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        放頂煤開采的合理選擇

        2014-04-29 00:00:00張磊
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年4期

        【摘 要】放頂煤開采中,頂板煤的可放性是開采的關(guān)鍵問題。本文分析了放頂煤開采的主要優(yōu)點及存在的問題,簡述了放頂煤開采的適用條件及注意事項。

        【關(guān)鍵詞】放頂煤開采;回采率;可放性

        0 概述

        放頂煤開采20世紀(jì)50年代始于歐洲。我國于1982年引進(jìn)了這項技術(shù),并結(jié)合我國煤礦實際情況,不斷進(jìn)行改進(jìn),有了較大的發(fā)展。

        放頂煤開采實質(zhì)就是在厚煤層中采用常規(guī)方法先采煤層底部厚度為2~3m的一個分層,利用礦山壓力的作用,使支架上方的頂煤破碎成散狀體,依靠重力通過支架放煤口回收頂煤。因此,放頂煤開采,頂煤的可放性是開采的關(guān)鍵問題。

        放頂煤開采多種多樣,各地根據(jù)各自的地質(zhì)條件、隊伍狀況、人員素質(zhì)及生產(chǎn)能力采用不同的放煤工藝。常見的放頂煤開采方法有綜采放頂煤(簡稱綜放)、┌型鋼梁放頂煤(簡稱π放)、滑移支架放頂煤(簡稱滑放)等等。

        1 放頂煤開采的主要優(yōu)點及存在問題

        1.1 放頂煤開采的主要優(yōu)點

        (1)產(chǎn)量高。厚煤層回采能大幅度提高產(chǎn)量。

        (2)成本低。厚煤層一次采全高,避免了分層開采,減少了成本的多次投入,成本占分層開采的30%。

        (3)掘進(jìn)率低。避免了分層開采,減少回采巷道的掘進(jìn)量。

        (4)有利于頂板管理。特別是在頂板較破碎的煤層中開采,減少了冒頂事故。

        除此之外,放頂煤開采還有效益高、安全性好、工人勞動強度低等優(yōu)點,具有推廣價值。

        1.2 放頂煤開采存在的問題

        (1)煤塵大。這是放頂煤開采面臨的重大安全和健康問題。

        (2)易自燃發(fā)火。因采空區(qū)遺留的破碎煤多,破碎煤體易自燃。

        (3)采空區(qū)易造成瓦斯積聚。

        (4)煤炭資源能否充分回收是放頂煤開采的關(guān)鍵。

        2 放頂煤開采的適用條件

        (1)煤層厚度的選擇。一般認(rèn)為一次開采的煤層厚度:綜放以6~10m為佳;放、懸放以4~5m為宜。頂煤厚度過小,易發(fā)生超前冒頂,增大含矸率;煤層太厚,破壞不充分,會降低回采率。煤層過厚應(yīng)先開采頂分層,降低煤厚。開采頂分層時,鋪好頂網(wǎng),將頂板巖石與煤層隔開,防止放頂煤開采時將矸石和頂煤同時放出,增加含矸率。放頂煤開采的采放比:綜放應(yīng)在1:1.2~2之間;放、懸放應(yīng)在1:1~1.5之間。

        (2)煤層硬度的選擇。頂煤的破碎主要是靠頂板巖層的壓力,其次是支架的反復(fù)支撐作用,因此放頂煤開采時,其煤層硬度不宜過大,一般選擇普氏系數(shù)在0.8~1.5之間。煤質(zhì)過軟,硬幫易抽頂,影響生產(chǎn);煤質(zhì)過硬,軟幫側(cè)頂煤不易冒落,回采率低,造成資源浪費。

        開采過程中如煤質(zhì)變硬,可采取在機軌兩巷提前向煤體打鉆進(jìn)行高壓注水,對煤體進(jìn)行軟化,或在工作面硬幫向頂板超前打深孔眼進(jìn)行深孔預(yù)裂爆破,再加上礦山壓力的作用,使煤體充分冒落,提高回采率。

        (3)煤層傾角的選擇。放頂煤開采應(yīng)盡量選擇在煤層傾角小的煤層進(jìn)行開采,近水平煤層最為適宜。在緩傾斜煤層中采用放頂煤開采時,煤層傾角不易過大。傾角在30以上的煤層中最好不布置 放和懸放工作面。綜放工作面的煤層傾角應(yīng)在35以下,在傾角達(dá)到或超過35 時,應(yīng)選擇適合大傾角開采的支架,并在開采過程中加強支架管理;否則支架的下滑、傾倒將會給開采造成困難,影響工作面正常生產(chǎn)。

        (4)煤層結(jié)構(gòu)。煤層中如有堅硬的夾矸會影響頂煤的放落,甚至?xí)霈F(xiàn)大塊夾矸在放煤時堵住放煤口,因此,每一層夾矸厚度不宜超過0.3m,其普氏硬度系數(shù)應(yīng)<3。

        (5)直接頂應(yīng)具有隨頂煤下落的特性,其冒落高度不小于煤層厚度的1.0~2.0倍,老頂?shù)膽衣睹娣e不宜過大,以免受沖擊。

        (6)地質(zhì)構(gòu)造。對地質(zhì)破壞比較嚴(yán)重、構(gòu)造復(fù)雜、斷層較多及采用分層長壁開采較困難的地段和上下山煤柱等,使用放頂煤開采比使用其它方法能取得更好的效益。

        (7)自燃發(fā)火、瓦斯及水文地質(zhì)條件,對于自燃發(fā)火期短、瓦斯涌出量大以及水文地質(zhì)條件特別復(fù)雜的煤層,要慎重選用放頂煤開采。要先調(diào)查清楚,并有相應(yīng)措施后才能考慮采用放頂煤開采。

        3 放頂煤開采中的注意事項

        3.1 煤塵管理

        放頂煤開采在放煤過程中煤塵生成量較大,威脅工人的安全和身體健康。因此,開采時應(yīng)加強煤塵管理。在機道各轉(zhuǎn)載點設(shè)灑水噴霧裝置,出煤時灑水噴霧降塵;工作面各放煤口都設(shè)噴霧裝置,放煤時必須噴霧降塵,減少煤塵生成;每天對工作面及兩巷用水進(jìn)行沖刷,防止煤塵堆積。

        3.2 煤層的自燃發(fā)火

        放頂煤開采不同于常規(guī)開采,它是在常規(guī)開采的基礎(chǔ)上又增加了一個放煤工序,較常規(guī)開采推進(jìn)速度減慢。因此放頂煤開采應(yīng)選擇不易發(fā)火煤層或發(fā)火期相對較長的煤層。

        如開采發(fā)火期較短的易發(fā)火煤層,應(yīng)做好防滅火準(zhǔn)備工作。要加快推進(jìn)度,每月推進(jìn)度40m,使采空區(qū)能夠在窒息帶內(nèi),防止空區(qū)煤層自燃;開采前及開采過程中,加強向空區(qū)注水和噴灑阻化劑,進(jìn)行降溫和隔絕向空區(qū)供氧;采用由機道下回頭向采空區(qū)注氮,隔絕向采空區(qū)供氧,確保采空區(qū)內(nèi)窒息不發(fā)火。

        3.3 瓦斯管理

        由于放頂煤開采,煤層中的瓦斯伴隨頂煤的冒落而增大,制約生產(chǎn);因此,放頂煤開采要解決瓦斯的影響。

        開采時加大配風(fēng)量來稀釋工作面及空區(qū)的瓦斯;在軌道煤層頂板掘1條頂板巷,作為排瓦斯尾巷,使工作面空區(qū)高頂?shù)耐咚褂晌蚕锱懦?,防止上隅角瓦斯積聚;向煤層中打鉆設(shè)抽放泵進(jìn)行抽放瓦斯,減少瓦斯含量。

        4 結(jié)論

        放頂煤開采頂煤的可放性是關(guān)鍵。合理選擇適宜的煤層,采取行之有效的措施,加強生產(chǎn)中的管理,可以提高經(jīng)濟(jì)效益,實現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)。放頂煤開采具有良好的發(fā)展前景。

        [責(zé)任編輯:周娜]

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