综放工作面冒放性及放煤方式研究.pdf

煤炭与化工 Co a l a n d Ch emica l In d ust r y 第43卷第6期 2020年6月 Vo l .43 No .6 Jun . 2020 采矿与井巷工程 综放工作面冒放性及放煤方式研究 韩晓丽 （大同煤矿集团永定庄煤业有限责任公司，山西大同037024） 摘 要综放工作面冒放性及放煤方式是影响工作面回采率的重要因素。通过对永定庄煤业 8103工作面的冒放性影响因素进行分析，采取合理的放煤方式，最终确定多轮顺序放煤方式。 实践表明，选择放煤方式合理，降低了资源损失，提高了工作面的回采率，为该矿其他工作 面提供了借鉴。 关键词综放工作面；冒放性；放煤方式；回采率 中图分类号TD327 文献标识码B 文章编号2095-5979（ 2020）06-0046-02 Analysis and research of caving and coal release in fully mechanized working face Ha n Xia o l i Yongdingzhuang Mining Indust ry Corporat ion Lt d., Dat ong Mining Group, Dat ong 037024, China Abst r a ct Ca vin g a n d co a l r el ea se a r e impo r t a n t fa ct o r s a ffect in g t h e r eco ver y r a t e o f t h e ful l y mech a n ized fa ce. By a n a l yzin g t h e in fl uen cin g fa ct o r s o f t h e r ise-a n d -d isch a r g e n a t ur e o f Yo n g d in g zh ua n g Co a l In d ust r y 8103 wo r k in g fa ce, a d o pt in g a r ea so n a bl e wa y o f co a l r el ea se, it fin a l l y ca me up wit h mul t ipl e r o un d s o f sequen t ia l co a l r el ea se met h o d s. Pr a ct ice sh o wed t h a t t h e ch o ice o f co a l r el ea se met h o d wa s r ea so n a bl e, wh ich r ed uced t h e l o ss o f r eso ur ces, impr o ved t h e r eco ver y r a t e o f t h e wo r k in g fa ce, a n d pr o vid ed t h e o t h er wo r k in g fa ces o f t h e min e, wit h sig n ifica n t r efer en ce. Key wo r d s ful l y mech a n ized wo r k in g fa ce; r isk r el ea se; co a l r el ea se met h o d ; r eco ver y r a t e 0引言 随着科学技术的进步，采煤机械设备也在不断 的更新换代。目前综采一次采全高最高可采8 m, 针对一些特厚及中厚煤层，许多学者进行了研究及 现场实践，取得了丰硕的成果，并依据合理的地质 条件，采用综采放顶煤技术，取得了良好效果，在 我国得到了推广应用X。顶煤的冒放性及放煤方式 的选择是影响工作面回采率的重要因素，本文针对 永定庄煤业8103工作面地质条件分析顶煤冒放性 的影响因素，并确定合理的放煤方式。 1工程概况 永定庄煤业有限责任公司位于8103工作面五 号井以东455 m,以北700 m,在工作面北部有1 条公路横穿，无其他建筑。8103 1作面主采3-5 号煤层，3_5号煤层为太原组最厚层煤，属厚煤 层，位于本组中上部，上距2号煤层0.72 - 20.17 m,平均3.89 m,煤层地质简单，内部含有多层夹 肝，煤层平均厚度为11.5 m,工作面设计走向长度 为1 267 m,实际可采走向长度为1 155 m,工作面 倾斜长度为185 mo工作面采用单一走向长壁后退 式综合机械化低位放顶煤采煤法。依据煤矿安 全规程规定，综放工作面采放比不能超过］3, 工作面采高为3-5 m,截深0.8 mo 2工作面冒放性影响因素分析 在综放工作面回采过程中，顶煤的冒放性是影 责任编辑高小青 DOI 10.19286/ k i.cci.2020.06.012 作者简介韩晓丽（1984）,女，山西忻州人，工程师。 引用格式韩晓丽.综放工作面冒放性及放煤方式研究［J］.煤炭与化工，2020 , 43 （ 6） 46-47, 61. 46 韩晓丽综放工作面冒放性及放煤方式研究2020年第6期 响工作面回采率的重要因素之一。顶煤冒放性良 好,才会放出较多的煤炭，回采率才会提高。冒放 性效果不好，放出的煤炭数量较少，回采率就会降 低叫为了工作面的顺利回采，需要对工作面的 冒放性影响因素进行研究。主要影响因素有以下 4点。 （1）煤层强度对工作面冒放性的影响。 煤层的强度反映了煤体抵抗破坏的能力，煤层 的强度越大，抵抗破坏能力越强，强度较小时，抵 抗破坏能力较弱。煤层的强度主要受煤体的单向抗 压强度决定，单向抗压强度受煤层摩擦角、粘结系 数有关系，如图］所示。 图1煤体力学参数关系 Fig . 1 Mech a n ica l pa r a met er o f co a l 通过对8103工作面煤层做强度试验，回采工 作面的煤体强度较小，煤体的单向抗压强度为 Rc Rc 13.28 MPa ,有利于在生产过程中顶煤的冒落。 （2） 煤层内肝石对工作面冒放性的影响。 在回采工作面煤层中夹秆石是影响顶煤冒放的 重要因素之一。肝石对顶煤冒放性的影响因素主要 是秆石的硬度、层数，砰石的空间位置。当肝石的 硬度、强度小于煤体、肝石层厚度较小、层数较少 时有利于顶煤的冒放，反之顶煤的冒放性较差。根 据以往工作面生产情况来看，当夹肝的厚度小于 0.5 m时，冒放性较好。8103工作面内煤层含有夹 肝2 3层，夹秆厚度平均为0.2 0.4 m,煤层中 的夹肝对工作面的回采有一定的影响，但总体来看 8103工作面顶煤冒放性良好。 （3） 顶煤的完整性对工作面冒放性的影响。 在地层中一般含有节理、层理、断层褶皱等构 造等弱结构面，煤层中同样存在弱结构面。煤层中 的弱结构面对工作面冒放性影响较大，节理裂隙发 育的煤层，煤的完整性较差，煤体强度相对较低, 在矿山压力的作用下容易破碎，冒放性较好，反之 冒放性较差。8103工作面内煤层内节理裂隙发育， 存在弱结构面，顶煤冒放性良好。 （4）采放比对工作面冒放性的影响。 工作面的采放比是顶煤放煤的高度与工作面采 煤机割煤高度之比。有前人的成果可以得到，采放 比越大，顶煤的冒放性越好，反之顶煤冒放性效果 较差。 采放比对顶煤的充分冒落空间也有着一定的 影响。当顶煤破碎后能够充分冒落时，对于顶煤 的回收是非常有利的。8103工作面煤层厚度平均 为11.5 m,割煤高度定为3.5 m,放煤高度为8 m,采放比为1 2.29,工作面回采给予了顶煤充 分的冒落空间，有利于工作面顶煤冒放，且效果 良好玖 3工作面放煤方式选择 按照综采放顶煤采煤法的实际生产工艺，国内 综采放顶煤工作面的放煤方式分为单轮顺序放煤、 多轮顺序放煤、单轮间隔放煤和多轮间隔放煤方 式嘔根据前几个放顶煤工作面开采实践，多轮顺 序放煤方式的顶煤损失最小、回收率高，混肝最 少，故设计确定8103工作面放煤方式采用三轮分 层顺序放煤方式，实行“见肝关门”的原则。 4综放回收率验算 通过对8103工作面冒放性影响因素进行分析, 并采取了三轮分层顺序放煤方式，对工作面回收率 进行了验算，并结合现场生产情况，工作面回采率 良好，经济效益良好。工作面回采率计算如下 ⑴总煤量损失 Q.QeQQdQf Q.QeQQdQf （1）（1） 62 16062 160133 403193 158450 8811 （2） 工作面采出量 Q采0-4 ⑵ 3 440 168-450 8812 989 2871 式中0为可采储量，t ; 为总煤量损失，to （3） 工作面回采率计算 CQ采/第二阶段 Q2 QiQ2 Qi x SJSJ Si120 x 0.152 5/3.0575.97 m7mino 考虑O2-l观测孔距15423N突水点2 275 m, 距15252N工作面突水点2 980 m,采用系数 2980/22751.3。则第一阶段 03.04 x 1.34.0 m3/min;第二阶段 5.97 x 1.37.7 6m3/mino 综上分析，15252N工作面在2017年1月17 日前的第一阶段工作面出水量推测为4.0 m3/min ; 1 月18日 1月20 0,在02-1水位下降较快的第 二阶段，工作面出水量推测为7.76 m3/min0 4.3体积速率综合计算法 根据上述02-2孔水位信息，采空区充水体积 QQ 58 135 n 。设第一阶段工作面出水量为Qi,Qi,第 二阶段工作面出水量为0。贝I Q 318 x 60 x Q72 x 60 x 0 Q1/Q2 0.051 48/0.465 42 （2） 经计算，il m3/min , Qi9.MQi9.M m3/mino 综上分析，根据02-2水位观测孔的变化，在 第一个阶段工作面出水量预计为1 m3/min ;在02-2 水位下降较快的第二阶段，工作面出水量推测为 9.04 m7mino 综上所述，15252N工作面在2017年1月 17日前的第一阶段，工作面出水量预计为1 4.0 m3/min; 1月18日至1月20日，在水位下 降较快的第二阶段，工作面出水量推测为 7.76 9.04 m3/mino随后工作面水量逐渐减小， 至1月21 H 12时，水从15252N工作面下顺槽 外口（一部皮带机头处）流出，现场实际测量 涌水量为5 5 m3/min o 5结论 （1） 通过观测孔水位下降速率进行分析，预 测了 15252N工作面峰值出水量在7.76 -9.04 m3/min ,跟实际情况相符，具有指导意义。 （2） 通过15252N工作面出水量预测，提出 了大采深工作面煤层底板裂隙突水量预测方法，为 矿井突水量预测奠定了基础。 （3） 加强水文监测系统水位分析工作，通过 日常水位变化情况，总结矿井涌水量规律。 （4） 工作面经过地面区域治理后，工作面水 文地质条件得到了改造，有效降低了奥灰含水层大 水量突水的风险，达到了保水开采的目的。 参考文献 [1] 曹庆奎，赵 斐.基于遗传-支持向量回归的煤层底板突水 量预测研究[J].煤炭学报，2011 （12） 2 097 - 2 101. 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