤壁片帮危害。
2．4综采工作面放煤环节需要注意的问题
①综放开采的采出率。通过各种可能的方法提高综放开采工作面的采出率,特别是顶煤采出率,在减少煤炭资源损失的情况下,也减少了综放开采工作面采空区的遗煤量,从而降低自燃火灾发生的可能性。措施主要有减少末采损失、端头损失,重点是减少放煤工艺损失,合理确定放煤步距,改进放煤工艺等。如：为了使顶煤充分冒落，在两巷超前工作面打深孔眼进行深孔爆破，实践证明这样放煤效果更佳，放煤时坚持多循环，循环往复放煤，每个放煤口放5～7min，使顶煤及假顶均匀下降，提高放煤效率，提高煤炭回采率。
②放煤时严格执行一放三检制。即放煤前检查，放煤时检查，放煤后检查。发现放煤口附近瓦斯超限时，立即停止放煤，放煤时如有大块堵住放煤处，要采用插板将其挤碎。如挤不碎时，采用单体支柱将其推入采空区，然后继续放煤。
初次放煤应在工作面采出5m后放出1/3即关闭放煤口，以后每循环增加放煤量，待人工假顶落下方可正常放煤，以保持支架的稳定性。放煤结束后，将尾梁挑起，插板伸出，关闭放煤口，在遇有支架歪斜、倾倒、架前漏顶，空顶时应停止该处的放煤，并立即处理以上情况。放煤时为防止煤尘飞扬，必须打开喷雾降尘，加强防尘工作。
③合理确定综放工作面的推进速度。综放开采工作面向前推进的过程中,工作面的推进速度越慢,自燃带的寬度越大,采空区自燃的可能性越大。因此在设计综放面的倾向长度时,必须根据煤层的自燃发火期和采煤设备的能力,保证在设计倾向长度下,综放开采工作面的推进速度应达到月推进50 m以上，以缩短采空区自燃带的宽度,减少采空区煤层自燃火灾发生的可能性。
3.结语
综采放顶煤生产技术是否合理事关矿井的安全状况和煤矿生产的经济效益。必须采取有效措施，使之不断趋向合理，为煤矿生产的安全和经济效益提供有力保障。
【参考文献】
［１］马延滨.浅析提高综采放顶煤工作面采出率的措施[J].山西煤炭.2010（12）.
［２］赵继发.综采放顶煤开采技术浅谈[J].山东煤炭科技.2011（3）.
放顶煤开采常见问题与研究 篇11
关键词：放顶煤开采,采出率,瓦斯涌出量,自燃,综放支架
0 引言
放顶煤开采技术是厚煤层采煤开采过程中的一次技术性革命, 放顶煤开采技术可实现底层落煤与顶层放煤同时进行或工序间隔时间短, 其采高是分层开采的2倍~5倍, 适用于5 m~20 m厚煤层的开采, 能实现一次性全高开采。因此, 在条件适宜的工作面, 具有高产、高效、低耗、低成本、巷道布置及生产系统简单、相对安全和经济效益显著等突出的优点, 近年来在实践中广泛应用并取得了极大的成功。但是, 在放顶煤开采中也存在许多安全与技术问题, 如瓦斯涌出量增大、工作面煤尘浓度超标、自燃危险性增加、顶板管理难度增大等, 比分层开采时显得愈益突出。因此, 加强对这些安全技术问题的研究, 不仅有助于提高矿井安全生产, 还可使放顶煤开采技术不断完善和推广。
1 放顶煤及其开采的特点
1.1 放顶煤的特点
放顶煤的特点有:a) 一次采高增大, 由于一次采高的增大, 开采所需的直接顶厚度要远大于普通采高, 若垮落的直接顶不能充满采空区, 在老顶比较坚硬的条件下, 采空区易形成很大的空洞, 从而导致瓦斯积聚, 当老顶来压时对支架造成冲积, 同时岩石垮落与支架发生摩擦易起火花;b) 上覆岩层的活动范围大, 与分层的顶分层开采相比, 放顶煤开采一次采全厚所引起的上覆岩层的垮落、移动及破碎范围要大一些;c) 破碎顶煤的存在, 放顶煤支架上部存在一层破碎顶煤, 它是传递上部岩层载荷的中介, 也是支架控制的对象。由于其刚度小, 而且破碎顶煤是在支架后方放出, 所以, 顶煤的破碎程度及放出情况影响支架荷载和支架与围岩之间的相互关系。例如:放顶煤支架前柱工作阻力大于后柱, 工作面支架支承压力分布宽, 超前工作面距离较大, 与分层开采相比工作面来压强度变化不明显。
1.2 放顶煤开采的基本特点
放顶煤采煤就是在厚煤层中, 沿煤层或分段底部布置一个采高2 m~3 m的长壁工作面, 用综合机械化采煤工艺时行回采, 利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方或上方放出, 并予以回收的一种采煤方法。与分层综采相比有以下优势:a) 可进行平行开采, 在平行工作面上进行多点同时采煤, 极大地提高了采煤效率, 能实现高效高产;b) 能有效减少能耗, 减小材料损耗从而降低成本;c) 巷道掘进量少, 能有效提高巷道掘进效率, 使掘进更加连续, 生产更加集中;d) 放顶煤开采技术适应性强, 能够很好地适应缓斜厚煤层中煤层厚度不均匀变化较大、落差、破碎顶板等相对复杂煤层的开采;e) 在急倾斜厚煤层的水平段开采时, 放顶煤开采能够实现高效安全的机械化开采。因此, 放顶煤开采技术以其在厚煤层开采中的优势, 得到了广泛应用, 但是, 采用放顶煤开采技术也存在一定的问题。
2 放顶煤开采技术的主要问题
2.1 采出率相对较低
针对厚煤层的开采, 国家对工作面的采出率和采区的产出率有很严格的规定。在实际开采过程中, 由于煤层厚度变化比较大, 而且由于煤层中断层的存在, 分层开采的采出率根本达不到要求。使用放顶煤开采技术虽然克服了这些影响因素, 但是采出率仍然不是很高, 仅能达到81%~86%, 煤炭损失率比较大。综放工作面煤炭损失包括:放煤工艺造成的损失、设备条件限制造成的损失及设计参数问题造成的损失。
2.2 自燃
采用综放开采技术开采厚煤层时, 易发生自燃现象, 其主要影响因素有:a) 综放开采回采率低, 导致丢煤比较多, 为自燃埋下了隐患;b) 综放开采相对于分层开采, 加剧了工作面顶板的活动程度和范围, 顶板冒落高度更大, 采空区不能及时冒落严密, 使采空区有一定的通透性;c) 综放开采整体掘进速度比较慢, 采空区氧化自燃带不能很快进入到窒息带, 而且综放开采采空区空间大, 空气流动慢, 为采空区氧化自燃提供了蓄热的条件。
2.3 瓦斯涌出量的问题
在工作面推进速度相同的条件下, 综放面产量是分层机采面产量的1倍~4倍。因此, 在开采瓦斯含量相同的煤层时, 综放面的绝对瓦斯涌出量将成倍增加。但是, 与分层开采的第一分层相比, 综放面的相对瓦斯涌出量会明显减少。其原因:在第一分层开采时, 底部煤层中的瓦斯由于卸压而大量涌入第一分层采空区, 而放顶煤开采是煤层全厚整体推进, 不存在这种状况, 因而单位瓦斯涌出量是减少的。而且综放面一次采全厚使瓦斯涌出相对比较均匀[1]。
此外, 综放开采过程中, 工作面上方冒落带和裂隙带的高度相对于分层开采要高很多, 增大了对邻近层的影响范围, 加大了邻近层瓦斯的卸压和排放程度。因此, 在邻近层赋存条件相同的条件下, 综放面上邻近层的绝对瓦斯涌出量比普通机采面大。
由于综放面支架上方存在数倍于采高的冒落放煤区, 因此采面上下隅角处容易积聚大量瓦斯, 这部分瓦斯将通过放煤口和支架上方的裂隙向工作面涌出, 从而在支架上方和放煤口附近形成了瓦斯局部积聚, 为矿井安全生产带来隐患。
2.4 支架和配套设备的问题
在放顶煤开采过程中, 工作面的过渡和端头支架的问题是一大很难克服的技术难题。在实际生产中, 工作面端头很难找到一种合适的支架和理想的放煤方法, 这不仅影响采出率, 而且影响采煤进度, 丢煤严重, 加大了火灾隐患, 使工作面工作的环境复杂化。使放顶煤开采全套设备无法得到有效发挥, 影响高效安全生产。
3 解决措施
3.1 提高采出率的措施
提高综放回采率应全面考虑影响回采率的因素, 根据实际开采情况, 来选择合适的措施, 其主要途径有:a) 优化采区设计与巷道布置, 尽量减少采区煤柱, 采区设计尽可能向大采长、大走向方向发展, 合理留设煤柱尺寸, 认真研究不留瓦斯尾巷的瓦斯抽排系统;b) 选择合理的综放架型;c) 加强工作面两端头支护, 减少工作面端头损失;d) 减少工作面初采与终采损失;e) 加强工作面煤层注水, 使煤体软化, 使顶煤及时冒落, 提高放煤效果;f) 选择合理的综放工艺, 同时加强放煤工艺管理, 减少采放工艺损失。
3.2 放顶煤开采自燃的防治措施
在实际防治过程中, 应考虑可行性和可操作性来选择合理的防治措施。常用的方法有:根据煤层自燃期合理推进工作面进度, 工作面建立防灭火系统和火灾监测系统, 在开采过程中及时对采空区进行预防性灌浆或注惰性气体等预防性措施, 防止自燃。要合理选择停采位置, 避开漏风区。工作面收尾时, 要及时回撤支架, 并构筑永久防火墙。
3.3 瓦斯灾害防治措施
综放面瓦斯防治的整体思路是加大风量、抽排瓦斯和强化局部积聚瓦斯处理。其中, 最直接最有效的方法就是抽排瓦斯, 在矿井巷道设置三进一回的方法, 把位于隅角和支架上面的瓦斯抽排干净, 使采空区进入工作面的瓦斯分流进而得到稀释, 然后可在远煤壁打眼爆破, 让瓦斯缓慢释放[2]。
3.4 综放支架与配套设备
综放支架的选择, 必须保证对工作面顶板实现有效控制, 还应与矿井地质条件、其它配套设备、采煤工艺相适应, 同时还要满足并安全高效生产。目前, 放顶煤液压支架的发展趋势为:a) 大采高放顶煤液压支架, 最大高度3.8 m~4.5 m以上的两柱式放顶煤支架和四柱式放顶煤支架;b) 强力放顶煤液压支架, 特别是10 000 k N~15 000 k N的大工作阻力支架, 能适应各种硬煤和特厚煤层综放开采的要求;c) 分体组合式直线型轻型放顶煤液压支架, 其适应性非常强, 适用于中小煤矿和边角煤的回收。
4 结语
在国内, 虽然综放开采技术在厚煤层开采方面体现出了极大的优势, 并得到了广泛的应用。但是, 综放开采技术还存在很多难以解决的问题, 因此, 还需要加强综放开采技术的研究, 不断解决生产中遇到的各种问题, 不断完善综放开采技术, 促进厚煤层开采的高效、高产。
参考文献
[1]高兴栋.南屯煤矿深部仰斜松软煤层综放开采的瓦斯涌出规律与防治技术研究[D].青岛:山东科技大学, 2004.