圭山煤矿采煤工艺改革设想.pdf

圭山煤矿采煤工艺改革设想 1 ． 9开采方式 采用平硐斜井开拓、斜坡采煤方法采煤， 串 车提升运输。矿井通风方式为分区对角式通风。 2采煤方法现状 2 ． 1 现状 目前使用斜坡采煤法采煤，主上山间距 2 5 3 0 m， 分层间距 6 8 m， 回采距离 4 6 m 。以前曾使 用过巷柱采煤法。曾经试验过俯伪斜柔性掩护支 架采煤法，没有成功； 2 0 0 4年曾与湘潭工学院联 系， 准备进行其开发的高落式放顶煤采煤方法试 验， 由于多种原因， 至今未能实施。圭山煤矿开采 煤层为急倾斜煤层 ， 地质情况复杂 ， 煤层沿走向 和倾向变化大， 局部地段出现倒转 ， 煤层厚度变 化大， 大小断层较多， 在多年生产中， 前后多次对 采煤方法进行改革试验和技术攻关， 但均未获成 功， 而多年使用适应圭山煤矿复杂地质条件下的 斜坡采煤法较为适应圭山煤矿的开采。 2 ． 2 存在的问题和缺陷 2 ． 2 ． 1 回采地点只有一个安全出口。 2 ． 2 ． 2 操作人员需要多次进入回采老塘， 在无支护 条件下作业 ， 操作危险性较大。 2 ． 2 ． 3使用局部通风机供风采煤 ，供风量受到限 制， 瓦斯治理难度大。 2 ． 2 ． 4 掘进率高， 坑耗高， 成本高 2 ． 2 ． 5回采率较低， 资源浪费较大。 3改革设想 3 ． 1 巷道布置 以我矿现采用的下行斜坡采煤法巷道布置 为基础， 矿井和采区巷道布置不变， 工作面主上 山巷道布置不变， 不再布置和掘进斜分层 ， 从主 上山按一定间距布置放煤 口放顶煤进行采煤 ， 如 图 l 。 卜一 主上山2 一破碎的煤体；3 一放煤口；4 一采空区5 一松动爆破炮眼 图 1 巷道布置示意图 3 ． 2回采工艺 工作面生产初期， 从布置好的放煤口打深孔进 行松动爆破， 进行第一轮放煤后， 受放煤形成的采 动空间影响， 采动压力开始出现， 与上山巷道松动 5 0 圈和应力集中区共同作用， 造成已初步形成的采动 空间附近煤体的破碎和下落。 第二条及以后的回采 再受上一条上山采动压力的影响， 更有利于煤体破 碎和顺利放出。采动压力规律见图2 。 云南煤炭 2 o l 1 年第 4 期 ； I ‘ A _『 II t111ti tll I川 ” 1 I ． l l l ＼ m }{ }1 11 ． ’ ． - ． ⋯一 l 嗣鬣 姑礅 图2 采动压力规律示意图 3 ． 3放煤顺序 从下向上。有利于初期的煤体破碎和后期采 空区充填， 有利于上山巷道后期作为沿空留巷巷 道的维护和支架 回收。 3 ． 4 放煤高度 在以前的生产中， 采煤形成的陷落住的高度曾 达到4 0 m以上。根据煤层和顶、 底板性质及经验， 放煤高度应初步定在 3 0 m左右比较合适。同时采 高与煤层倾角成正比。 煤层倾角对采高的影响按下 式计算， 从而确定放煤高度和主上山间距 垂高 。 h 3 O x c o s a 式中h 放煤高度和主上山间距 垂高 ， m 层倾角， 3 ． 5放煤 口间距 根据放煤椭球体和漏斗体规律， 如图 3 ， 则放 煤口间距应为 2 b 。根据下式计算。 a 一 无限边界． b 有固定帮影响 图 3 放煤椭球体及松动球体 6 冬 ， 口 式中 8 为放煤椭球体偏心率， ， 0 ． 2 5 0 ． 3 。 3 ． 6 三角煤回收 上山放煤 口之间的三角煤可适当缩小上山 间距 ， 使三角煤处上山间距使三角煤处于放煤高 度内进行放顶煤回收。大巷顶部三角煤从大巷设 放煤口 进行放顶煤回采以回收。 3 ． 7 放煤口设置 与 1 圭山煤矿采煤工艺改革设想 放煤口应靠底板设置， 宜使用矩形木支架支 护或安装放煤闸门， 放煤口高、 宽皆应为0 ． 6 ～ l m。 3 ． 8钻孔设备选择 使用 MQ T一 1 2 0 ／2 ． 8风动锚索钻机。 与手持式 钻机相比， 具有操作省力， 钻孔定向准确的优点。 3 ． 9炮眼布置和装药结构 每个放煤口根据煤层厚度在煤体内向上布置 钻孑 L 5 ～ 7 个 ， 钻孔长度 1 5 ～ 2 0 m， 眼底密集装药 ， 在 孑 L 口2 m内不装药， 用水炮泥和粘土炮泥填实。 4新采煤工艺与原采煤工艺相 比的优点 4 ． 1解决了采煤工作地点无两个安全出口的问 题。 4 ． 2解决 了采煤地 点无法 形成全 负压通风 的 问 题。同时解决了采煤地点风量受局部通风供风方 式限制造成的风量不足， 导致采煤生产中瓦斯易 超限的问题 。 4 ． 3 采煤巷道中不再需要风筒 ， 巷道空间增大。采 煤工作面不用局部通风机则减小了电耗和设备 占用。 4 ． 4材料消耗大幅下降。因为新采煤工艺在松动 爆破后主要依靠地质压力破碎煤体， 而原采煤工 艺则由于采煤块段小 ， 推进快 ， 地质压力对煤体 的破碎作用很小 ， 基本依靠爆破落煤 ， 所以新采 煤工艺的炸药消耗能大量减少。由于掘进率的大 幅下降， 总的材料消耗可大幅下降。 4 ． 5 掘进率大大下降。因为分层与开套总长度为 主上山长度的4倍以上， 所以工作面内的回采巷 道的掘进率将下降 8 0 ％以上。 4 ． 6因为采煤块段划分减少 ， 三角煤数量下降， 新 采煤工艺更有利于煤体破碎和放出， 同时由于炸 药用量很小， 对煤层顶 、 底板的破坏也会大大降 低， 回采率将会提高。 4 ． 7 工作面生产能力提高。新采煤工艺可实现连 续生产， 而原采煤工艺除采煤时间外， 有分层和 5 2 开套的掘进时间， 每个小块段的生产准备与收尾 时间， 还有独头巷道检修影响生产时间和因局部 通风供风不足造成瓦斯超 限影响生产的时间等 ， 初步估算 ， 新采煤工艺的采煤生产时间是原采煤 工艺生产时间的2 ～ 3倍。新采煤工艺可实现多个 放煤口同时放煤 ，而原采煤工艺只有 1 个放煤 口， 新采煤工艺的放煤流量可达原采煤工艺的2 ～ 3 倍。 综合各方面的因素， 工作面的生产能力可提 高 3 5 倍 。 5可能存在的问题与对策 5 ． 1 松动爆破 的炮眼长度 、 炮眼布置 、 装药量和装 药结构对新采煤工艺 的实施结果有重要影响 ， 但 受煤层厚度 、 煤层倾角 、 煤层结构和地质构造等 多种因素的影响。需要在试验阶段详细记录基本 数据， 及时分析， 根据不同情况总结修正方案。 5 ． 2 在多个放煤口同时放煤和采出量大幅度增加 的同时， 顶板来压可能很明显和剧烈， 对主上山 的支护提出了严竣的考验。需要提前对顶板来压 对主上山支护的影响专门进行定量计算和准确 分析 ， 制定 防范措施 ， 甚至需要改变 主上 山的支 护形式。 5 ． 3由于产量增加， 瓦斯涌出量会增大， 同时， 放 煤空间内可能存在伴随煤体大量冒落和采空区 矸石快速充填放煤空间而产生的瓦斯突然大量 涌出的情况。需要采取均衡放煤、 打超前钻孔提 前释放瓦斯等措施。 参考文献 1 ． 采矿设计手册 ， 煤炭工业出版社， 2 0 0 3 2 ． 余克明主编， 煤矿安全培训教材， 云南科技 出版社 ． 1 9 8 7 作者简介 刘春 刚， 1 9 7 5年 1月生， 现任云南 省圭山煤矿安全通风 管理部副部长 ， 采矿助理工 程师， 注册安全工程师。