浅析放顶煤开采存在的问题及对策.doc

江 西 煤 炭 科 技2009年第3期 J IAN GXI COAL SCIENCE采出率;瓦斯涌出量;粉尘;防治措施 中图分类号TD823.97 文献标识码B文章编号1006-2572200903-0080-02 Analysis of Existing Problems and Countermeasures in C aving Li Guoyi No.1Team of Fully Mechanized Mining,Xing’an Colliery,Hegang Mining Industry Group Co.,Hegang,Heilongjiang,154100 AbstractThe paper has made an analysis of existing problems in caving met hod,such as low recovery ratio,in2 creasing tonstein rate,absolute gas discharge volume and dust concentration,and put forward some solutions. K ey w ordscaving;recovery ratio;gas discharge volume;dust;prevention and control measures 综合机械放顶煤开采是厚煤层及特厚煤层的采煤方法,目前在我国应用日益广泛。放顶煤开采成倍地提高了工作面的产量,但也给工作面增加了一些新的不安全问题,如采出率不高,含矸率增加,绝对瓦斯涌出量增加,空气中的粉尘浓度增加等。这些不安全因素严重制约放顶煤开采的发展。 1 综放开采的采出率不高及含矸率增加综放工作面的煤炭损失大体可分成三部分放煤工艺造成的损失约占工作面损失的一半或稍多;设备条件限制工作面两端不放煤引起的损失占1/4;工作面设计参数受限或不合理引起的损失占1/4左右。提高工作面采出率应从三方面问题着手,即加强放煤理论研究和改善放煤工艺方法,以降低放煤工艺损失;改善工作面设备及配套方案,减少工作面两端损失;完善工作面设计,减少设计参数不合理引起的损失。例如我矿为了提高采区采出率,巷道布置采用三进一回见图1。两条工艺巷沿顶板掘进,采用远煤壁打眼爆破松动法,超前工作面煤壁30m 40m预爆破,对顶煤起到预裂和破碎作用,待开采时又能利用采动引起的超前支撑压力二次破碎顶煤。实践表明,顶煤回收率可达80以上,含矸率明显下降 。 图1 巷道布置示意图 2 综放工作面绝对瓦斯量增加 我矿大部分厚煤层是含瓦斯煤层,其中少数煤层瓦斯含量很高。高瓦斯煤层分层开采时瓦斯释放不均匀,回采第一分层时,下部未采动煤中及邻近层中的瓦斯从采空区大量涌入一分层工作面回风流中,放顶煤开采实现了煤层全厚一次采出,本层煤中瓦斯释放均匀,相对瓦斯涌出量比第一分层开采时明显减少,但综放工作面的产量一般是明显大于往往是1倍至数倍分层开采,回风流中瓦斯含量在相同的条件下,其采场瓦斯涌出量比普通综采大幅度增长,综放开采时液压支架后方及上方没有风流运动,并存有大量有良好释放瓦斯条件的松散煤。释放出的瓦斯一部分停留在支架上方包括放煤口,一部分逐渐积聚在 ・ 8 ・ 工作面上隅角,给发生瓦斯事故留下隐患。例如鹤岗矿务局兴安矿三水平北18层三区三段底板层综放工作面,该工作面及其回风道瓦斯浓度经常超过1,在顶煤大面积垮落时,最大达5。 由于综放支架结构本身所决定如图2所示,B 区平均风速是A 区的80,C 区平均风速仅是A 区的70。而B 、C 区分别是断裂煤壁、放落煤炭及采空区遗煤瓦斯涌出之地点,这样就形成了低风速与高瓦斯量对应区域,很易形成局部瓦斯深度超限。顶板较稳定或易冒落直接顶板厚度较薄的综放工作面初采时,采空区上部有可能留有巨大未冒落空穴,上部顶板突然断落时,空穴中留有的瓦斯将在很短的时间内挤入工作面及回风巷,引发瓦斯爆炸 事故。 图2 综放采场瓦斯涌出空间分布 综放采场瓦斯涌出的空间分布理论和实践都表明,综放采场瓦斯涌出在时间和空间上都是不均衡的。即在放煤及移架时瓦斯涌出量较其它生产工序大幅度增加,因为随着顶煤的放出,煤体破碎范围及由此所释放的瓦斯量均会增大。而且根据鹤岗矿务局兴安矿三水平北18层三区三段底板层综放工作面的实测结果,放煤和移架时,采场的瓦斯涌出一般较其它工序大25倍。预先抽放瓦斯仍然是治理瓦斯最有效的方法。以兴安煤矿三水平北18层三区三段底板层工作面为例,巷道布置采用三进一回,对排除上隅角瓦斯,缓解支架上方瓦斯积聚,分流由采空区突然涌入工作面的瓦斯都有十分有效的。采用远煤壁打眼松动爆破,预裂和破碎顶煤,并再次把煤层瓦斯缓慢释放出来。同时采用局扇抽排尾上上隅角瓦斯。经测工作面在放煤时瓦斯浓度保持在0.6以下。 3 粉尘的严重超标 采煤工作面空气中粉尘含量及产尘率取决于煤的特 性、破煤方法、工作面产量、风速大小以及降尘措施的有效性等。挤压破碎的煤爆破或切割产尘量较多。实测表明,采用低位放煤支架时,放煤产尘率一般要低于截割产尘率。采取相当的防尘措施后,工作面平均产尘率低于一般综采工作面。产量不高的综放工作面,采取适当降尘措施后,工作面风流中的粉尘含量不高。但综放工作面的产量高于普通综采工作面,产尘量相应增加,瓦斯也明显增加,为了冲淡瓦斯,风量风速一般较大,致使煤尘飞扬,尤其是高位放煤工作面,主风流中粉尘激增,尤其在干燥、难注水煤层的综放工作面,粉尘含量严重超标。与一般综采工作面相比,综放工作尘源除了采煤机切割外,放煤口上是一个主要产尘源;移支架时洒落的煤粉也较多,是第三产尘源。在降尘措施方面,采煤机降尘仍采用传统的内外喷雾系统,放煤口使用多喷嘴、支架联动的喷雾系统,架间则采用喷雾水幕截尘但仍不能满足放顶煤工作面的要求。我国在喷雾降尘领域有较大进展,从技术上改善了喷雾质量。我国综放工作面综合防尘技术取得了较大进展,例如厚煤层注水抑制粉尘产生技术,采煤机高压喷雾及各转载点的喷雾,取得了较好的防尘效果,但与国际水平相 比,我国综放工作面防尘技术及效果的差距都很大,无论是喷雾降尘技术还是注水技术,都不能达到国家安全技术有关规定要求。 4 结语 尽管综采放顶煤工作面开采技术在我国已取得了长足发展,但制约其发展的因数还很多,如回收率和含矸率的矛盾;高产量和高瓦斯、高煤尘的矛盾,设备和生产系统能力尤其老矿不配套,管理水平低等,都妨碍工作面生产能力的提高,因此必须努力突破这些技术难关,使综采放顶煤工作面向高产、高效率、高效益、高安全的方向发展。 作者简介李国义1958-,男,江西赣县人,1982年毕业于黑龙江省鹤岗矿业集团职工大学,采矿工程专业,大专学历,工程师,现在鹤岗矿业集团兴安煤矿综采一队管理工作。 收稿日期2009-05-25 编辑叶忠群 热烈祝贺赣湘苏闽皖五省煤炭学会2009年联合学术交流会在南昌举行 ・ 18・