苇湖梁煤矿急倾斜综采放煤工艺研究.pdf

西安科技大学 硕士学位论文 苇湖梁煤矿急倾斜综采放煤工艺研究 姓名蒋新军 申请学位级别硕士 专业采矿工程 指导教师石平五;黄庆享 20070106 论文题目苇湖梁煤矿急倾斜综采放煤工艺研究 专业采矿工程 ．． 硕士生蒋新军 签名 邋 指导教师石平五 签名 冱丕丝 黄庆享 签名 ／童童扣 陈德峰 签名 摘要 乌鲁木齐矿区赋存着3 0 多层急斜煤层，探明储量占我国急斜煤层的l ／4 以上。“十 五”期间通过发展放顶煤采煤方法，产量增长一倍多，百万吨死亡率降低到O ．1 8 ，基本 上实现了安全高效开采。论文主要通过对苇湖梁煤矿急斜综采放顶煤工艺研究，科学总 结实现安全高效丌采的技术成果，以期推动乌鲁木齐矿区煤炭开采技术的进一步发展。 作者分析了国内外关于急倾斜放顶煤的研究现状。对苇湖梁煤矿不同段高下放煤工 艺进行了系统的观测和分析，并通过相似模拟实验研究顶煤放出规律，在此基础上进行 理论分析，系统研究了放煤工艺过程和提高放顶煤采出率的技术途径。 首先对苇湖梁煤矿放煤工艺实践进行了系统总结，指出目前苇湖梁煤矿发展高产高 效放顶煤存在的一些问题，如产量问题、采出率、煤质等问题。分析了国内外关于急倾 斜放顶煤的研究现状。采用物理相似模拟试验研究了不同放煤方式下的顶煤放出过程， 然后进一步对急倾斜水平分段放顶煤顶、底板处的放煤规律进行了研究，提出以允许底 板三角煤损失率的大小为判掘，来确定合理的顶煤分段高度的方法，对顶板处三角煤放 出给出了时l ’日J 控制原则。通过现场试验对工艺实践中影响顶煤放出的主要因素进行了分 析，重点研究了不同顶煤分段高度、不同放煤方式、不同放煤步距、不同的顶煤爆破方 式对顶煤放出的影响，并运用椭球体放煤理论对放煤参数的合理取值进行了研究，给出 具体公式可指导现场放煤参数的选择。 根据前述对影响顶煤放出因素的分析，结合苇湖梁煤矿具体实践，指出合理适当增 加水平分段高度和进一步提高推进速度是发展高产高效放顶煤的关键，同时要解决顶煤 的弱化问题，进行项煤爆破与注水软化相结合的顶煤弱化工艺研究。研究主要成果已经 在苇湖梁煤矿应用，对于乌鲁木齐矿区进一步改革放顶煤生产工艺，发展安全高效丌采 有应用价值，也可供我国科学总结急斜水平分段放顶煤参考。 关键词急倾斜煤层；放煤规律；椭球体理论放煤参数；项煤弱化 研究类型应用研究 s u b j e c t S t u d yo nT o pC o a lC a v i n gT e c h n o l o g yo fH o r i z o n t a lS e c t i o n i nS t e e pS e a mi nW e i h u l i a n g S p e c i a l t yM i n i n gE n g i n e e r i n g N a m e J i a n gX i n j n n S i g n a t u I n s t r u c t o r S h iP ingwuSignatu H u a n gQ i n g x i a n g S i g n a t u C h e nD e f e n g S i g n a t u r e A B S T R A C T M o r et h a n3 0m u l t i l a y e r e ds t e e p l yd i p p i n gs e a me x i s t si nt h eW u l u m u q im i n i n ga r e a , e v e nt h ep r o v e nr e s e r v e si so c c u p y i n go a rc o u n t r ys t e e p l yd i p p i n gs g a ma b o v e1 ／4 ．T h e y a d o p t e dt h et o pc o a lm i n i n gm e t h o di nt h ep e r i o do ft h ef i r s tf i v e y e a rp l a n , a n dt h eo u t p u t g r o w sm o r et h a nat i m e ，m i l l i o nt o n sm o r t a l i 哆r a t e sr e d u c e st o0 ．1 8 ，b a s i c a l l yh a sr e a l i z e d s a f ea n dh i g h l ye f f e c t i v em i n i n gm e t h o d ．B ys t u d y i n go nm i n i n gc r a f to f t h es t e e p g r a d ea n g l e a n dt o pc o a lm i n i n gi nt h eW e i h u l i a n gc o l l i e r y , t h ep a p e rs u m m a r i z e dm o s to fs c i e n t i f i c ，s a f e a n dh i g h l ye f f e c t i v em i n i n gt e c h n i c a la c h i e v e m e n t ，w h i c hi sa i m e dt oi m p e lt h ef u r t h e r d e v e l o p m e n to f c o a lm i n i n gt e c h n o l o g yi nW u l u m u q im i n i n ga r e a , T h ea u t h o ra n a l y z e dt h er e s e a r c hp r e s e n ts i t u a t i o no fd o m e s t i ca n df o r e i g na b o u tt h e s t e e p g r a d ea n g l ea n dt o pc o a lm i n i n gw h i l eh a sc a r r i e do no b s e r v a t i o na n dt h ea n a l y s i s r e l e a s ec o a lc r a f to nd i f f e r e n ts e c t i o nh e i g h ti nt h eW e i h u l i a n g l i a n gc o a lm i n e ．F u r t h e r m o r e ， t h ep a p e rr e s e a r c h e dt h el a wo f p u t t i n go u tt h et o pc o a lb yt h es i m i l a rs i m u l a t i o ne x p e r i m e n t s ． T h ea u t h o rc a r r i e do nt h et h e o r e t i c a la n a l y s i s ，t h ep r o c e s so f p u t t i n g t o pc o a lo u tc r a f ta n dt h e t e c h n i c a lm e t h o d so f e n h a n c i n gc o a lm i n i n gr a t ei nt h i sf o u n d a t i o n ． T h ep a p e rp o i n t e do u ts o m eq u e s t i o n se x i s t si nt h ed e v e l o p m e n to ft h eh i l g hp r o d u c t i o n h i g h l ye f f e c t i v em i n i n gi nW e i h u l i a n gc o a lm i n ea tp r e s e n t ，m a i n l yi st h eo u t p u tq u e s t i o n , m i n i n g r a t e q u e s t i o na n dt h eq u a l i t yo fc o a l ．B yu s i n gt h ep h y s i c a ls i m i l a rs i m u l a t i o n e x p e r i m e n ts t u d i e dt h ep r o c e s so fe m i t t i n gt h et o pc o a lu n d e rt h ed i f f e r e n tm o d ea n df u r t h e r s t u d i e so nt h el a wo fp u t t i n go u tt h er o o fa n df l o o rc o a li nd i f f e r e n tl e v e lp a r t i t i o no fs t e e p l y d i p p i n gs e a mm i n i n gm e t h o d ．T h ea u t h o rp u tf o r w a r dt h em e t h o d so fd e t e r m i n e dt o pc o a l r e a s o n a b l eh e i g h tb a s e dO i lt h el o s sp e r c e n t a g eo ff l o o rt r i a n g l ec o a la n dp r o d u c e dt h et i m i n g c o n t r o lp r i n c i p l ei na l l u s i o np u t t i n go u tt o pt h er o o fp l a c et r i a n g l ec o a l ．T h ep a p e rh a sc a r r i e d O nt h ea n a l y s i sO i lt h ee s s e n t i a li n f e c t i o nf a c t o r st h r o u g ht h ea c t u a l 氐l dt e s t ．a n ds t u d i e dt h e i n f l u e n c eo f p u t t i n go u tt o pc o a lw i t he m p h a s i su n d e rd i f f e r e n tc o a lp a r t i t i o nh e i g h t ，d i f f e r e n t m o d e so fp u t t i n go u tt h ec o a l ，d i f f e r e n ts t e pd i s t a n c ea n dd i f f e r e n tw a yo fb l a s t i n gt o pc o a l ． W h i l er e s e a r c h e dt h er e a s o n a b l ev a l u eo fp a r a m e t e ra n dp r o d u c e dc o r r e s p o n d i n gf o r m u l a u s i n gt h ee l l i p s es p h e r o i dc o a lt h e o r y ． A c c o r d i n g t of r o n ts t a t e sa b o u tt h ea n a l y s i so ff a c t o r sa n dc o m b i n e dw i t ht h er e e dl a k e L i a n gc o a lm i n ec o n c r e t ep r a c t i c e ，p o i n t e do u td e t e r m i n i n gt h er e a s o n a b l el e v e lp a r t i t i o n h e i g h ta n df u r t h e re n h a n c i n gt h ea d v a n c e m e n ts p e e da r ek e yt e c h n o l o g i e so fd e v e l o p i n gt h e g r e a tp r o d u c t i o na n dh i g h e f f e c t i v e m i n i n gm e t h o d s ．S i m u l t a n e o u s l y m u s ts t u d yt h e f e e b l e n e s sc r a f to ft o pc o a l b yc o m b i n i n gb l a s t i n g w i t hw a t e r f l o o d i n g ．M o s tm a i n a c h i e v e m e n ta l r e a d yh a v eb e e na p p l i e di nt h eW e i h u l i a n gc o a lm i n e ，a n dh a v et h ev i t a l a p p l i c a t i o nv a l u et o w a r d sf u r t h e ri n n o v a t i o no fp r o d u c t i o nc r a f ta n dd e v e l o p i n gt h eg r e a t p r o d u c t i o na n dh i 曲e f f e c t i v em i n i n gm e t h o d s ．A n dt h ep a p e rr e s u h sa l s os u p p l yg o o d r e f e f e n c e st o0 1 ．1 1 “ c o u n t r ys c i e n t i f i cs u m m a r ya b o u ts t e e p l yd i p p i n gs e a ml e v e lp a r t i t i o n m i n i n g ． K e y w o r d s s t e e ps e a m t h er u l eo f c a v i n gt h et h e o r yo f e l l i p s o i d a ld r a w p a r a m e t e r so f c a v i n g t h ei n t e n e r a t i n gt e c h n i q u eo f t o pc o a l T h e s i s A p p l i c a t i o nR e s e a r c h 要科技大举 学位论文独创性说明 本人郑重声明所里交的学位论文是我个人在导师指导卜进行的研究工作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标沣和致谢的地方外，论文中不包含 其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。勺我。同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名噶驽酞迢月期沙浒阍5 目 1 苇湖梁煤矿放顶煤技术沿革及开采中存在的问题 l 苇湖梁煤矿放顶煤技术沿革及开采中存在的问题 新疆煤炭产量在我国的总产量中占的比例较低，但是其预测储量 1 8 1 8 0 亿吨 占我 国总预测储量 5 5 6 0 0 亿吨 的近1 ／3 ，是我国重要的战略性资源储备区【1 1 。 乌鲁木齐矿区是新疆维吾尔自治区发展历史最久、产量规模最大的煤炭生产基地， 也是自治区最大的煤炭企业。在整个煤田范围内，赋存着3 0 多层厚度不同、间距不同 的急倾斜煤层，这种急斜煤层群赋存条件，在世界上也是罕见的口1 。其形成是几亿年来 地壳不均衡沉降和冲蚀作用，以及后期地质构造运动数度褶皱和断裂运动的结果，因而丌 采条件极为复杂。由于急倾斜煤层的赋存和丌采条件都比其它类型的煤层要复杂，一般 很难形成较大的生产能力。到八十年代中、后期，除一些矿井采用“落垛垛”，“倒缶缶” 一类落后的旧柱式采煤方法外，正规的采煤方法主要是水平分层采煤法和伪倾斜柔性掩 护支架采煤法。由水平分层采煤法的特点决定了其具有巷道掘进率高，生产能力低的缺 点，而柔性掩护支架采煤法适用条件有限1 3 1 [ ”。急倾斜水平分段放顶煤采煤法，是急倾斜煤 层采煤法及其回采工艺的重大改革，是厚煤层优化开采技术方向及“八五”期间重点推广 的项目之一。急斜水平分段综采放顶煤，上世纪八十年代末期在窑街、辽源、乌鲁木齐 矿区先后试验成功，与水平分层采煤法相比，它具有不可替代的优越性【5 1 1 “。 乌鲁木齐矿区所属苇湖梁煤矿从二十世纪八十年代中期引进、研究和发展现代放顶 煤技术，首先在3 0 m 以上的特厚煤层取得成功【‘。近年来，又成功地在厚度1 0 m 以下 急倾斜煤层成功地研究和发展了放项煤技术，取得了很好的效果【8 J 。但由于急倾斜水平 分段放顶煤的工作面长度受到煤层水平厚度的限制，其产量也相应受到了限制，在工作 面推进速度一定的自U 提下，提高产量的有效途径，只能是尽可能合理的提高水平分段高 度，水平分段高度是急倾斜放顶煤开采的关键技术参数。 当项煤分段高度提高后，急倾斜水平分段放顶煤将面临两个关键性问题一是顶煤 能否充分破碎及采取何种技术措施使顶煤的破碎度满足放出要求；二是已充分破碎的顶 煤能否顺利地从放煤口中放出。对这两个关键问题的研究将直接关系到急倾斜水平分段 放顶煤产量和回采率的提高。对于第一个问题主要侧重于技术方面的研究，即采用注水 软化或顶煤松动爆破来弱化顶煤，对于第二个问题主要是顶煤放出规律的研究。 本文将结合苇湖梁煤矿现场实践，在理论上及现场实践中，研究急倾斜水平分段放 顶煤的顶煤弱化工艺及顶煤放出规律和一系列放煤工艺。从而合理确定水平分段高度， 使急倾斜水平分段放顶煤的产量与效益得以进一步提高。 1 ．1 苇湖梁煤矿概况 苇湖梁煤矿始建于1 9 5 8 年，1 9 6 0 年按3 0 万吨／年简易投产。为保证自治区燃煤， 西安科技大学_ T - 程硕士学位论丈 1 9 6 6 年经自治区煤炭厅和自治区有关部门决定按年产7 5 万吨／年井型扩建，1 9 8 0 年1 2 月建成投产。由于小煤窑的掠夺性丌采，使可采储量 6 7 0 ～ 7 3 0 水平阶段 损失3 6 0 多 万吨，造成水平接续异常紧张。为缓解矿井水平接续紧张，同时为改善自治区燃煤供应 紧张的局面，1 9 8 8 年煤炭部以 8 8 煤生字第3 8 6 号文关于苇湖梁煤矿改扩建工程初步 设计的批复决定矿井设计能力由7 5 万吨／年扩建到1 2 0 万吨／年，并将其作为苇湖梁电 厂、红雁池电厂、玛纳斯电厂的配套建设项目列入国家重点建设工程计划。 苇湖梁煤矿上级主管部门乌鲁木齐矿务局，己由过去行政主管部门经过改制转变成 为神华新疆 集团 有限责任公司，实行现代化企业管理，进入市场寻求企业发展。 1 ．1 ．1 矿区地理位置 苇湖梁煤矿坐落于乌鲁木齐市水磨沟区苇湖梁，隶属于神华新疆能源有限责任公 司，工业广场位于水磨沟河东岸，距乌市 { L I - J 九公罩。苇湖梁井田西与六道湾井田相邻， 东与碱沟井田相邻。井田地理坐标为东经8 7 。4 0 ’，北纬4 3 。5 2 ’。并有五公罩铁路专用线 与兰新铁路接轨，七道湾公路横穿矿区西部，交通极为方便。 1 ．1 ．2 煤层赋存条件 乌鲁木齐矿区位于准噶尔南缘煤田东南部。准南煤田位于天山纬向构造体系的二级 构造带中，称准南中、新生代沉降带。苇湖梁井田属乌鲁木齐河东矿区构造。主要由该 二级构造带中的次级褶皱、断裂组成。褶皱主要有八道湾向斜、七道湾背斜；断裂主要 有沿背斜轴部发育的碗窑沟逆断层。井田位于八道湾向斜南翼西段，为简单单斜。地层 走向北东4 5 。～5 5 0 ，由西向东略呈s 型。地层倾角变化在6 l o ～7 4 0 之问。总趋势是 按层位自下而上有较大变缓；沿倾向自上而下有较大变缓。 井田含煤地层为侏罗系中统的西山窑组。地层总厚度9 0 2 ．9 米，含煤3 5 层。按大于 0 ．6 米的可采标准计，可采、局部可采煤层3 3 层，平均有益总厚度1 3 4 ．6 6 米，含煤系数 1 5 ％，其中可采2 9 层，平均总厚度1 2 7 ．9 9 米。煤层结构全属复杂结构。3 3 层煤中，稳 定煤层2 0 层，占总储量的8 3 ％，较稳定煤层1 3 层，占总储量的1 7 ％，大部分煤层顶、 底板较发育，小部分煤层顶底、板较平整，个别煤层顶、底板较松软。 一组煤含可采煤层三层，有B S l 、B I 2 煤层，B S I 煤层平均有益厚度1 ．1 0 米，B l 2 煤层平均有益厚度2 7 ．7 9 米，B l 2 煤层为特厚煤层，地层总厚度2 7 5 ．3 6 米，含煤系数 1 0 ，O ％。 二组煤含可采煤层三层，有B 4 5 、B 6 煤层，B 4 5 煤层平均有益厚度2 2 ．5 6 米， B 6 煤层平均有益厚度1 3 ．7 l 米，均为特厚煤层，地层总厚度2 0 7 ．1 9 米，含煤系数1 8 ．O ％， 煤层厚度、层位均很稳定。 三组煤含可采、局部可采煤层十五层，有B 7 ～B 2 1 煤层，煤层平均有益厚度4 1 ．2 8 1 苇湖梁煤矿放顸煤技术沿革及开采中存在的问题 米，地层总厚度2 5 1 米，含煤系数1 6 ．0 ％。 四组煤含可采、局部可采煤层十二层，有煤层B 2 2 ～B 3 3 ，煤层平均有益厚度2 4 ．4 4 米，地层总厚度1 6 9 ．3 5 米，本煤组煤层大部分属中厚煤层，一般厚度在1 ．4 3 ～2 ．7 0 米， 其中B 2 5 2 6 、B 2 7 、B 2 8 2 9 、B 3 1 等，煤层厚度沿走向和倾向都有一定变化。 1 ．1 ．3 煤质 井田煤多属黑色，呈玻璃、半玻璃光泽，黑褐色条痕，条带状、均一状结构。宏 观煤岩类型为全亮和半亮型，个别为粉末状和高狄分状暗煤，煤的断口参差状，节理一 般较为发育。煤岩组分以亮煤为主，约8 0 ％左右，暗煤和丝炭次之，镜煤少量。显微组 分大部为均匀状凝胶化物质与木质镜煤胶化物质，细胞腔明显，常被矿物质充填而矿化， 矿物质有黄铁矿、粘土，以后生成裂隙充填状态出现，同生后期黄铁矿及方解石结核次 之，造成煤的含硫量较高。煤炭类型以暗煤质亮煤型和全亮型为主，孢子角质亮煤型次 之。依照勘探煤样煤质分析，西山窑组深部的一、二组煤，煤的挥发分v 在3 4 ～3 7 ％ 之间，胶质层最大厚度Y 在O ～1 4 m m 之『日J ，工业牌号为弱粘结煤。浅部的三、四组煤 B 7 ～B 3 3 ，煤的挥发分为3 8 ～4 8 ％，胶质层最大厚度在O ～1 0 m m 之间，工业牌号为 长焰煤。从煤的赋存特点看，煤的变质程度自上而下逐渐加深。 l _ 2 苇湖梁煤矿矿井规模 苇湖梁煤矿1 9 5 8 年建矿，矿井井型4 0 万吨／年，1 9 5 9 年提出了4 5 万吨／年设计， 1 9 6 0 年8 月简易投产。1 9 7 3 年井型扩建到7 5 万吨／年。1 9 8 6 年苇湖梁煤矿作为煤炭部 重点建设的六十二处现代化矿井，进行了二水平 5 5 0 ～ 6 7 0 延深扩建，设计生产能 力为1 2 0 万吨／年，1 9 9 5 年投产。2 0 0 2 年年产8 3 万吨，2 0 0 3 年年产8 9 力J 吨，2 0 0 4 年 年产8 6 万吨，2 0 0 5 年年产9 1 万吨，2 0 0 6 年产量计划1 0 6 万吨。 1 ．3 苇湖梁煤矿开采技术发展 随着采煤机械化的发展，苇湖梁煤矿的采煤技术也经历落后的仓储式采煤法、中深 孔爆破采煤法、滑移顶梁放顶煤法，最后发展到机械化综采放顶煤法。 1 ．3 ．1 仓储式采煤法 在6 0 年代，当时全国整体的采煤技术较落后，主要是电钻爆破落煤，急倾斜厚煤 层的采煤方法研究刚起步，苇湖梁煤矿就采用了当时效果较好的采煤方法⋯仓储式采煤 法，这种采煤方法工艺过程简单，操作技术易于调整，产量容易控制。此采煤方法是在 区段内划分为若干个仓房，仓房高度一般是4 0 ～6 0 m ，仓房的长度一般是8 ～l O m ，每 个仓房内回采工作面采落的煤炭，都要放出一部分 实体煤破碎而体积膨胀部分 ，使 西安科技大学工程硕士学位论文 破碎的煤体到顶部实体煤的距离始终保持在1 ．8 m 左右，保证人员能进入工作面作业， 其余大部分碲煤留为挚层，作为职工进入工作面的立脚点，当顶板破碎时可适当进行支 护，当到本仓的实体煤全部破碎后，再由溜煤口把仓房罩的煤全部放空。见图1 ．1 所示。 苇湖梁煤矿一组、二组煤为厚煤层，在回采厚煤层时采用叠仓采煤法，其布置方式为沿 煤层倾向上布置两个仓，在煤层走向和倾向上都留煤柱，一般煤柱宽4 ～6 m ，运输巷和 回风巷都和置在煤层底板侧，两个仓共用一条运输巷和回风巷，回采时先采项板侧的仓 房，后采底板侧的仓房。但这种采煤方法由于空顶范围大，顶板不易控制，同时人员是 站在松散的煤体上作业，一旦下部由于放煤形成空洞造成棚仓，人员就会掉仓，因此苇 湖梁煤矿在8 0 年代就以中深孔爆破采煤法逐渐取代了仓储式采煤法。 搿痞粥 a 、”7 图1 ．1 仓储式采煤法工作面布置图 a 立面图 b 剖面图 1 ．3 ．2 中深孔爆破采煤法 中深孔爆破采煤方法避免了人员在采空区作业的弊端，一般阶段高3 0 ～4 0 m ，在走 向上3 0 m 分为一带开采，在煤层中靠詈三条运输巷、三条回风巷，每带边界三条巷道以 煤门相连接，在底板巷道御置三个小眼，与回风巷贯通，采用落垛开采，其他巷道中每 隔6 m 布置一个下煤眼，在上一台位置走向和倾向上分别以小巷道沟通，也采用人工方 式挑顶，形成自由空间，以便提高爆破效果。在每条巷道的两个下煤眼之问却置一个爆 破孔，爆破孔要和上分层的回风巷打通，工作面布置如图1 ．2 所示。装药采用从上往下 分段装药，爆破孔在走向上按倒台阶方式错开，分段爆破，一般每个孔分3 次装药，3 次爆破，在第一个孔爆破第二段时，下一个孔的第一段／j 。开始装药爆破，依次进行爆破， 此采煤方法最主要的工作就是量孔、装药，在第2 段爆破完后，有时第3 段就很少了， 在第3 段装孔时就存在与采空区冒通的危险，属踏空作业，因此此采煤方法逐步被滑移 项梁放顶煤采煤法所代替。 4 1 苇湖粱煤矿放顶煤技术沿革及开采中存在的问题 边 界 线 煤门 a b 图1 ．2 中深孔爆破采煤法] 。作面布置 a 平面剧 b 立面图 1 ．3 ．3 滑移顶梁放顶煤采煤法 滑移顶梁放顶煤采煤法是苇湖梁煤矿1 9 8 7 年开始采用的一种新型的采煤方法，此 采煤方法主要应用开采B l 2 、B 4 5 、B 6 一、二组煤层。滑移顶梁放顶煤采煤法是沿煤 层垂高每1 0 ～1 4 m 分为一个分层，回采时从最上一个分层开始，在每个分层下部从丌切 眼处御詈采高为2 ．0 m 左右的短壁工作面 根据煤层厚度～般在2 0 ～2 7 m ，工作面成水 平布置，如图1 ．3 所示。采用H D Y - I B 型迈步式滑移顶梁液压支架支撑项板，工作面采 用人工爆破落煤方式向f j { 『推进，在推进过程中，采用预挂会属网托住顶煤，形成人工假 项，防止顶煤散落。工作面每推O ．8 m 左右，移一次支架，并在架后放一次顶煤，通过 人工强制松动爆破破碎顶煤，工作面铺设刮板运输机担负工作面和顶煤的运输。此采煤 法在安全上有了明显的改善，工作面日产一般在4 0 0 ～6 0 0 吨之间，回采率在7 0 ％～7 6 ％ 之间，但由于此采煤方法工作面在推进中的爆破落煤需要人工扒煤，劳动强度较大，移 架时『日J 长，产量提升幅度有限，且吨煤成本居高不下，到2 0 0 0 年苇湖梁煤矿逐步淘汰 了这种采煤方法。 7 一 与∥～H 一，一，j 一』一 且蛀破一面二 一 一爆一爆由一及一 面笺一 一 一 西安科技大学5 - ．程硕士学位论文 工作咖布簧J r 面酗 6 4 与茸肄鞍 三_ 二一 - } 善芸；A 一4 弋r ～旺_ 一 图1 ．3 滑移项梁放顶煤L 作面布置图 a 平面图 b 剖面图 1 ．3 ．4 综采放顶煤采煤法 1 9 8 7 年开始，我国对综采放顶煤采煤法进行实验并取得了很好的技术经济效果，苇 湖梁煤矿在1 9 9 4 年开始在东一东 6 5 6 水平B l 2 煤层实验综采放顶煤采煤工艺，根据 水平阶段高度沿煤层倾向把开采水平划分为6 个2 0 m 的分段 苇湖梁煤矿水平阶段高 1 2 0 m ，在每分段下标高处沿煤层顶、底板分别布胃两条平行巷道，分别作为轨道巷和 运输巷，其中轨道巷为进风巷，运输巷为回风巷，工作面采煤机选用M C D ．1 5 0 N W 、支 架选用Z F S B 2 8 0 0 ．1 6 ／2 8 、前溜选用S G C 一7 3 0 ／9 0 、后溜选用S G W - - 6 2 0 ／4 0 ，其中机采 高度2 ．5 m ，放煤高度1 7 ．5 m 。回采工艺割煤、移架、推溜和放顶煤，一般割煤进刀量 为O ．5 m ，放煤方式为自底板向项板方向进行多轮顺序放煤，通过人工强制松动爆破破碎 项煤。通过实验，也取得了很好的效果，平均同产8 0 0 吨，最高突破1 0 0 0 吨，是滑移 顶梁放顶煤采煤法的两倍。 1 ．4 苇湖梁煤矿开采现状 随着市场经济的深入，企业在经济杠杆的作用下，为了生存必须依靠科技选取高效 和经济的采煤方法，放弃丌采技术落后、经济效益差的采煤方法。目前苇湖梁煤矿开采 煤层主要集中在一二组煤层上，而对1 0 m 以下的煤层，很难发挥现代化综采优势，暂时 不采。1 0 m 以上的煤层现在全部采用水平分段放顶煤采煤法，在一、二组煤除东一B 6 煤层以外，全部采用综放采煤工艺，目前，苇湖梁煤矿布置两个综放面。 综采一区开采东二东 6 1 0 B l 2 煤层，B l 2 煤层平均水平厚2 8 ．6 m ，工作面宽2 6 ．5 m ， 工作面走向长5 6 5 m ，分段高度2 0 m ，煤层硬度为f - 2 ～3 ，煤层倾角6 7 。，煤层地质剖面 如图1 ．4 所示。工作面安装1 2 副Z F B2 8 0 0 ／1 6 ／2 8 型支架，上、下端头各安装两副 6 了之 一 r。 ，．0 ，●I、』一，d篡i 玎r毫霸疆势．蕴一“陟“一幻一”，“n一扩””“∥坦 等洲 一 一 焉 | | 三一 1 苇湖粱煤矿放顶煤技术沿革及开采中存在的问题 z F B 4 0 0 0 ／2 0 ／2 8 型支架，前溜为S G D ．7 3 0 ／9 0 型，后溜为S G B ．6 2 0 ／4 0 型，转载机为 Z G B ．6 3 0 ／5 5 型，利用绞车移动转载机。工作面采用“三八”制，早班前半班检修。每班进 两刀，六刀却置一排松动炮孔，孔排距是3 m ，『日J 距是3 m ，炮孔位詈到顶梁和前梁铰接 处把炮放掉。班产一般在5 0 0 ～6 0 0 吨，日产在1 4 0 0 吨左右，月产在4 力．吨左右，回采 率在7 0 ％左右。全区劳动定员7 5 人，直接工6 9 人。 产 图1 ．4 6 l O 水平石门B 1 2 煤层地质剖向幽 综采二区开采东一西 5 7 9 8 1 2 煤层，B l 2 煤层平均水平厚2 7 ．5 m ，工作面宽2 6 ．5 m ， 工作面走向长5 6 5 m ，分段高度1 8 m ，煤层f - 2 ～3 ，煤层倾角6 9 0 ，煤层地质剖面图如 图1 ．5 所示。工作面安装1 2 副Z F B 5 0 0 0 ／2 0 ／2 8 型支架，上端头安装两副Z F B 4 0 0 0 ／2 0 ／2 8 型支架，下端头安装1 副z F B 4 0 0 0 ／2 0 ／2 8 型支架，前溜为S G D ．7 3 0 ／9 0 型，后溜为 S G B ．6 2 0 ／4 0 型，转载机为Z G B 一6 3 0 ／5 5 型，利用绞车移动转载机。工作面采用“三八”制， 早班前半班检修。每班进两刀，六刀布置一排松动炮孔，孔排距是3 m ，间距是3 m ，炮 孔位冒到顶梁和I j { 『梁铰接处把炮放掉。班产一般在4 0 0 ～5 0 0 吨，日产在1 3 0 0 吨左右， 月产在3 ．5 万左右，回采率在7 0 ％左右。全区劳动定员8 2 人，直接工7 6 人。 水平 铅白 粜汁 】“自 图1 ．5 5 7 9 水平尔一石fJB 1 2 煤层地质剖面幽 西安科技大学工程硕士学住论文 1 ．5 苇湖梁煤矿目前开采中存在的问题 1 9 9 4 年苇湖梁煤矿开始采用综采放顶煤工艺，分段高度选取1 4 m ，由于分段高度较 低，顶煤通过人工强制松动爆破后基本可以放完，回采率可以达到7 5 ％以上，但由于工 作面短 一般在2 7 m 左右 ，工作面的推进受采煤工序的影响，同推进一般在2 ．4 m 左 右，日产受到了很大的制约 一般在8 0 0 吨左右 ，综采放顶煤的优势很难发挥因此 将综采放顶煤的分段高度提高到2 0 m ，随着分段高度的增加，顶煤的松动爆破效果越来 越差，顶煤的可放性降低了，回采率降低，在放煤过程中上分层的矸石和顶板垮落的矸 石得不到有效的控制，煤质较差，日产提高幅度不大。 1 ．5 ．1 回采率问题 苇湖梁煤矿自采用综采放顶煤工艺以来，在如何提高工作面回采率方面也做过大量 的研究 一是改进爆破炸药，以前装孔炸药是0 8 0 m m 的塑壳矿用硝氨炸药，钻孔孔径是 O 1 0 0 棚，每米的装药量是3 k g ／m ，爆破后架后大块多，大块之间相互支撑、挤压，可放 性差，架后的煤体放出不到5 0 ％，而今在孔径不变的情况下改用d P l O O m m 的纸包矿用 硝氨炸药，每米的装药量是6 k g ／m ，顶煤爆破效果好，可放性有所提高，但顶、底板的 矸石和上分层的矸石下窜速度也加快了，使得顶煤不能充分放出，回采率只能在7 0 ％左 右，不能有所突破。 二是改进放煤步距，采用过一刀一放和两刀一放，实践表明两刀一放要稍好些，现 在苇湖粱煤矿综放面一直采用两刀一放的放煤步距。 三是改进放煤工艺，由顺序、多轮、依次、逐架放煤到顺序、多轮、依次、隔架放 煤，但是究竟是逐架好还是隔架好，实践效果不明显，还有顶煤又要几轮放完彳。是最合 理呢 都不能明确。 目前，苇湖梁煤矿采用顺序、3 轮、依次、逐架放煤的原则，回采率只能达到7 0 ％ 左右。因此回采率问题是制约苇湖梁煤矿综放工作面高产高效的关键因素。 1 ．5 ．2 产量问题 苇湖梁煤矿综放工作面日产由最初的6 0 0 吨提高到9