软岩褐煤综采低位放顶煤一次采全高的实践.pdf

第3 3 卷第8 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 5 年8 月 软岩 褐煤 综采低 位放顶煤 一次 采全 高 的实践 付亚平 ，金志刚 ，韩 军 1 ．呼伦 贝尔学 院 工程分院 ，内蒙古 呼伦 贝尔0 2 1 0 0 0；2 ．大雁煤业公司 ，内蒙古 呼伦 贝尔0 2 1 1 2 2 摘要 介绍 了大雁煤业公 司依靠科技进步 ，根据 自身条件，采用先进的技术和装备 ，选择适宜的 软岩褐煤综采低位放顶煤一次采全高的综放生产工艺开采，实现 了安全生产，取得 了较好的技术经 济效益，有利地促进 了高产高效矿井的建设和发展。 关键词 软岩褐煤 ；综采低位放顶煤；一次采全高 中图分类号 -T D 8 2 3 ． 4 9 文献标识码 B 文章编号 0 2 5 32 3 3 6 2 0 0 5 0 8 0 0 4 5 0 3 Pr a c t i c e o n f u l l y me c h a n i z e d t o p c o a l c a v i n g a n d o ne pa s s c ut t i n g i n l i g nit e s e a m wi t h s o f t r o o f F U Ya p i n g ，J I N Z h i g a n g ，HAN J u n 1 ． S c h o o l ofE n g i n e e r i n g ，H u l u e n b e i ’e r I n s t i t u t e ，H u l u e n b e i ’ e r 0 2 1 0 0 0，C h i n a；2 ． Da y a n C o a l Mi n i n g C o m p a n y ，H u l u e n b e i ’e r 0 2 1 1 2 2 ，C h i na 1 概 述 放顶煤综采作为开采厚及特厚煤层 的新工艺 ， 在大雁煤业公司经过 l 0多年的实践和探索取得 了 许多成功经验 ，被越来越多的矿井所采用 ，受到普 遍重视。大雁煤业公司厚及特厚煤层的开采 ，以往 一 直采用顶 分层 铺 网后再一 次采放全厚 的开采方 法。这种开采方法 ，不但巷道掘进量大 ，材料消耗 高 ，而且工作面搬家频繁 ，设备 占用量大 ，采面接 续紧张 ，生产成本也较高 ，且巷道也难 以维护。 经过总结多年的实践和探索所取得成功经验 ， 到 2 0 0 3年二矿五采区 3 0号煤层应用一次采全高的 综放工艺开采 ，实现了安全生产 ，取得 了较好的技 术经济效益 ，促进 了大雁煤业公司高产高效矿井的 建设和发展。 2 大雁 煤业公司二矿五采 区 3 0号煤层赋存 情况 2 ． 1 煤层及顶底板情况 3 0号煤层 为褐煤煤层 ，该煤层及 围岩属于扎 赉诺尔群大磨拐河组 中部含煤段 。其煤层产状为 走向 1 2 0～2 1 0 。 ，倾 向 2 1 0～ 3 0 0 。 。3 0号煤层 为特 厚煤层 ，该煤层在采煤工作面内的总体平均厚度为 1 1 ． 2 8 m。该煤层 在采煤 工作面 内厚度 变化 较大 ， 总体看工作面南部煤层较厚 ，北部 开切眼附近 煤层较薄 。煤层结构总体变化不大 ，但是在工作面 北部 ，煤层夹矸的厚度和层数变化较大，煤层部分 含砾 。 3 0号煤层 的直接顶板为 2 ． 6 0 m厚 的泥岩 ，基 本顶为 2 0 ． 5 9 m厚 的 中砂 岩 ，上部 为砂质 泥岩及 2 9号煤层 。其煤层结构为 0 ． 6 3 m厚的泥岩 ，老底 为 1 1 ． 2 9 m厚 的含砾泥岩 。该煤层 顶底 板属 于软 岩，易垮落 ，底板泥岩易出现底鼓 、遇水膨胀变软 等现 象 。 2 ． 2 回采 工作面 的 面积 及储 量 工作面走向长度 6 5 4 m，工作面倾 向宽 1 8 0 m， 煤层倾 角 l 2 。 ，工 作面 面 积 1 1 7 7 2 0 m 。密度 为 1 ． 1 9 t ／ m ，厚度 l 0 ． 9 3 m，地 质储量 1 5 3 ． 1万 t ， 可采储量 1 4 2 ． 4万 t ，工作面采出率 9 3 ％。 3 综放 工作面开采技术情况 3 ． 1 采煤 方 法 走 向长壁后 退式 ，落煤方式 为一次采 全高综 放 ，采高 3 ． 0 m，放 8 ． 2 8 m，煤层倾角 l 2 。 ，顶板 管理为全部垮落 法，支 护形 式采用支 撑掩护式支 架 。 4 5 维普资讯 第3 3 卷 第8 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 5 年8 月 3 ． 2工作面设备选用 工作面选用 的支架为 Z F S I A0 0 01 5 ／ 3 2 L支撑 掩护式低 位放顶煤液 压支架 ，排 头 、排 尾支架 为 Z F A G 4 8 0 02 3 ／ 3 5，前头 2部 、后头 1部 、采煤机 为 MG 3 7 5 、刮板输送机 为 S G Z一7 6 4 ／ 4 0 0、带式输 送 机 为 S Z Z一 7 6 4 ／ 2 0 0 。 3 ． 3回采工 艺 1 割煤。机组 自开切 口斜切进刀双向割煤 ， 一 次采全高，往返一次进两刀 、移架 、推溜追机作 业 。 2 装煤。机组 割落下的煤 ，大部 分 由机组 螺旋叶片 自行装入前 部刮板输送 机 ，剩 下少量浮 煤 ，由输送机前移时 自行铲入输送机。 3 放顶煤。Z F S 4 0 0 01 5 ／ 3 2 L支撑掩护式液 压支架为低位放顶煤支架 ，利用其尾梁的上 、下摆 动和伸缩放顶煤。放煤方式为多轮 3轮 顺序放 煤 ，即机组上行时放工作面下半部分 的顶煤 ，机组 下行时放工作面上半部分的顶煤 ，每部支架上方的 顶煤分 2～ 3次放完。 工作面循环进度 1 ． 2 m，放煤步距 1 ． 2 m，即 每循环割两刀煤放一次顶煤。其工艺过程为 割煤 一 移前部输送机一移架一移后部输送机一割煤一 移 前部输送机一移架一放顶煤一移后部输送机。 在保证安全生产的前提下 ，各工序间尽量平行 作业 ，推溜距机组 1 5 m，移架 落后推溜 4部支架 进行 ，伸伸缩 梁距机组 滚筒 4部支 架 6 m进 行 ，当机组由后头向前割煤时 ，开始由下向上移后 部输送机。 4 人 员配备 每小班 配班长 1人 ，支 架工 兼放煤5人，输送机司机 2人 ，转载司机 1人 ， 端头维护工 4人 ，机组司机 3人 ，另外采煤 队设设 备检修班配备检修 工 3 1人 ，每 日出勤人数 在 1 0 0 人 左 右 。 5 前 、后 两 巷 超前 支护 采 用 3 ． 0 m 长 的 “ 叮 T ”型钢梁配单体 支柱 ，一梁三柱进行 支护 ，钢 梁交替进行支护 ，超前支护距离为 2 0 m以上。 4 提 高采出率的方法 1 进一步加强矿压 观测和顶煤活动规 律及 破碎机理的观测和研究工作 ，以便更加科学地确定 放煤方式 、放煤步距 、采放 比等技术参数 。 2 在提高工作面采 出率方 面要采取加强初 采放煤技术措施的管理 ，减小初放步距 ，实现端头 4 6 放煤 。对于顶煤要充分利用矿山压力掌握好放煤时 间和顺序 ，同时选择合理的采放比例。 ① 薄煤层 2采 1放 ，放煤步距 1 ． 2 m；② 厚 煤层1 采 1 放，放煤步距 0 ． 6 m；③ 采取分段追 机连续放煤提高 、保证煤质 ，在放煤过程中分三轮 分段连续放煤 ，机组上行割到中部后，放工作面下 半部煤 ，机组下行时，放后工作面上半部煤 ，这样 边采边放提高了开机率 ，保证了产量的稳产高产 ， 提高了采 出率。 5防火措 施 、防尘措施 1 针对煤 层 自然 发火期 短 ，极 易 自燃 的特 点 ，主要采取 了以下几项措施来防止工作面 自然发 火 ① 采用预埋管水砂充填法 ，工作面巷道喷浆 法 以及合理供风等 ；② 加快采面推进速度 ，合理 组织生产 ，充分利用采面回采空间实行交叉平行作 业 ，采取各种有效措施 ，提高采煤机开机率 ，加快 了工作面推进速度 ，综放工作 面平均月推进度 由当 初 6 0 7 0 i n现已达 1 3 0 m左 右，这样处于氧化升 温带的浮煤达不到着火I临界温度时，便 已进入窒息 带 ，有效地控制了采空区遗留煤炭的氧化 ，起到了 防止 自然发火 的 目的；③ 采后 及时封闭 ，与工作 面前后巷道联络的各小巷 ，在采面推过 以后 ，及时 用水砂充填进行封闭 ，以防止向采空区漏风 ，阻止 煤的氧化 ，达 到防火 的 目的；④ 建立微 机监控监 测网和设立专职检测员 ，及时检测 、及时分析检测 数据。 通过采取上述措施 ，工作面各种有害气体从未 超限，温度一直保持正常，未出现过发火征兆 ，说 明上述措施起到了防火作用。 2 工作面防尘措施 。为降低工作 面煤尘浓 度 ，改善 生产 环境 ，确保职 工身体健康 和生命安 全 ，采取 了如下防尘 措施 ① 工作面设置完整 的 防尘供水管路系统；② 确保机组喷洒设施完好； ③ 各溜煤眼 、运输转 载点 均设 置喷雾洒水装置进 行洒水防尘 ；④ 工作 面前 后巷 道设有 净化风流装 置 ，经常保持对 回风流进 行净化 ，同时设 隔爆 水 袋 ；⑤ 工作面铺设一条洒水管路 ，在放煤 过程 中 向放煤 口洒水。 3 瓦斯防治措施 。工作 面相对 瓦斯涌 出量 一 般在 0 ． 4 m ／ t 以下 ，自开采 以来 ，从 未发生过 瓦斯突出和爆 炸事故。对 放顶煤工作 面 的瓦斯 防 治，主要采取 了 2种措施 ① 严格主要通风机管 维普资讯 第3 3 卷 第 8 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 5 年8 月 理 ，对通风设施加强维修和保养 ，确保风流畅通稳 定 ；② 对工作 面上隅角及其它瓦斯易聚地点 ，加 强风流调整及时稀释和排出有害气体 ，同时设探头 监控。 6 综放工作面技 术指标 完成情况 与分层开采相 比，综放工作面经济技术指标大 部分有了明显提高 ，特别是单产 、回采工效以及吨 煤成本等提 高或降低 的幅度 较为 明显 表 1 、表 2 。 表 1 一次放顶煤开 采与分 层后一次放顶煤 开采技术经济对 比 表 2 一次放顶煤开 采与分 层后一次放顶煤 开采经济效益对 比 7矿压观测研 究情 况 2 0 0 3年 2月 ，生产技术部对 二矿五采 区一次 采全高 3 0号层综放工作 面及上 、下巷道矿 山压力 显现规律 、顶板垮落规律进行 了现场观测研究 ，观 测及研究如下。 1 工作 面采用 的综采低位放顶煤 支架支柱 时间 加 权 整 架 工 作 阻 力 最 大 值 为 2 7 7 7 ． 1 5～ 3 6 6 6 ． 9 1 k N ／ 架 ，工作面支架工作 阻力利用率最大 为 6 8 ． 9 ％ ～9 1 ． 1 2 ％。 因 此 ，工 作 面 所 采 用 的 Z F S 4 0 0 01 5 ／ 3 2 L型综放液压支架对该工作面的地 质采矿条件来说 ，具有足够的支护强度 ，并具有较 小的富裕强度 ，同时具有一定的稳定性 ，且顶板载 荷合力作用在支柱中央附近。因此 ，对于工作面地 质采矿条件来讲 ，支架选型合理 ，工作状态 良好 ， 完全满足 了生产需要。 2 工作面支架顶梁载荷普遍较小 ，平均小于 支架额定工作阻力 的 5 0 ％ ，工作 面初 次来压步距 1 0～1 2 m，周期来压步距 4 ． 8～1 3 ． 8 m，来 压显现 强度低。 3 顶煤活动可 为 2个阶段 一是顶板水平 位移及其扩展阶段 ；二是顶煤崩裂及流动阶段。 4 工作面 回采巷 道 围岩稳 定 ，超前 支护具 有超强的支护强度 ，锚杆支护效果好。 8 结 论 根据 自身条件 ，选择适宜的软岩褐煤综采低位 放顶煤一次采全高的综放开采工艺 ，不但使大雁煤 业公司采煤工作面单产 、采煤工效以及矿井集 中生 产程度有 了明显提高 ，同时减少了采煤工作面的搬 家次数和安装 回撤费用 ，降低 了巷道掘进率和采面 吨煤成本 ，减少了材料消耗量和设备维护费用 ，经 济效益十分明显 ，对降低采面生产成本 ，提高企业 经济效益具有十分重要 的意义 ，是实现矿井高产高 效的有效途径。 软岩褐煤综采低位放顶煤一次采全高的综放开 采工艺的应用 ，开拓 了综放放顶煤 工艺 的应用范 围 ，丰富和发展了采煤方法 ，综放工艺开采煤量占 大雁煤业公 司可采储量 的 4 0 ％ ～6 0 ％ ，此项技术 在大雁煤业公司的应用前景非常广阔 ，经济效益和 社会效益显著。 作者简介 付 亚平 1 9 6 1一 ，男 ，黑 龙 江庆 安 人 ，高 级讲 师 ，现任 呼伦 贝尔 学 院 工 程 分 院 院 长。 联 系 人 金 志 刚 ，T e l 0 4 7 08 6 4 2 6 0 5，Ema i l g a n g j i n 6 6 8 y e a h ． n e t 收稿 日期 2 0 0 50 41 0 ；责任编 辑李军涛 4 7 维普资讯