大采高放顶煤开采技术及其发展前景.pdf

第 l 1 卷 第 5期 总第7 2期 2 0 0 6年 1 0月 煤矿 开采 C o a l Mi n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 1 1 N o ． 5 S e r i e s N o ． 7 2 Oc t o b e r 2 0 o 6 大采高放顶煤开采技术及其发展前景 李明忠 ，刘珂珉 ，曾明胜 ，胡万昌 ，王国法 1 ． 天地科技股份有限公司 开采所事业部，j B 京 1 0 0 0 1 3 ； 2 ． 中国机械进出口 集团有限公司，j B 京 1 0 0 0 3 7 [ 摘要】 从高产高效出发，提出了大采高综采放顶煤的概念 ，对大采高综放中的一些优点和 难点、主要研究内容进行了简单介绍，有针对性地设计一种大采高综放液压支架，并提出大采高放顶 煤液压支架设计中的一些特点及发展前景。 [ 关键词】 大采高；放顶煤；液压支架 [ 中图分类号】T D 3 5 5 ． 4 1 [ 文献标识码】B [ 文章编号】1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 6 0 5 - 0 0 2 8 - 0 2 F u l l S e a m Cu t t i n g a n d Ca v i n g M i n i n g Te c h n o l o g y i n a n d I t s De v e l o p me n t P r o s p e c t 我国的综合机械化放顶煤开采技术从2 0世纪 8 0 年代初开始试验研究，经过引进、推广、完善、 提高几个阶段 ，到9 0 年代末已经实现了高产高效， 实践表明它是一种适合于厚及特厚煤层开采的投资 低、产量高、效益好、安全有保障的采煤方法。目 前， 综放工作面最高年产煤已突破 6 ． 0 M t ，达到了 国外工作面年产量的先进水平。综放开采已经成为 我国实现高产高效矿井现代化建设、实现一矿一面 集约化生产的技术途径之一。 1 大采高综放开采的提出 综放工作面的产量实质上是煤层下部机械化开 采的产量与煤层上部 顶煤冒放开采的产量之 和， 其效率除了取决于各自的效率之外，还取决于 它们之间的相互配合。综放工作面提高产量和效率 的途径主要是加大系统设备能力，提高可靠性及系 统协调性 ，包括采煤机、前后部输送机、转载机、 破碎机、胶带机。下部机械化开采与一般的中厚煤 层综采工作面基本相同，提高产量和效率的途径主 要是提高开采强度，合理地增大采高；而提高放顶 煤的产量和效率的途径主要是加大放煤口，增加放 煤口的数量，改善冒放性，采用合理的放煤工艺 等。我国大采高技术日益成熟，因此采用大采高综 放是实现我国高效综采的有效技术途径之一。 根据 M T 5 5 0 1 9 9 6 大采高液压支架技术条件 规定， 最大高度大于或等于3 ． 8 m的工作面支架为 大采高液压支架。大采高综放开采，即工作面配备 高度符合 M T 5 5 0 1 9 9 6 规定的放顶煤液压支架的综 放开采方法。 采用大采高综放开采，具有以下一些优点 1 优化采放比，真正实现采放平行作业； 2 为充分利用当前大功率采煤机与输送机 创造了条件； 3 放煤空间变大，并有利于顶煤的垮落， 而且，由于配备了大功率后部输送机，为工作面增 加放煤口数量提供了保证； 4 可增大工作面通风断面、降低工作面风 阻， 有利于工作面实现均衡生产； 5 可提高工作面采出率与煤质； 6 可有效地缩短工作面循环时间，加快工 作面推进速度 ； 7 对厚度变化大及地质构造复杂的煤层适 应性强 。 2 大采高综放的难点 1 目前，大采高综放是一项新的研究内容， 国内外可借鉴的资料少； 2 随着支架高度的增加，支架的稳定性需 进一步研究 ； 3 在放煤过程中，煤壁片帮的预防与控制 难以预料 ； 4 对不同煤层 ， 如何确定其合理的采放比。 3 大采高综放的研究内容 1 以人为本，人性化设计，宜人工作。 2 我国煤炭储量丰富，地质条件多变，大 采高综放开采在特定煤层条件下应用可行性分析； 3 大采高综放面参数及配套设备的研究； 4 大采高放顶煤液压支架、过渡支架合理 结构及参数的研究； [ 收稿日期】2 0 0 6 0 5 2 5 [ 作者简介】李明忠 1 9 7 8 一 。 男。山东郓城人，硕士。 2 0 0 3 年毕业于北京化工大学机械工程学院。 28 维普资讯 李明忠等大采高放顶煤开采技术及其发展前景 2 0 0 6年第 5 期 5 大采高放顶煤液压支架的高可靠性、稳 1 0 综放工作面自动化、信息化系统研究。 定性、适应性的研究 ； 6 综放工作面装备与地质条件、 适应性研究 ； 7 大采高综放工作面均衡高效、 技术研究 ； 生产工艺 4 大采高综放液压支架的设计 安全生 产 8 放煤机构控制方式 、放煤效果 、合理放 煤工艺及提高采出率的研究； 9 大采高放顶煤液压支架与围岩相互作用 关系研究； 放顶煤支架除应满足 “ 撑的住，走的动，封 的严”等基本要求外，最主要的是支架后部应具 有较大空间，以便布置后部输送机及保证足够的过 煤空间，应设置可靠有效的放煤机构 摆动尾梁 及伸缩插板及拉后溜机构。 如图 1所示 ，是天地科技股份有限公司为某矿 设计的大采高综放支架 ，其主要特点有 图 1 四柱支撑式大采高综放液压支架 1 该支架最大高度为 4 m，适应采高 3～ 3 ． 8 m 2 采用优化设计，确定支架的总体参数和 主要部件的结构尺寸，并利用计算机模拟试验进行 受力分析和强度校核，以提高支架的可靠性； 3 工作面三机采用大配套，截深为 8 0 0 m m， 为了保证截深和有效的移架步距 ，支架的推移千斤 顶行程定为9 0 0 ra m，为高产高效创造有利条件； 4 加大支架插板的行程，这样增加了放煤 口的尺寸，提高了放煤速度，有利于放大块煤； 5 支架具有较大的后部放煤空间，增大 了 后部输送机的过煤高度； 6 支架的顶梁为整体顶梁，并进一步优化 柱窝前后比，改善支护效果； 7 支架的顶梁带有可翻转 1 8 0 。 的护帮板， 对顶板能进行及时和超前支护，护帮板挑平后可上 翘 6 。 ； 8 支架底座 为刚性 底座 ，前部 用厚钢板 过 桥联接，后部用箱形结构联接，底座前端为船形结 构 ，防止移架时啃底； 9 合理地布置立柱的位置，减小了支架底 座前端比压； 1 0 底座中部为推移机构，推移千斤顶采用 正装形式，采用短推杆机构 ，井下拆装方便 ；配置 抬底装置，有利于移架； 1 1 支架前、后均配置 自动喷雾降尘系统。 放顶煤液压支架是放顶煤技术的核心，可以说 放顶煤液压支架的发展是随着放顶煤液压支架架型 的发展和完善而逐步发展起来的。我国放顶煤液压 支架的发展从低位放顶煤液压支架研究开始 ， 经历 了高位、中位放顶煤 ，又发展到当今普遍采用的低 位放顶煤。三代放顶煤液压支架的研制应用代表了 放顶煤技术发展的 3 个重要阶段。相信伴随着大采 高放顶煤液压支架发展起来的大采高综放技术，必 将推动我国煤炭开采技术的发展。 5 结束语 下转4 3页 2 9 维普资讯 毕忠余等锚杆杆体时变可靠度分析 2 0 0 6年第5期 靠度与初期的可靠度仅仅相差 0 ． 0 5 ％。但是在使 用期限达到5 0 a 后 ， 可靠度就仅有 9 4 ． 4 1 ％。 4结论 锚杆的可靠性受多种因素的影响和制约，目前 的研究主要集中在岩石与混凝土、混凝土与钢筋的 黏结力等方面。很少考虑由于时间的影响导致的抗 力损耗和降低。本文通过对钢筋受腐蚀的规律研 究，提出了锚杆支护杆体时变可靠度的计算方法， 将腐蚀函数做为确定性函数计算锚杆在服役时段后 的抗力，从而建立了锚杆时变可靠度计算的极限功 能函数。使得锚杆抗力 强度随时间而衰减更 符合锚杆在服务设计基准时间内的实际支护规律。 另一方面，为了利用 建筑结构可靠度设计 统一标准中结构可靠度计算 的概率分布类型的 一 次二阶矩的分析方法，将锚杆在设计期限内的时 变随机抗力离散为不同时段的随机变量。大大简化 了计算量。从而为锚杆可靠度的研究和计算提供了 一 种简单易行的方法。通过对晋煤集团的一个实际 例子计算，其结果是符合实际情况的。 [ 参考文献] [ 1 ]曾宪明，陈肇元，王靖涛．锚固类结构安全性与耐久性问题 探讨 [ J ] ．岩 石力 学与工程学报，2 0 0 4 ，2 3 1 3 2 2 3 5 - 2 2 42 ． [ 2 ]程良奎，范景伦，韩军，等．岩土锚固 [ M] ．北京 中国 建筑 工业 出版社 ，2 0 0 3 ． [ 3 ]左勇志，刘西拉．结构动态可靠性的全随机过程模型 [ J ] ． 清华 大学学 报 ，2 0 0 4 ，4 4 3 3 9 5 40 5 ． [ 4 ]周建方，李典庆，李朝晖，等．钢闸门结构时变抗力模型及 其可靠度分析 [ J ] ．工程力学，2 0 0 3 ， 2 0 4 1 0 8 1 1 3 ． [ 5 ]索清辉，钱永久，张 方．对公路桥梁剩余寿命评估时可变 荷载取值的研究 [ J ] ．中国工程科学，2 0 0 4 ，6 5 5 2 - 5 5 ． [ 6 ] 刘西拉，苗彭科．混凝土结构中的钢筋腐蚀及其耐久性计算 [ J ] ．土木工程学报，1 9 9 0 ， 2 3 4 6 9 - 7 8 ． [ 7 ]李 田，刘西拉．砼结构的耐久性设计 [ J ] ．土木工程学报， 1 9 9 4，2 7 2 4 7 -5 5 ． [ 8 ]管昌生，江智鹏．钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度 方法 [ J ] ．武汉理工大学学报 ， 2 0 0 3 ，2 5 6 3 1 - 3 5 ． [ 9 ]阮卫，管昌生，李桂青．钢筋混凝土结构随机时变强度分 析 [ J ] ．山东建材学院学报，1 9 9 9 ，1 0 4 6 8 - 7 2 ． [ 1 0 ]李桂青．结构动力可靠性理论及其应用 [ M] ．北京地震 出版社 ，1 9 9 3 ． [ 责任编辑颜立新] 上接 2 9页 大采高综放开采由于结合了大采高综采与综放 开采的优势， 伴随着其开采技术的逐步成熟，相信 在不久的将来必将成为我国特厚煤层实现安全高产 高效开采的重要途径。 [ 参考文献] 上接 3 3页 理，不会影响推进。 3 ． 5 小块段煤的回收 非综放采煤队及时开采不宜综放的块段，采煤 方法灵活多样因地制宜，从机采到非正规开采 ，坚 持采光回尽的原则。对于边边角角的块段的开采要 与大面统筹规化，在大面开采前或采后及时回采， 万勿拖到后期算总账 ，那样很可能错过了最佳开采 时机 。 3 ． 6 工作面三机配套要合理 为适应采场条件的多变而能抵御恶劣环境 ，三 机强度宁大勿小 ，在好条件下看似强度大、吨位 重、功率大不经济，但遇上坏条件少出机电事故的 效益是巨大的。采煤机的卧底量要大于前部输送机 [ 1 ]王国法，等 ．液压支架技术 [ M]．北京 煤炭工业出版社， 1 9 9 9． [ 2 ]赵衡山．我国综放开采技术的主要发展趋向 [ A ]．中国煤炭 工业可持续发展的新型工业化之路 [ c ]．北京 煤炭工业出 版社 ，1 9 9 9 ． [ 3 ]王恩鹏 ．我国综采液压支架现状及发展趋势 [ A ]．中国煤炭 工业可持续发展的新型工业化之路 [ c ]．北京 煤炭工业出 版社 ，1 9 9 9 ． [ 责任编辑邹正立] 头变线段的最大抬高量，要保证割透，不留横竖三 角煤。后部输送机工作面一侧带铲煤板，采空区一 侧带挡煤板，如此减少浮煤丢失又能减少采空区浮 煤自燃。 3 ． 7 推广大采高 随着支架的设计和制造水平的提高和现场对大 采高管理的日臻成熟，以前对放顶煤的下限高度已 不适应当今的情况了， 5 m采高以下的煤层不应再 考虑综放了，应大力推广一次采全高。 3 ． 8 特厚煤层 的综放 l O m以上的厚煤层，先沿顶板采一层且铺设底 网，再沿底板进行综放开采，网能起到隔矸的作 用。 [ 责任编辑 i ll , r,- r ] 43 维普资讯