煤层赋存状态对综采放顶煤采煤法的影响.pdf

2 0 0 9 年 第1 期 夯 晨 斜技 9 7 煤层赋存状态对综采放顶煤采煤法的影响 魏 法 宪 大同市杏儿沟煤业有限责任公司， 山西 大同0 3 7 0 0 0 摘要通过分析煤层赋存状态对综采放顶煤 采煤 法的影响 ， 阐明 了构造 、 煤层倾角、 厚度 、 顶底板岩性等适宜一次采全厚综放 采煤 法的条件 ， 对选择采煤方法有一定的借鉴意义。 关键词赋存放顶煤影响 中图分类号 T D 8 2 2 ． 1 文献标识码C Th e I n flu e n c e o f S e a m Oc c u r r e n c e o n Fu l l y Me c h a ni z e d To p Co a l Ca v i n g We i FaXi a n X i n g E r G o u C o a l I n d u s t r y C o ．L t d ． o f D a t o n g ， S h a n x i ， D a t o n g 0 3 7 0 0 0 Ab s t r a c t B y a n a l n g t h e i n fl u e n c e o f s e a m 0 c c I l mmc e O lq f u ll y m e c h a n i z e d t o p c o a l c av i n g me t h o d，th i s p a p e r i ll u s t r a t e d th e a p p r o p r i a t e c o n d i t i o n s o f s t r u c t u r e ， a n g l e o f c o a l s e a f n，t l fi c k n e s s ，a n d p r o p e r t i e s o f r o o f a n d flo o r r o c k ．I t h a s a cer t a i n l℃ f r e r me a n i n g f o r s e l e c ti n g mi n i n g m e t h o d． Ke y wo r d s o U l T e t le e ；t o p c o a l c a v i n g；i nfl u e n c e 综采放顶煤采煤技术始 于国外 ， 我 国 自 1 9 8 2年开 始试验研究 ， 经过 2 0多年的发展， 综采放顶煤采煤技 术 已经成为我国厚及 特厚煤层 首选 的开采 技术 ， 国内 外的经验证明， 只要煤层赋存条件合适 、 支架选型合 理 ， 都能取得很好 的社会效益和经济效益 。 1 煤层稳定性与构造 当煤层埋藏不稳定 、 厚度 变化很 大时 ， 采用一次采 全高放顶煤采煤 法是最理 想 的方 法 ， 因为这 时采用 分 层开采会因为最后剩余的煤有厚有薄甚 至不可采而丢 失大量煤 炭。 当煤层地质构造复杂、 为 大量 的断层 切割时 ， 进行 分层开采也很困难 ， 尤其是 当煤层 的顶板 被断层切割 、 底板尚未破坏的情况下采用下行分层开采， 第一层因 顶板被切割而无 法开采 ， 这 时如采 用一次 采全厚放 顶 煤采煤法沿底板开采就可以解决分层开采的困难。 2 煤层厚度 *收稿日期 2 0 0 8 一l l l 2 作者简介 魏法宪 1 9 6 9一 ， 男 ， 山西大同人 ， 阜新矿业学 院采 矿工 程 专业毕业 ， 大同市杏儿沟煤业有 限责任公司从事技术工作。 煤层 的厚 度是选 用 放顶 煤采 煤法 的最 基 本 的条 件 ， 从 过去 的经验看 ， 一次采全厚放顶煤 的最大 厚度为 2 0 m， 但这并不是最 大极 限 ， 塔 山煤矿所采 煤层为石炭 系 3 ～ 5 号合并层 ， 可采厚度为 l 2 ． 6 3 ～ 2 9 ． 2 1 m ， 使用 s L 一 5 0 0型采煤机落煤、 装煤 ， P F 6 ／ 1 1 4 2型前部刮板运输 机和 P F 6 ／ 1 3 4 2 型后部刮板运输机运煤 ， 1 3 1 架 Z F 1 0 0 0 0 ， 2 5 ／ 3 8 型低位放顶煤 支架 支 护顶煤 、 顶 板 ， 工作 面采高 为 3 ． 5 m， 放煤高度 9 ． 1 3 m一2 5 ． 7 1 m。 放顶煤采煤法 煤层厚 度的下限为 5 m， 个别情况下 可以到 4 m， 低 于 5 m时完全可 以用 普通综 采开 采。假 若 由于煤层 顶板坚 硬不 能随采 随 冒， 需采用 预采顶分 层放顶煤时 ， 则煤层 厚 度至少 不能小 于 8 m； 当煤层厚 度超过 2 0 m以上 ， 应采用分层放顶煤采煤法 ， 分层厚度 一 般 为 1 01 2 m， 可 视煤 层 赋存情 况 而定。对 于急倾 斜煤层而言， 用巷柱式放顶煤时煤层厚度以4～8 m为 宜 ， 当用水平分层放顶煤 开采时煤层 厚度应在 8 ～l O re 以上， 煤层太薄时不便于布置一个壁式工作面。 3 煤 层倾角 对于一次采全厚综采放顶煤采煤法， 煤层倾角以 2 5 。 以下为宜。因为倾角太大对放顶煤支架的稳定性 的给置换装置增加适量 的盐。 2 对于加湿罐内的水位过度 的问题 ， 首先可 以调 节一下水管的进水速度； 其次可以通过空调的控制面 板来增加排水次数解决。 3 有时换上未使用的新加湿罐不仅 出现加湿电 流过大的情况， 更严重的是产生电火花、 氧化电极， 使 加湿罐内的液体变色。针对这种情况， 更换电极上有 适度水垢的加湿罐， 以减小两极的导电性。 由于各地的水质不尽相同， 对于机房 的湿度设定 也有所差异， 还有不同的加湿罐的电极导电性的差异， 因而要求选择适合 自己的解决办法。只有空调供水的 水质的硬度适中， 导热、 导电性能要好， 才能满足机房 加湿系统的要求， 保持机房的相对恒定湿度， 保障机房 设备的正常可靠运行。 参考文献 [ 1 ] h t t p ／ ／ w w w ． b e ij i n g j i f a n g ． c o m ／ b b s ／ t h r e a d 一 1 0 1 5 1 1 ． h tm l [ 2 ] h t t p ／ ／ b b s ． o o 1 8 8 ． c o n y c o n t e n t ／ 1 8 3 4 - 5 9 3 9 8 1 1 ． h tm l [ 3 ] h t t p l l b b s ． c o 1 8 8 ． c o m ／ ce n t enff v i e w t h r e a d ． p h p t i d 5 9 3 9 8 1 p a g e l mt h o ri d2 4 3 7 0 3 4 98 东瞧差 斜技 2 0 0 9 年 第1 期 有影响， 除了支架易下滑外 ， 在放煤过程中作用在支 架上的侧向力也随煤层倾角增加而增大。因此 ， 在 煤层倾角大于 l 5 。 时工作面最好采取伪倾斜布置 ， 使 工作面为倾斜向下推进 ， 这样有利于支架的稳定性 ， 同时有利于放顶煤的进行 。 当煤层倾角为 5 o ～1 O 。 时 ， 最好采用倾斜长壁工 作面进行俯采 ， 这样 既有利于煤壁 的稳定性不至于 发生片帮冒顶， 也有利于顶煤的回收。 对于急倾 斜煤层 ， 煤层倾 角 以大于 6 o 。 最 为适 宜， 当倾角小于松散煤体的放落角 6 0 。 一 7 0 。 时必然 带来底板损失。 4 直接顶的岩性与厚度 对于一次采全厚放顶煤采煤法来说 ， 最基本 的 条件除了上述煤层厚度应大 于 5 m以外 ， 还要求直 接顶是易冒的， 能随采 随冒， 冒落的顶煤与垮落的直 接顶能在放煤过 程中形成 统一的松动 冒落体。此 时， 冒落的顶煤就可 以遵循松散介质的流动规律从 放煤 口放 出， 就有可能保证较高 的煤炭 回收率和较 低的含矸率。如果直接顶不能随采 随冒， 在顶煤 冒 落后直接顶形成悬顶状态 ， 则 冒落的顶煤在放落过 程中就不再遵循松散煤岩 的放落规律 ， 最终形不成 冒落漏斗， 冒落顶煤的流动角 顶煤放落流动线与水 平面之夹角 不再是 6 o 。 ～7 O 。 ， 而是等于松散煤 的安 息角 4 5 o ；右 ， 会在顶煤的放落过程 中将采空 区的 大量矸石放出。 当进行下一个放煤循环时， 由于直接顶处于悬 顶状态 ， 在放煤 口上方 ， 放煤后所形成的空间， 一部 分为采空区窜来的矸石所充填， 靠 上部仍有一部分 处于空洞状态。当移架后 ， 顶煤随即垮落， 而且直接 顶仍不垮落时 ， 垮落的顶煤就有一部分被充填到采 空区一侧的空洞里而丢失。 在直接顶悬顶的情况下 ， 假如煤层比较松软 ， 顶 煤冒落后就会朝支架前方延伸， 这样就会把支架上 部放空 ， 或者引起架前 冒顶 ， 使支架失去对顶煤的支 撑。一旦直接顶垮落 ， 就会对支架产生冲击， 甚至会 造成支架倾倒 ， 导致部分或整个工作面塌落， 从而导 致失败。 要达到最佳放煤效果 ， 除要求直接顶能随采随 冒外 ， 还要求直接顶有足够的厚度 ， 要求直接顶冒落 碎胀后能够充填煤层采出后所形成的空间。即应满 足 ≥ D ／, 式中 一直接顶厚度； m 一要开采的煤层厚度 ； K p 一直接顶的碎胀系数。 否则 ， 当顶煤放出时， 尽管冒落直接顶也能跟随 冒落顶煤的放出而下降 ， 但在顶煤放完后 冒落的直 接顶不能充满采 出煤 的空间， 而在放煤 口破碎矸石 的上方形成一个空洞 ， 因而在下一个放煤循环进行 时就会有一部分顶煤落到这个空洞里而丢失。 5 煤层物理机械性质与结构 对放顶煤来说 ， 煤的硬度影响不大， 因为再硬的 煤在剧烈的矿山压力作用下或辅 以注水 、 爆破等措 施也是完全可以冒落的， 只是 冒落的块度随煤 的硬 度不同而有所差异。煤的硬度在放顶煤工作面主要 影响支架前方煤壁的稳定性 ， 如煤层较软， 煤壁在剧 烈的支承压力作用下极易片帮， 而且往往在架前 冒 顶， 致使架前维护困难 ， 影响放顶煤工作面的正常推 进。 煤层的节理越发育 ， 对放顶煤越有利 ， 这样顶煤 可以均匀地破碎 ， 放煤过程 中流动性好； 相反 ， 则顶 煤 冒落后形成大块 ， 对放顶煤不利 ， 总之， 脆性大的 煤好放落 ， 韧性大的煤不好放落 ， 特别是 冒落后呈粉 状且有一定粘性的煤放煤就比较 困难。 煤层的结构对放顶煤影响很大 ， 坚硬的夹石增 加了顶煤的整体性 ， 使它不易垮落 ， 即使垮落， 也必 然使冒落的顶煤中掺杂着大块夹矸 ， 影 响着顶煤的 正常流动， 往往将放煤 口堵死 ， 必须采取特殊处理措 施。应当指出的是 ， 当直接顶的初次垮落步距较大 时， 初次放顶应采取强迫放顶措施， 否则会丢失大量 煤炭 。 6 煤层底板岩性 煤层底板的岩性一般说来对放顶煤采煤法影响 不大 ， 但 由于一次采全厚放顶煤采煤法是沿底板进 行回采的， 松软的底板会对支架的行走带来困难， 特 别是遇水膨胀的厚层泥岩底板 ， 放顶煤支架容易下 陷， 造成移架困难 。需要通过加大支架底座面积来 解决。 7 瓦斯 、 自然发火等对放顶煤采煤法的影响 瓦斯对放顶煤没有根本的影响 ， 只要加强通风 ， 保证 回风巷的瓦斯含量在规定范 围内即可。但在采 空区有冒落空洞时， 空洞里容易造成瓦斯积聚， 这时 应提高警惕 ， 以防不测事故发生。 对于有 自然发火倾向的煤层 ， 只要采取有效的 防灭火措施 ， 即不会给放顶煤造成威胁。塔 山煤矿 3 ～5 号煤层 自燃发火期为 6个月， 为防止开采过程 中煤层自燃发火， 要求工作面每推进 4 0 m ， 对古塘余 煤实施三相泡沫阻化措施， 取得 了很好 的防灭火效 果 。