急倾斜煤层综采放顶煤工艺优化.pdf

ENERGY CHEMICAL INDUSTRY | 含 邑 源化工 I 急倾斜煤层综采放顶煤工艺优化 孙天宁 甘肃靖远煤电股份有限公司，甘 肃 白 银 730913 摘要 文章以王家山煤矿一号井急倾斜煤层综采放顶煤开采作为研究对象，对矿井的地质条件进行了叙述，从工作面回采巷 道布置、采高、顶煤弱化、冲击地压防治等方面提出了针对性的优化方案，探讨解决急倾斜煤层工作面单产低、万吨掘进率 高、生产成本高和资源回收低等问题，为类傾条件下的急倾斜煤层综放开采积累了经验。 关键词 急倾斜煤层综采放顶煤工艺优化 文献标识码A 中图分类号TD823 文章编号 20964137 2020 12-85-02 DOI 10.13535/j. cnki.10-1507/n.2020.12.31 Optimization of fully mechanized caving technology in steep seam SUN Tianning Gansu Jingyuan Coal Power Co., Ltd, Baiyin 730913, China Abstract This paper takes Wangjiashan No.l Coal Mine as the research object, describes the geological conditions of the mine, puts forward the targeted optimization plan and measures from the aspects of roadway layout, mining height, roof coal weakening, rockburst prevention and control, and discusses how to solve the problems of low unit production, high excavation rate of 10000 tons and production success in the face of steep coal mine. The problems of high cost and low resource recovery have accumulated relevant experience and technology for fully mechanized caving mining in steep seam under similar inclined conditions. Keywords steep seam; fully mechanized caving; process optimization 0引言0引言 随着矿井浅部资源和相对容易开采资源的开采殆尽，对 深部急倾斜煤层开采工艺进行优化非常关键.一般情况下， 急倾斜特厚煤层开采均采用水平分层（ 或分段）综采放顶煤 开采，针对目前煤炭行业整体效益低位运行、矿井产能低， 生产成本高的实际情况，通过对急倾斜煤层综采放顶煤工艺 进行优化，可达到降本增效的目的，对生产有着非常重要的 意义。 1概况1概况 王家山煤矿一号井设计年生产能力90万 t, 目前已形成 一井两区、 一区一面的生产格局。 井田内主采煤层二层， 2煤， 走 向 247〜 2 5 3 , 倾向东南，倾 角 57 62,煤层厚度 15.4〜 43.2m, 平均厚度30m。4“煤，走向230 275,倾向 SE, 倾 角 45 66,煤 层 厚 度 8〜 15m,平 均 厚 度 14.79m。 煤层均呈单斜构造，煤层顶底板起伏变化较大，煤层赋存不 稳定；煤层结构较简单，多为单一结构或含1〜 2 层夹矸，黑 色，具有沥青光泽，以半亮煤为主，半暗煤次之，多为沫状, 结块率不高，属低硫、低灰、发热较高的优质动力用煤。煤 层容易垮落，属于易燃煤层。属于低瓦斯矿井，属冲击地压 矿 井 （ 中等冲击）。 2急倾斜煤层现采煤工艺存在的问题2急倾斜煤层现采煤工艺存在的问题 目前，采用水平分段综采放顶煤采煤，两个采区各布置 一个回采面进行回采，段高20〜 22m, 面长2028m, 采煤机 割煤高度2.6〜 2.8m, 放顶煤高度17〜 19m, 采 放 比 17.3,工 作面单产2.3〜 3.3万 t 之间，年产量50万 t 左右，矿 井 （ 目 前采深500m进入深部开采， 二级提升运输， 生产成本较高， 优化采煤工艺，提升矿井产能的意义十分重要。 3急倾斜煤层采煤工艺优化方案3急倾斜煤层采煤工艺优化方案 根据当前综放工作面开采实际，重点考虑以下几个方面 进行优化。 1 道布置回风顺槽沿顶板布置，运输顺槽沿底板布 置，局部破底板施工，开切眼垂直煤层走向布置，弱化巷在 距工作面顶部以上垂高15m 处左右沿顶板布置，通过弱化 巷提前对上部煤体进行弱化处理，同时将工作面倾角调整为 1 4 “ 左右，可将工作面斜长增加3〜 5m。工作面优化布置的 剖面图如图1 所示。 2 巷道断面形状设计为三心拱形或半圆拱形全断 面采用B500022X2600高强度螺纹钢锚杆，配合高强锚索 进行联合支护。 3 将段高设计为3036m, 采煤机的割煤高度设计为 2020年 第年 第12期 中国高新科技期 中国高新科技 85 f色 源化工 | ENERGY CHEMICAL INDUSTRY 急倾斜煤层综放面布置剖面示意图 图 1工作面优化布置剖面图 3.5〜 4.0m，采放比设计7.5〜 8 , 符 合 煤矿安全规程第 115 条之规定。 4 为了提高煤炭资源的回收率和防治冲击地压，在 工作面回风顺槽垂直顶板布置25〜 30m 长的切顶爆破、煤体 爆破孔进行顶煤弱化，并且在运输顺槽、弱化巷内布置底板 三角煤弱化孔和切顶孔， 然后在煤体爆破孔内进行高压注水。 5 根据设计对工作面现有的支架设备进行重新设计 配套，使用可以放顶煤的端头支架，提高顶煤回收率。 6 将采煤机的截割深度设计为0.8〜 lm, 可将工作面 的循环进度增大至0.8〜 lm，每班2 个刀，按 照 “ 两采一准” 的作业方式，日进度3〜 4m, 月推进度50〜 80m。 4采煤工艺优化后预期效果4采煤工艺优化后预期效果 1 巷道布置上可以将原来的两个分层合并为一个分 层进行回采，回采巷道由原来的4 条减少为3 条，且弱化巷 断面也相应变小；采区每个阶段的分层石门可以取掉。 2 巷道支护采用高强度螺纹钢配合高强锚索联合支 护，提高了巷道的承载力，降低巷道失修率；同时满足了冲 击地压矿井强支护的要求，提高了巷道的抗灾能力。 3 通过增加工作面的回采段高，增大循环进度，加 快工作推采进度， 工作面单产提高了 1倍 （ 3.9〜 7 万吨/月个） ， 年产量可达100万 t 左右，降低了万吨掘进率和生产成本。 4 当煤层倾角在4 5 以上时，底板有着较大的三角 煤剩余量，影响到整个煤炭资源的采出 率。在本次开采时，为了较好地解决这 个问题，提前在运输顺槽底板侧布置肩 形孔进行煤体松动爆破，高压注水等措 施进行弱化处理，下端头使用可放顶煤 的端头支架，最大限度提高顶煤及底板 三角煤的回收率。将三角煤有效回收， 也在一定程度上解决了因为三角煤的存 在，而导致采空区自然发火率较高的问 题。从现场施工情况来看，回采率达到 8 5 以上，取得了较好的回收效果。 5 通过对煤体、顶板预裂松动爆 破处理，改变了煤岩体的物理结构，使 顶板应力向深部转移，有效减少了围岩 能量积集频次，有效防治了冲击地压灾 害，实现了矿井安全生产。 5结语5结语 进一步做好急倾斜煤层综放开采工艺优化工作，对提升 煤炭资源回收率，推动煤炭行业健康可持续发展有着非常重 要的作用。从当前急倾斜煤层综放开采实践来看，在很多方 面还有着较大的提升空间。因此，在进行急倾斜煤层综放开 采时，需充分考虑煤炭资源的回收率、开采成本、安全性等 因素，结合急倾斜煤层综放开釆技术和本矿区煤层的地质条 件，对各项开采参数进行优化，从而更好地提高煤炭资源的 采出率，更好地确保急倾斜煤层综放开采的安全性，为急倾 斜煤层的安全开采积累丰富经验。 作者简介孙天宁（ 1980-，男，甘肃宁县人，供职于甘肃 靖远煤电股份有限公司，研究方向采掘技术管理。 参考文献参考文献 [1] 张宏伟，刘长江，李云鹏，等.急倾斜厚煤层综放 工作面回采巷道支护技术研究[ J/OL] . 20丨 9-03-21. https / / kns. cnki. net/KCMS/detail/11.2402.TD.20190320.1543.001 . html. [2] 黄学满.缓倾斜厚煤层瓦斯渗流非线性模型及抽采钻 孔优化设计[ J] . 矿业安全与环保，2018, 45 6 9-72，78. 责任编辑.刘振敏） 86 中国卨新科技2020年第12期