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急倾斜煤层V型通风巷柱式放顶煤开采技术 第六图书馆 总结大洪沟煤矿生产实践经验,提出V型通风方式在急倾斜单一煤层内实现巷柱式放顶煤开采技术。介绍了工作面的巷道布置、 设备配置以及回采工艺。总结大洪沟煤矿生产实践经验,提出V型通风方式在急倾斜单一煤层内实现巷柱式放顶煤开采技术。介 绍了工作面的巷道布置、设备配置以及回采工艺。急倾斜煤层 巷柱式放顶煤 V型通风 回风立眼煤炭科学技术张戈 陈 健神华集团新疆能源有限责任公司大洪沟煤矿 神华集团新疆能源有限责任公司地测中心 新疆乌鲁木齐 新疆乌鲁木齐 2007第六图书馆 第六图书馆 用矩形正规工作面布置相比回采面积增加了12 000 m 2 ,按采高313 m计算可多采出煤炭资源53 460 t。按目前吨煤售价550元,吨煤成本110元,则 可实现利润为2 352124万元。其不足之处就是生 产过程中加架、对接,在一定程度上影响了工作面 的正轨生产。不过,随着对工作面加架及对接技术 的熟练掌握,目前该矿单个支架的加架一般不超过 30 m in即可完成调向工作,工作面对接也可以在一 个小班8 h内完成支架及工作面刮板输送机的 对接。因此,采用不规则工作面布置形式对正常生 产影响不大,但经济效益明显。 通过503工作面的试验、总结,获得了一份完 整的技术成果资料,为开采类似的综采工作面奠定 了坚实的技术基础。由于该技术的成功应用,彻底 解决了构造复杂区域采用综采工艺布置矩形正规工 作面煤炭损失大的情况,提高了煤炭资源的采出 率,为七五煤矿走高产、高效的道路奠定了基础。 根据七五煤矿许楼井田地质构造多、工作面不规则 的实际情况,该项技术在七五生建煤矿的应用前景 将十分广阔。 另外,煤层赋存情况与该矿类似的矿井也很 多。该开采工艺也为其他矿井生产提供了理论依据 和实践经验,具有极大的推广应用前景。 参考文献 [ 1] 张荣立,何国纬,李 铎 1采矿工程设计手册[M ].北 京煤炭工业出版社, 2003. [ 2] 钱鸣高,王庆康 1采煤工艺学[M].北京中国矿业大学 出版社, 1992. 作者简介徐新亮1973 -,男,山东茌平人,工程师,现 在山东省七 五生建煤矿生技科 从事采煤 技术管理工 作。Tel 13188823463,E - mailxxlyhjysjkyahoo1com1cn 收稿日期3;责任编辑曾康生 急 倾 斜 煤 层V型 通 风 巷 柱 式 放 顶 煤 开 采 技 术 张 戈 1 ,陈 健 2 11神华集团新疆能源有限责任公司 大洪沟煤矿,新疆 乌鲁木齐 830079; 21神华集团新疆能源有限责任公司 地测中心,新疆 乌鲁木齐 830027 摘 要总结大洪沟煤矿生产实践经验,提出V型通风方式在急倾斜单一煤层内实现巷柱式放顶 煤开采技术。介绍了工作面的巷道布置、设备配置以及回采工艺。 关键词急倾斜煤层;巷柱式放顶煤; V型通风;回风立眼 中图分类号TD82315 文献标志码 B 文章编号0253 - 2336200707 - 0015 - 04 Top coal cavi ng m i n i ng technology with coa l pillar i n V type ventila tion ga teway i n steep i ncli ned seam ZHANG Ge 1 , CHEN Jian 2 1.DahonggouM ine, Shenhua Xinjiang EnergyCo mpanyLtd. , Urumuqi 830079, China; 2.Geologica l Survey Center, Shenhua Xinjiang Energy CompanyL td . , U rumuqi 830027, China 巷柱式放顶煤是指将急倾斜煤层水平分层,在 分层的底部沿煤层走向开掘一条水平运输巷,巷道 内安设具有放顶煤功能的支架进行后退式回采,工 作面的顶煤在矿山压力作用下或人工松动破碎后从 支架放煤口落入顺巷道铺设的刮板输送机上或 采用煤巷掘进机、装煤机、轮胎铲斗装载机装煤 被运出的一种垂直集中的采煤方法。 前苏联库兹巴斯矿曾使用一种专门的拱型掩护 支架开采2～6 m厚的急倾斜不稳定煤层。沿煤层 倾斜划分为6～8 m小阶段, 3～5个小阶段错距10 5 第35卷第7期 煤 炭 科 学 技 术 2007年7月 2007 - 0- 10 1 第六图书馆 第六图书馆 ～15 m同时回采,由于每个工作面只有一条平巷, 不能形成通风回路,采用局部通风机供风,巷道回 风 [ 1 ] 。 1992年10月,乌鲁木齐矿务局小洪沟煤矿对 近距离煤层B24和B25使用巷柱式放顶煤采煤法进行 联合开采。B24和B25煤层倾角87,其中B24厚度 9104 m, B25煤层厚度5198 m ,两煤层间距1138 m,工作面分层高度为20～25 m,在分层底部布置 一条运输巷道。B24煤层工作面安设4架滑移顶梁 支架,两帮辅助大板梁; B25煤层工作面布置2架 ZF3000 /17 /26C型放顶煤支架。借助局部通风机将 联络石门中的新鲜风流分别送入B24和B25煤层工作 面,清洗工作面后,乏风由运输巷均进入B25煤层 集中回风立眼,上回风石门,排入矿井总回风。 2002年底,乌鲁木齐矿务局碱沟煤矿使用轻 型放顶煤支架在近距离急倾斜煤层B19煤层厚度 为510 m、B20煤层厚度为5190 m进行巷柱式 放顶煤采煤法联合开采的工业实验。两煤层倾角 84,间距1125 m,联合布置、联合开采。两工作 面每隔6 m用联络小石门连通,作为B20煤层工作 面的进风通道和安全出口。新鲜风流由分层石门经 B19运输巷道、联络小石门分别送入B19煤层、B20 煤层工作面,清洗工作面后,乏风均由B20煤层运 输巷进集中回风立眼进入回风石门,排入矿井总回 风。这种开采方式存在2个弊端一是新鲜风流清 洗一个工作面后经联络小石门进入另一个工作面, 后一个工作面的是前一个工作面的回风巷道,实际 上构成串联通风;二是两工作面每隔6 m用联络小 石门连通作为后一个工作面的进风通道,后一个工 作面始终滞后于小石门,从而存在不大于6 m距离 的扩散通风 [ 2 ]问题。 综上所述,布置一条运输巷道,借助局部通风 机供风,因工作面环境差,抗灾能力弱,违背现代 化的开采理念而逐渐被淘汰,在分层顶部布置一条 专用回风巷道,诸多因素造成难以实现高产高 效 [ 3 ] ,近距离煤层使用串联通风实现了联合开采, 毕竟应用范围有限,不具普遍推广意义。 现以神华新疆公司大洪沟煤矿拟开采的B15煤 层为例,介绍一种可以在单一急倾斜煤层实现高产 高效的巷放开采技术。 煤层概况 大洪沟煤矿B5煤层与上覆的B煤层间距 m,与下伏的B16煤层间距13 m。煤层厚度315 m, 含夹矸3层,倾角84,直接底细砂岩,厚11 m; 伪顶泥岩,厚016 m;无直接顶,基本顶细砂岩, 厚度3 m。煤层结构复杂,全区可采,属稳定煤 层。 2 巷道布置及设备配置 211 巷道布置 将B15煤层沿倾斜水平分层,在分层的底部从 分层石门顺煤层走向掘进至采区边界,作为工作面 运输巷道。掘进运输巷的同时或者运输巷掘进完毕 后,于巷道一侧的底板下埋设风管作为回风道,并 将回风道用回风立眼和上部回风石门连通图1。 风管采用水泥、砂浆预制 或采用玻璃钢等其他 材料 ,圆桶状,长1 m ,内径800 mm,要求内壁 光滑、铺设管路尽量减少转弯次数以降低风阻。 1 支架;2 回风巷; 3 运输巷道;4 回风立眼; 5 回风石门;6 运输石门 图1 巷道布置 212 设备配置 工作面支护选用ZFB2200 /16 /24型单摆杆放 顶煤轻型支架,其主要技术特征 [ 4 ] 支架高度/mm1 600～2 400 支架中心距/mm1 500 支架宽度/mm1 430～1 570 支架初撑力/kN1 395～1 536 支架工作阻力/kN2 024～2 228 支护强度/MPa0141～0146 对底板比压/MPa013～0147 支架质量/ t61184 工作面主要设备见表1。 3 采煤主要系统 1通风系统。新鲜风流从水平运输大巷 → 分层石门 → 运输巷道 → 工作面;乏风经回风道 → 回 风立眼 → 回风石门 → 矿井总回风 → 地面。 2运输系统。工作面原煤放出后直接上平 巷刮板输送机、工作面带式输送机转石门刮板输送 机、带式输送机至采区集中煤仓。 6 第35卷第7期 煤 炭 科 学 技 术 2007年7月 1 114 7 1 第六图书馆 第六图书馆 表1 工作面主要设备 设备名称型 号数 量 轻型支架/架ZFB2200/16/242 刮板输送机/台SG B - 420 /301 带式输送机/台可自制1 乳化液泵站/套 泵XRBZ B80 /350 箱XRXT A 1 单体支柱/根DZ - 215 /10032 绞车/台CJ2 - 141 煤电钻/台MA - 127V /112K VA1 岩石电钻/台KHY D40dT A1 图3 工作面工序循环 4 采煤工艺 411 工作面支护 1顶板管理。每个工作面安设2架轻型放 顶煤支架,采空区不用支护,全部垮落法控制顶 板。 2超前支护。巷道为矩形断面,高211 m, 宽312 m,采用310 m长的9号工字钢配单体液压 支柱支护,一梁两柱。支护距离保持30 m,距工 作面10 m内双排、以外20 m单排,随工作面的推 进而前移。 412 工艺流程 工艺流程为超前支护 → 顶煤打眼、装药 → 移刮 板输送机机尾、回收风管 →移架 → 松动爆破顶煤、 放顶煤,工艺流程如图2所示。 1顶煤打眼、装药。超前支护结束以后,在 架前用岩石电钻以仰角70～80布置2～3个顶眼, 视煤层煤质软硬可加打辅助眼,眼长小于放顶煤段 高1～2 m,排距310 m。顶眼打完后装药,封泥长 1 刮板输送机;2 单体支柱;3 松动爆破孔 图2 工作面设备布置 度不小于315 m,每组炸药装完后角线要扭结短 路,并用黑胶布缠好。 2移机尾。刮板输送机的机尾以不滞后于 支架插板所能达到的最远距离为准。移机尾时,在 液压支架下将刮板机的圆环链解开,回收走多余的 刮板机中部槽,用工作面前方的移架绞车将机尾拉 出,以一个放顶煤步距310 m为一次移动机尾的距 离,接好圆环链,固定机尾。拆除310 m的回风 巷。 3移架。绞车牵引交替移架,移架步距310 m。首先将一副支架用钢丝绳挂好,卸压后拉至下 一排炮位置,与工作面顶板接实,再将另一副支架 卸压后同样方法拖移到位。2副支架布置平、直、 齐,支护达到初撑力。 4松动爆破、放顶煤。移架工作完成后, 视架后的煤源情况,待架后形成一定空间后,爆破 落顶煤。冒落的顶煤自动滑入两架之间的输送机中 被运走,放煤口出现混煤或矸石、黄土时停止放 煤。为便于放煤,将支架尾部护板靠近刮板机一侧 割掉0125 m,形成一个固定放煤口。 413 工作面工序循环及劳动组织 工序简单,采用 “三八 ”制作业。作业人员 要求一专多能,组成综合作业队。具体工序及劳动 组织见图3和表2。 第35卷第7期 煤 炭 科 学 技 术 2007年7月 71 第六图书馆 第六图书馆 表2 工作面劳动组织人数人 工种 班 次 早中夜合计 备注 打眼工224 放炮工112班长兼任 放煤工112 输送机司机112 泵工112 机电工1124兼任绞车司机 总计77216 414 工作面开切及初次放顶 1在煤层中部向机掘或上升一个断面018 m 1 m的立眼垂高视顶煤高度而定,沿煤层倾 向在立眼两侧打2个岩石电钻眼,装药爆破沿倾向 扩成长槽形自由面。 2自由面形成以后正规排炮,若工作面推进 过程中顶板没有随采随落应加大药量,增加炮眼数 量。必须保证顶板及时冒落,避免形成架后长距 离、大面积的空间。 5 技术评价 1采出率。巷柱放顶煤工作面损失煤量主 要组成①初采和末采损失。前者指工作面从切 眼开始到正常放煤期间的顶煤损失,后者指工作面 回收时为拆除支架而不进行放顶煤作业所损失的煤 炭。②放煤步距损失。为获得足够的顶煤量,巷 柱放顶煤工作面往往采用大步距,导致放顶煤步距 大于支架放煤口的纵向尺寸的水平投影长度,造成 部分顶煤落在放煤口下沿以外而不能放出。③工 作面三角煤损失。指靠近煤层顶、底板巷道外侧无 法回采及上部不能冒放的顶煤,包括顶板侧三角煤 和底板侧三角煤,而底板侧三角煤为工作面主要损 失。三角煤的损失量和煤层倾角成反比,即煤层倾 角越小,三角死煤遗弃量越大。 ④其他。如工艺 损失。 就工作面来讲,理论计算的采出率达到95 , 但存在开采上分层的遗留煤炭的问题,实践中往往 会出现大于该数字的情况。 经济效益。从碱沟煤矿工业实验的实际 开采情况来看,尽管由于诸多因素致使该采煤方法 的优势没能充分发挥,但其优越性依然十分明显。 ①产量高。平均月产8 798 t,最高月产9 836 t, 最高达到日产942 t。②效率高。工作面人工效率 由仓储式采煤方法3146 t/工提高到5147 t/工,提 高了57193。③掘进率低。万吨掘进率由原仓储 式采煤方法189147 m降至69154 m。 ④材料消耗 低。炸药消耗由原来的4 513 kg/kt降至3 230 kg/kt,消耗降低了2818;雷管由5 213发/万t 降至1 372发/万t,消耗降低了7317;坑 木由 3126 m 3 /万t降至213 m 3 /万t。此外,还减少了密 闭工程量,每万吨减少材料费12144万元。 3技术优点。①实现无煤柱开采。无需在 分层的上部布置回风巷道,取消了回风巷道和上部 水平之间的隔离煤柱,不仅提高了工作面的采出 率,也解决了煤柱的支撑而造成的采空区大面积悬 顶的问题。②实现大段高集约化生产,一般情况 下,开采的阶段高度和煤层倾角、厚度成正比关 系。实践中在煤层倾角84 、厚度6 m的情况下, 放高达到28 m。③可实现对上分层煤柱及架后遗 留煤炭的复采。④少掘进一条巷道,回风道可以 回收复用,节约材料。 6适用条件。适合厚度在310～10 m赋存 稳定或者不稳定、倾角在45以上煤层,断层以不 影响顶煤的爆破和巷道布置为佳;由于采用人工松 动顶煤,煤层机械物理性质与结构及顶、底板岩性 对该采煤方法的影响不大。 鉴于采用回风巷回风,建议在低瓦斯煤层内使 用,要求巷道底鼓不剧烈。 参考文献 [ 1] 樊运策.综合机械化放顶煤开采技术[M ].北京煤炭工 业出版社, 2003. [ 2] 尚向东,陈 健,苗道军.急倾斜近距离厚煤层联合开采 新工艺[ J ].煤炭技术, 2004 7. [ 3] 陈 健.急倾斜煤层巷柱放顶煤通风问题解决方案[ J]. 煤, 20052. [ 4] 朱德政.单摆杆放顶煤液压支架的研制[ J ].煤炭科学技 术, 19978. 作者简介张 戈1973 -,男,河南南召人,工程师,长 期致力于急倾斜煤层机械化开采的研究,现任神华集团新疆能源有 限责任公司大洪沟煤矿党委书记。联系人陈 健,Tel0991 - 6804601,E - mail chenjian5252tom1co m 收稿日期38;责任编辑曾康生 8 第35卷第7期 煤 炭 科 学 技 术 2007年7月 2 2007 - 0- 1 1 第六图书馆 第六图书馆