特厚煤层采煤工艺选择研究.pdf

2020年第1期（总第172期） ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2020年1月 技术研究 特厚煤层采煤工艺选择研究 曹胜飞 同煤集团挖金湾煤业公司，山西大同037004 摘 要以特厚煤层采煤方法的选择为对象开展分析探究，对综放开采和大采高分层开采2种采煤工艺在A矿2特厚 煤层回采中的适用性做出比对分析，从而确定了最佳的采煤工艺，希望能够为其他矿井相似工艺的开展提供借鉴和参考。 关键词矿井；特厚煤层；采煤方法 中图分类号TD823.254 文献标识码A 文章编号2095-0802-202001-0102-02 Study on the Selection of Mining Technology for Extra Thick Coal Seam CAO Shengfei Wajinwan Co al Indust ry Co ., Lt d., Dat o ng Co al Mine Gro up, Dat o ng 037004, Shanxi, China Abstract Th e selec t io n o f min in g met h o d fo r ex t ra t h ic k c o al seam was an alyzed an d ex plo red . Th is paper mad e a c o mparat ive an alysis o f t h e applic abilit y o f t wo min in g t ec h n o lo gies, i.e. fu lly mec h an ized c avin g min in g an d large min in g h eigh t st rat ified min in g, in t h e min in g o f 2 ex t ra t h ic k c o al seams in A Min e, so as t o d et ermin e t h e best c o al min in g t ec h n o lo gy, h o pin g t o pro vid e referen c e fo r t h e d evelo pmen t o f similar t ec h n o lo gies in o t h er min es. Key words min e; ex t ra t h ic k c o al seam; c o al min in g met h o d A矿为西北大型国有矿井，矿井首采2煤层，煤 层厚度均值11.2 m,属于典型的特厚煤层。结合其赋 存条件，可选用的回采工艺为综放开采和分层大采高 回采2种。 1煤层情况概述 A矿2煤层埋深介于210〜520 m，煤层整体构造 简单，倾角不超过1，可采厚度介于7.2-13.3 m,均 值11.2 m，局部含有一层厚度0.1-0.8 m的夹矸。煤层 上部顶板以粉砂岩和细粒砂岩为主，底板以粉砂岩、 砂质泥岩为主。 2采煤工艺选择分析 2.1综放开采适用性 对于特厚煤层而言，综放开采工艺的优势是在保 证回采作业安全高效进行的同时，降低巷道掘进率， 减少材料消耗量，改善巷道维护条件，减少作业面搬 家倒面次数与相应费用消耗，降低生产成本，对复杂 构造下煤厚变化显著的煤层具备良好的适用性［1-2］o其 不足是作业条件差，回采面粉尘浓度高，放顶易导致夹 矸混入，煤炭回收率低，顶煤的冒放性对放顶效果的影 响过于显著等。在此，结合A矿的实际情况，对2煤层 回采使用综放开采的适用性进行分析。 2.1.1煤层厚度 结合国内放顶煤施工实践经验，放顶回采作业的 临界采高为4-15 m，而2煤层厚度均值为11.2 m。按 照放顶回采临界采高，其采放比小于13,属于适宜放 顶回采的范围。 收稿日期2019-10-31 作者简介曹胜飞，1988年生，男，山西大同人，2015年毕业于辽 宁工程技术大学采矿工程专业，助理工程师。 2.1.2 冒放性 影响顶煤冒放的关键因素包括煤层强度、节理和裂 隙等，而A矿2煤层强度介于11.2-17 MPa之间，内 部裂隙不发育，顶煤冒放性一般。同时，2煤层埋深较 大，覆岩自重较大，对于顶煤的预先破坏有一定优势。 从开采深度上进行分析，2煤层均处于冒放范围内，但 其结构简单，内部基本没有夹矸，不会对放顶作业造成 负面影响。 2.1.3顶板岩性与厚度 2煤层顶板覆岩多为硬度较大的粉砂岩，节理裂隙 不发育，稳定性较好，在顶板垮落时容易构成关键层， 从而使得覆岩重力无法有效传递至顶煤，对顶煤冒放 有一定的干扰［3］。 2.1.4水文地质状况 A矿开采范围内主要为裂隙潜水和裂隙承压水，2 煤层导水裂隙带最大高度为76 m，煤层与覆岩含水层 间的岩层厚度最小不低于120 m，综放回采中产生的导 水裂隙带不会沟通含水层，不会威胁生产安全。 2.1.5其他回采因素 2煤层属于典型的易自燃煤层，只需在回采中采取 针对性的防治措施，便可对自然发火现象予以有效控 制，避免其对正常的综放作业造成影响。此外，煤层瓦 斯含量经测算相对较低，对综放回采安全影响有限。 综合上述分析可知，A矿2煤层具备进行综放回 采的条件，但其冒放性综合指数为0.7,属于冒放性一 般的煤层。这表明，需在回采过程中采取一定的举措， 以保证放顶煤回采效果最佳。 2.2大采高分层开采适用性 大米咼分层开米工艺一一直是众多咼产作业面常用 的采煤工艺，其适用于厚度3-7 m、顶板稳定、赋存条 102 - 2020年第1期曹胜飞特厚煤层采煤工艺选择研究2020年1月 件良好的煤层。采用这种工艺的优点是[4-5] a回采作 业时单产高且产量稳定；b能够简化巷道，减小巷道 掘进率与巷道维护量；c 相较于综放工艺，工序简单, 管理边界、产品矸石含量低且回采率较高；d 设备数 量较少，工序简洁，管理方便；e作业面过风断面较 大，便于稀释有害气体和粉尘。 现阶段，中国大采高回采高度普遍低于6 m，结合 A矿煤层状况，采用大采高回采工艺需分2层进行，其 分层回采中存在以下问题a分层开采作业面布设复 杂度大幅提升，生产管理难度显著提高，回采收益减 少。b增加分层假顶等特殊工艺，不仅作业量增加， 作业复杂程度会提高，还会导致推进速度减慢，巷道 掘进维护难度增加。c 上分层回采中会引发应力集中 现象，使得下分层回采时的巷道布设必须规避高应力 区，也就是需要采取巷道内错、外错或平移的布设方 式。为降低顶板维护难度，还需在顶板预留一定厚度 的煤皮，这又会在一定程度上提高采岀率。图1为分层 开采平面布设示意图。以A矿2煤层首采区为例，如果 采用分层开采工艺进行下分层回采，单个作业面需增加 煤柱损失8.0X105 t，预留假顶会损失煤炭1.41 X106 t， 合计损失可达到2.21 X106 t，整个下分层布设回采面 14个，共计损失煤炭近3.0X107 to d 在相同的煤层赋 存条件下，进行分层开采会使得自然发火的可能性增 大，尤其对于2煤层而言，即使上分层回采中未发生 煤层自燃现象，但势必会使得顶板岩层结构被损害， 从而构成不规则“三带”，导致采空区漏风。这些均会 大幅提升下分层回采自然发火的可能性。e 2煤层厚 度变化起伏较大，进行分层开采无法很好地适应厚度 变化，会使得回采率降低。 3综合对比分析 如果选用大采高分层开采工艺，下分层回采中不 可避免地会岀现煤柱和煤皮留设损失，并会在一定程 上接101页 表1运行维护台账信息肓 设备故障类型运行状态处理周期故障原因 甲类停机立即处理电、机械停、断、损坏 乙类在运行检修立即处理环境、电、机械故障 丙类在运行，到期检修到期处理环境、机械故障 当岀现甲类故障，机电设备停机时，应参考甲类 故障原因排查表，从供配电、设备电路、机械故障导 致的停机、断电、损坏故障等方面逐一查找，并从台 账信息中的故障检修树形图中找岀解决办法，用最短 的时间恢复，保障生产；乙类故障则是环境、电、机 械故障导致的设备运行状态不良，同样建立故障检修 树形图并解决；丙类故障指有安全隐患，但目前不影 响生产，可以在周期维保中一并解决。 5结语 通过对煤矿机电实施信息化安全管理，实现了机 度上对巷道维护造成负面影响；如果选用综放开采工 艺，不仅能够实现2煤层的一次性回采，还能够显著 优化生产规模，增加产量，并大幅简化生产系统，便 捷日常管理，降低生产成本投入。虽然坚硬的顶板会 在一定程度上影响冒放效果，但采取针对性的人工预 裂措施可以有效规避相关问题。 图1分层开采平面布设示意图 4结语 采煤工艺的正确选择不仅能够提升回采作业效率， 增加收益，还能够降低回采作业管理操作难度，提高 回采作业安全。因此，在生产实际中，矿井管理者应 当进行针对性的总结分析，结合实际地质状况选择最 佳的采煤工艺，实现采煤作业综合效益的最大化。 参考文献 [1] 孙东飞.彬长矿区多重灾害条件下工作面采煤方法及工艺参 数研究[J].煤炭工程,2019 4 1-5. [2] 郑建平.复杂厚煤层回采工作面采煤方法研究[J].煤矿开采， 2018,23 3 25-29. [3] 李建强.大倾角厚煤层综放开采综合技术探析[J].能源与节 能，20185139-140. [4] 拓龙龙，吴震，张宏波特厚煤层大采高综放工作面成套装备 与技术研究[J].内蒙古煤炭经济,20172136-37. [5] 侯建国.厚煤层采煤方法的选择与实例分析[J].机械管理开 发,2017,329 102-103. 责任编辑白洁 电从故障排查到检修的信息分类和数据存储，实现了 对煤矿机电进行高效、精准、可溯性的管理，改变了 以往机电靠经验检修的困境，提升了煤矿生产效率, 为安全生产提供了保障。在以往安全管理信息系统构 架的基础上，提岀了三级安全评估模型，并对不同类 型的故障进行分类，优化了巡检维护流程。但煤矿机 电的安全管理仍需更精准地划分模型，今后将针对生 产中的设备故障、低质风险等要素进行大数据统计与 分析，并通过相关计算实现精准的故障分类，提升煤 矿生产安全性，实现科学管理。 参考文献 [1] 牛国亮.地方煤矿机电安全管理现状与对策[J]煤矿安全， 2011,424 190-192. [2] 马骥.煤矿机电设备的安全管理与维护研究[J].科技与生活, 2014,291441. 责任编辑刘晓芳 103 -