中硬厚煤层安全高效炮采放顶煤工艺.pdf

收稿日期 2008 - 11 - 06 作者简介张广垒1969 , 男,河南滑县人, 2007年毕业于河南理 工大学函授,现任鹤壁五矿采煤队队长。 中硬厚煤层安全高效炮采放顶煤工艺 张广垒,李国华,李 宾,张红岩 鹤煤集团公司 五矿,河南 鹤壁 458000 摘要针对中硬煤层中推广应用炮采放顶煤工艺时,顶煤不易松动破碎,并且顶煤垮落过程中易产生大块煤, 造成放煤困难,甚至出现落煤 “ 挤压成拱 ” 放不出的现象,采用顶煤预裂爆破技术对放煤工艺进行改革,探索 出了一套成功的生产管理方法。 关键词中硬厚煤层;炮采放顶煤;预裂爆破;放煤困难;大块煤 中图分类号 TD823. 253 文献标识码B 文章编号 1003 - 0506 2009 01 - 0054 - 01 20世纪50年代初,我国曾在开滦、 大同、 峰峰 和鹤壁等矿区采用放顶煤采煤法 [1 ]。目前 ,我国高 产高效现代化矿井绝大多数采用综采放顶煤开采工 艺。放顶煤开采是适应松软厚煤层开采而发展起来 的一种采煤法,相对于分层开采具有高产高效等优 点,其经济效益显著。在中硬厚煤层中推广应用放 顶煤工艺,顶煤破裂垮落较为困难;同时顶煤垮落过 程中易产生大块煤,造成放煤困难,甚至出现落煤 “ 挤压成拱 ” 放不出现象,致使工作面采出率降低, 造成煤炭资源浪费。针对这些问题,鹤壁五矿对中 硬厚煤层炮采放顶煤工艺进行了一些研究和探索。 1 矿井地质概况 五矿位于鹤壁矿区南部,井田含煤地层包括石 炭系中统本溪组、 上统太原组,二叠系下统山西组、 下石盒子组和上统上石盒子组。其中山西组二煤组 和太原组一煤组为主要含煤地层。本区主采煤层为 山西组二1煤层,位于二叠系下统山西组下部,赋存 稳定,煤层平均厚8 m,硬度较大,f值在3以上,且 煤层赋存稳定,节理裂隙不发育,属于中硬厚煤层。 2 顶煤预裂爆破技术 鹤壁五矿炮放面采用走向长壁后退式垮落采煤 法,采高2 m,放煤高度6 m。回采工序煤电钻打眼 → 装药 → 放炮 → 刮板输送机出煤 → 回柱放顶煤 → 移 刮板机 → 打替换柱。由于放煤厚度较大,且煤层较 硬、 节理裂隙不发育,仅靠顶板压力和单体支柱对顶 煤的支撑作用很难使顶煤松动破碎,造成放煤困难 和放煤率较低。为了解决这一难题,从生产实际和 煤层赋存的地质情况出发,在回柱放顶煤前采用预 裂爆破技术对顶煤实施松动爆破。 实施顶煤预裂爆破就是在放煤前向顶煤打眼, 然后装药放震动炮,利用炸药在煤体内爆炸而形成 空腔、 裂隙圈 [2 ] ,破坏顶煤原始结构,减少大块煤, 解决顶煤落煤时“ 挤压成拱 ” 堵塞放煤口这一难题。 实施顶煤预裂爆破后,上位顶煤松动,下位顶煤裂隙 增多,为顶煤的顺利放出创造了条件,提高了生产效 率和放煤率;同时工作面顶板均匀缓慢垮落,支架状 态稳定,有利于安全生产。 3 瓦斯治理 1对于矿井煤层瓦斯含量不大,工作面空间 和采空区瓦斯涌出量不大的采面,靠增大风量即可 达到安全浓度时,可通过排风、 合理配备供风量来控 制瓦斯浓度。 2当采面瓦斯涌出量较大时,如仅靠通风稀 释、 改变通风方式、 简单抽放来解决局部瞬间瓦斯超 限或大面积超限问题十分困难,且受到矿井通风能 力、 风速超限和作业环境恶化等因素制约时,必须建 立瓦斯动力抽放系统。 3针对采空区顶板垮落不及时,支架后方及 上方空洞中积存大量瓦斯,在顶板垮落时,将采空区 的瓦斯周期性挤入工作面造成的工作面瓦斯超限状 况,要及时处理顶板,使垮落的顶板能够充满采空 区,减小基本顶来压步距,不在支架后方遗留大的空 洞,减少甚至消除采空区瓦斯积聚机会,避免顶板来 压时周期性挤出采空区的瓦斯。 4 顶板控制 1对工作面进行矿压观测。下转第56页 45 2009年第1期 中州煤炭 总第157期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2利用溜渣筒进料与出料的落差、 倾角,使物 料撞击、 摩擦,达到脱离粉煤的效果。溜渣筒内的物 料在重力作用下翻转、 跌落,物料表面与表面、 表面 与筒壁间产生撞击、 摩擦,黏附在物料表面的煤粉在 此作用力下被分离。为达到回收分离粉煤目的,将 溜渣筒底改为双层,上层为带孔筛板,下层为实心钢 板图 1 。溜渣筒内分离出来的煤粉透过筛板,在 重力作用下落到实心板上,被收集的煤粉,经溜煤筒 再进入FP5012破碎机后溜至上仓胶带输送机。 图1 筛底型溜煤筒 213 注意事项 1在更换 25 mm筛轴孔后,产生的二次筛 选煤含矸量较大,需再次进入次级螺旋筛进行筛分, 这样增加了二次筛选的加工费用。 2溜渣筒的安装角度与水平夹角应在55 ～60之间,角度太大物料不易充分筛分,角度太小 物料容易堵塞溜筒。 3 应用效果 经过2008年1月30日 2月5日的运行试验, 对运行时间和筛下品流量进行了检测表 1 。 表1 筛分系统改造效能分析 时间班次 运行时间/min 南筛北筛 2008012916 0035070 200801300 0037060 200801308 0031540 2008013016 0036060 200802010 0038530 200802028 00400 南筛合计运行时间1 820 min,用农用车转运、 返装。经测量, 1 820 min内共运输36 t,经过二次 筛选北筛获得商品煤9186 t。当入筛毛煤含水量 较大时,二次筛选获得商品煤数量将会更大。 由表1可看出,每班平均获得二次筛选煤量 213 t,每月按27 d计算, 1 a可获得二次筛选煤量为 2 23516 t;地销煤价格按450元/t计算,年收益约 100万元,除去二次筛选成本6万余元,年净增利润 94万元。 4 结语 原煤筛选系统筛上品粉煤脱离技术改造,达到 了预期效果,经济效益明显,且减少筛上物矸石和 块煤黏附的细粒煤损失,为提高资源回收,减少浪 费提供了有效途径,具有一定的应用价值。 责任编辑郭海霞 上接第54页 求出工作面的初次来压步距、 周 期来压步距、 支柱工作阻力及其变化、 顶板下沉量和 下沉速度及其变化情况、 支柱下缩量和下缩速度及 其变化情况,为工作面生产提供第一手完整、 准确的 矿压资料,加强工作面来压期间的支护,使工作面安 全经过来压阶段,并为类似条件工作面设计提供有 用的资料。 2提高支柱初撑力。增加泵站压力;杜绝液 压干管及注液枪漏液;避免同时使用多杆注液枪。 3初采期间少放煤或不放煤,防止初次来压 顶板大面积垮落,给工作面带来巨大冲击,造成支架 失稳,发生推垮型顶板事故。 4加强工作面上下安全出口的管理。上出口 向下5 m范围内不准放顶煤,同时上出口对应风巷 上下帮靠双排挑棚间各增加1排一梁二柱挑棚,防 止顶板抽冒。下安全出口在严格控制放煤量并有效 抑制住因放顶煤而造成向工作面控顶区内的抽冒的 前提下,可以进行放顶煤作业。 5 结语 炮采放顶煤工艺是一种高产高效的新型采煤工 艺,在中硬厚煤层中推广使用尚有一些技术难题有 待解决。鹤煤五矿将炮采放顶煤工艺应用于中硬厚 煤层开采,总结出一套较为成功的技术措施,并取得 了较好的经济效益。 参考文献 [1 ] 徐永圻.煤矿开采学[M ].徐州中国矿业大学出版社, 1999. [2 ] 卢旭,李松强,苏红伟.中硬厚煤层炮采放顶煤生产工艺[J ].能 源技术与管理,20054 49～50.责任编辑秦爱新 65 2009年第1期 中州煤炭 总第157期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.