大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择.doc

浅谈大倾角急倾斜厚煤层采煤方法选择 李伟亮 师宗县大哨煤矿云南省师宗县655700 摘要介绍大倾角急倾料厚煤层采煤方法,比较各自优缺点,论证了大倾角急倾料厚煤层采用巷道放顶煤采煤方法的可行性。 关键词急倾抖厚煤层采煤方法选择 1、急倾斜煤层开采特点 国内急倾斜煤层开采矿井有百余处,主要分布于乌鲁木齐、北京、淮南、开滦、徐州、长广、南桐、资兴、大通等20余个矿区,采煤方法各异。在急倾斜煤层开采条件方面有许多显著特点。 1由于煤系地层受构造运动的挤压,煤层顶底板遭受破坏的程度相对比缓倾斜煤层大,因而顶底板岩石的层理与原生裂隙较发育,较易冒落; 2 由于煤层倾角大,支架的稳定性差,尤其是单体支柱的稳定性问题尤其重要; 3破落下来的煤岩会自动下滑,有利于工作面煤炭运输和研石的自动充填,但煤岩块的自动滚落容易伤人和冲倒支架,对作业安全不利; 4 由于垮落研石从上向下滚落,可对下部采空区起充填作用,但冒落带漏斗状明显影响地表及岩层运动; 5开采急倾斜煤层时,对煤层自然发火的防治比较困难。当采空区已经发火时,往往难以隔离处理。尤其在开采下区段时,上区段采空区的火源会冒落到下区段; 6在开采急倾斜煤层中,人员沿倾斜方向上下行走不方便; 7开采急倾斜煤层中,岩巷工程量比较大。 2 、适于大倾角急倾斜中厚煤层的采煤方法 大倾角急倾斜厚煤层煤层倾角70度90度,厚度5-10 m,此条件煤层由于倾角大、地质构造复杂等不利因素,采煤方法的发展较之其他急倾斜煤层采煤方法要缓慢的多,目前主要有下列一些采煤方法。 2.1 伪倾斜开采 伪倾斜开采可以克服急倾斜煤层开采中,人员沿倾斜方向上下行走不便,以及煤岩块滑动滚落速度大,容易伤人和冲倒支架的缺点,而且利用了急倾斜煤层煤岩可以自动下滑,便于煤炭自溜运输和歼石自动充填等有利因素。利用伪倾斜开采的采煤工艺有1斜切分层采煤工艺;2斜坡采煤法工艺;3伪斜工作面短壁歼石充填采煤工艺等。 2.2 掩护支架开采 掩护支架开采技术是利用急倾斜煤层开采顶板压力较小,而支架下滑力大的特点,以掩护支架隔离采空区歼石进行开采的采煤方法。主要有1俯斜开采的掩护支架采煤工艺;2巷道长壁工作面活动钢架掩护采煤工艺等。 2.3 短壁柱式开采 由于急倾斜煤层地质条件复杂,很难采用长壁式采煤法,而采用短壁柱式方法开采,可以较好地适应这种复杂的条件,而且可以简化采煤工艺,提高开采作业的安全性。其具体的采煤工艺包括1斜切分层采煤工艺;2水平分层采煤工艺;3仓储采煤工艺等。 2.4 巷道放顶煤开采 巷道放顶煤开采,打破了传统急倾斜煤层的常规,以巷道代替长壁式工作面,并遵循了目前国内广泛使用并取得良好技术经济效果的缓倾斜中厚煤层放顶煤长壁工作面放煤技术,同时采用全风压通风,双安全出口。这一采煤法20世纪90年代中期在我国湖南一些矿区急倾斜 中厚煤层全面研究试验,并取得了良好效果,后来推广到大倾角70度- 90度厚煤层5-10 m,理论上借鉴金属矿山的椭球体放矿理论后,采煤工艺参数基本成熟,煤层放煤效果更好,回收率令人满意,同时针对这一采煤方法使用后出现的地表塌陷漏斗非连续变形的形态特征和变形机理研究,也有了明显进展,成为正规采煤方法。 3 、急倾斜煤层巷道放顶煤采煤法 3.1 巷道布置 首先对急倾斜煤层沿倾斜方向按一定的标高划分成若干区段,在区段底部沿走向布置一条巷道,然后在巷道一侧每隔一定距离向煤层中掘放煤小眼,至此,巷道放顶煤工作面布置基本完成。放煤巷道两端分别与进、回风巷相联如区段石门或采区上山等,并以沿空护巷方式维护,构成全风压通风。 3.2 放煤巷道 由于放煤巷道同时担负着运输顺槽、采煤工作面、放煤支架等多方面的任务,并集落、装、运、放、行人、通风等诸多功能于一体。 3.3放煤小眼 放煤小眼是顶煤松散区与放煤巷道的通道,它的作用除控制放煤工程外,还需在其中放炮,作出松动空间,必要时长孔松动爆破也在小眼中进行,因此,放煤小眼的稳定也是必须考虑的因素,而放煤小眼的稳定与支架形式有关。经验表明,直腿支架比曲腿支架更有利于放煤小眼的稳定。 3.4 放煤 先在放煤小眼内放炮,炮眼布置和炸药量依据煤层硬度和厚度而定,放炮的目的使巷道上方的顶煤全部处于悬露状态,当顶煤松动或垮落后,即可放煤。为保证放煤质量,提高顶煤采出率,必须采用分段、多轮、均衡放煤方法,以使顶煤上方的煤歼接触 面均匀下沉而不过早窜研。 3.5 运输系统 在放煤巷道布置一台刮板运输机,煤从放煤小眼里直接进人必要时辅以人工擂煤刮板运输机,然后被运到运输巷道。 3.6 通风系统 放煤巷道全风压通风,新鲜风从进风巷道进人区段放煤巷道,乏风进人回风巷道。 4、巷道放顶煤的其它技术问题 4.1 开采过程中的安全问题 急倾斜煤层,地层倾角较大,煤田在形成过程或成煤以后遭受比较剧烈的地质构造运动,往往瓦斯突出、涌出等问题比较严重。巷道放顶煤采煤过程中尤其必须关注的瓦斯问题。一般认为,矿井中瓦斯的形成主要是以下两个方面的原因一是采空区或顶煤内形成瓦斯包,二是瓦斯的突然涌出,针对以上这两种情况,可采取以下几项措施来解决瓦斯问题 1控制区段高度。区段高度是巷道放顶煤的一项主要参数,在高瓦斯煤层中,确定区段高度除考虑煤层顶底板条件等因素外,还要有利于瓦斯释放。 2控制放煤时间。在放煤巷道掘进完成后,不立即放煤,停半个月以上时间,让瓦斯充分释放。必要时,由放煤巷道向下区段打瓦斯释放孔,并辅以松动爆破释放瓦斯。 3放煤小眼禁止放空,以便当采空区内形成瓦斯包,在瓦斯突然涌出时,放煤小眼内的末煤能大大减缓瓦斯的涌出速度,从而避免放煤巷道瓦斯超限。 4严格瓦斯检查,适时调整放煤巷道风量。 4.2 煤的可放性问题 顶煤能否自行碎裂冒落,直接影响该方法的采煤效果,影响煤冒落因素有煤层硬度、煤层节理、裂隙发育程度、煤层夹研以及煤层受构造运动的挤压,煤层顶底板遭受破坏的程度等。 另外,煤层厚度、区段高度、放煤小眼的间距及长度等放煤工艺参数也 影响煤的可放性。必要时采取以下措施来提高煤可放性。 1初采阶段,浅孔少装药进行松动爆破,将放煤小眼之间冒透贯通,使顶煤沿走向全长处于悬吊状态。 2 采用预爆破。准备下区段放煤巷道前,在上区段放煤巷道实施预裂爆破可与瓦斯释放措施同时。 3煤层中含研时,采用松动爆破破碎夹研。 4.3 放煤巷道的支护 放煤巷道的稳定对急倾斜煤层放顶煤至关重要。研究认为,放煤工艺过程对放煤巷道支架有如下要求 1为保证放煤巷道的安全,防止大块煤歼的冲击,在放煤巷道顶部须留有一定高度的护顶煤柱。这块煤柱由于采动影响在放煤开始时基本已松动,自稳能力已降低,因而要求支架能与巷道紧密接触,以保持护顶煤柱的稳定。 2放煤开始以后,顶板及其上覆岩层整体下沉,引起支架向底板方向整体倾斜,这一过程难以避免。因此,支架保持良好的整体性,防止在倾斜过程中垮塌。根据以上要求,放煤巷道支护可采用可缩性金属支架支护,如横向、纵向均可缩的梯形可缩性金属支架。 4.4 放煤巷道的位置 放煤巷道的位置主要受煤层厚度、煤层倾角影响。煤层厚度小于5m,放煤巷道可紧靠煤层顶板布置,能够保证有合适放煤小眼通道,同时还不致于使三角煤损失太大,而影响采出率。煤层厚度超过8m,放煤巷道就应布置在煤层顶底板中间适当位置,这时放煤巷道的支架稳定性要求更高。 5、结论 急倾斜煤层采煤法多样,但适合煤层倾角70度90度,厚度5-10 m,并取得良好经济效益的采煤方法不多。巷道放顶煤采煤方法,近几年在我国的开滦矿务局和南方的中小型煤矿的应用表明,此采煤方法适应了这些煤矿的经济技术水平,取得良好的经济效益。 参考文献 [1〕钱鸣高,王庆康主编.采煤工艺学【M].徐州中国矿业大学出版社,1992.400-402.