大傾角構(gòu)造復(fù)雜煤層開(kāi)采技術(shù)研究

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1、大傾角構(gòu)造復(fù)雜煤層幵采技術(shù)研究高宗明山西潞安高河能源有限公司摘要：煤炭資源是我國(guó)最主要的一次能源，煤炭給我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的能源保障。煤炭在未來(lái)非常長(zhǎng)的吋間之內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。隨著我國(guó)煤炭資源開(kāi)采的數(shù)量不斷增加，很多賦存條件優(yōu)良以及易于開(kāi)采的煤層在不斷減少，復(fù)雜難采煤層在煤礦開(kāi)采中所占的比例越來(lái)越高。針對(duì)復(fù)雜難采煤層的特點(diǎn)，分析了煤層復(fù)雜性的主耍影響因素，結(jié)合實(shí)例探討了綜合機(jī)械化采煤技術(shù)在復(fù)雜難釆煤礦開(kāi)采中的具體應(yīng)用，取得了非常好的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：大傾角構(gòu)造;復(fù)雜難采煤層;巷道布置;采煤方法

2、;綜合機(jī)械化;開(kāi)采技術(shù);作者簡(jiǎn)介：高宗明（1983-），男，工程師，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，主要從事煤礦綜采技術(shù)管理工作。收稿日期：2017-07-24Received：2017-07-240引言煤炭資源是我國(guó)最主要的一次能源，煤炭給我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的能源保障。煤炭在未來(lái)非常長(zhǎng)的時(shí)間之內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。煤炭資源屬于一種不可再生資源，隨著我國(guó)煤礦的開(kāi)采數(shù)量的逐年遞增，很多賦存條件優(yōu)良以及易于開(kāi)采煤層在不斷減少，不得不對(duì)一些復(fù)雜難采的煤層進(jìn)行開(kāi)采。復(fù)雜難采煤層指的是賦存環(huán)境較為復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造帶來(lái)的影

3、響較大、在煤層之中存在一定的夾層、回采時(shí)較為困難的一些煤層構(gòu)造。這些煤層相對(duì)來(lái)說(shuō)厚度存在較大的變化，或者煤層的傾角也存在較大的變化，或者底板、頂板的條件較差等。煤層所擁冇的組合特征越是復(fù)雜，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采的過(guò)程中就越困難。因此，針對(duì)復(fù)雜難采煤層的具體情況，應(yīng)當(dāng)采用何種煤炭開(kāi)采技術(shù)，確保復(fù)雜難采煤層的開(kāi)采效率能有效提升，減少煤炭開(kāi)采的成本，是現(xiàn)階段急需解決的問(wèn)題。1大傾角構(gòu)造復(fù)雜煤層的幵采特點(diǎn)(1)大傾角煤層的支架因?yàn)槭艿絻A斜角度過(guò)大的影響，易發(fā)生下滑以及不穩(wěn)的問(wèn)題。因?yàn)槊簩拥膬A角和對(duì)較大，支架所受的法向應(yīng)

4、力降低，沿著煤層方向的切向應(yīng)力增加，導(dǎo)致大傾角煤層的支架易發(fā)生下滑以及不穩(wěn)的問(wèn)題。(2)大傾角煤層采煤機(jī)上行割煤作業(yè)存在較大困難。因?yàn)椴擅簷C(jī)自身的功率奮限,當(dāng)煤層的傾斜較大時(shí)，采煤機(jī)在煤層傾斜方向的重力分力和切割阻力等因素的影響之下，會(huì)導(dǎo)致?tīng)恳Σ蛔?，在上行割煤作業(yè)過(guò)程中，存在較大的困難;在下行割煤作業(yè)過(guò)程中，因?yàn)槭艿街亓Ψ至Φ挠绊?，又易?dǎo)致采煤機(jī)飛車(chē)問(wèn)題，尤其在煤層傾斜角度大于35°時(shí)，采煤機(jī)的制動(dòng)力矩較小，制動(dòng)無(wú)法滿(mǎn)足要求，易發(fā)生安全事故。(3)大傾角煤層頂板、底板易滑移。在開(kāi)采大傾角煤層的過(guò)程屮，除

5、了頂板的巖石易出現(xiàn)滑移問(wèn)題，底板同樣也會(huì)發(fā)生開(kāi)裂以及滑移的問(wèn)題，易發(fā)過(guò)巷道鼓幫、頂板冒落、底板滑脫、片幫以及支架棚腿內(nèi)移、折損等現(xiàn)象。另外，在出口位罝，因?yàn)槌爸ёo(hù)的壓力作用，使得維護(hù)工作極為網(wǎng)難，維護(hù)所需的資金投入也會(huì)有所増加。2大傾角構(gòu)造復(fù)雜煤層開(kāi)采技術(shù)研宄平壽康教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組多年致力于大傾角煤層的開(kāi)采研宄，首次較為系統(tǒng)地對(duì)大傾角煤層礦壓顯現(xiàn)、圍巖災(zāi)變進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的防治方法lil。石平五等學(xué)者構(gòu)建了大傾角煤層的“頂板-支架-底板”相互作用模型，全面分析丫底板的滑移破壞機(jī)理，并提出丫相應(yīng)的防

6、治方案m。屮國(guó)煤炭科學(xué)研究總院以及中煤機(jī)械公司等單位針對(duì)大傾角煤層機(jī)械化開(kāi)采作業(yè)的具體情況，研宄了開(kāi)采設(shè)備的選型以及配套開(kāi)采技術(shù)。這些研究工作在一定程度上取得了良好的效果，但是，還是有很多的不足存在。例如，采用單體支柱的情況下，相應(yīng)的應(yīng)力將集中于一點(diǎn)，無(wú)法形成有效的力學(xué)聯(lián)系，系統(tǒng)的自穩(wěn)性能相對(duì)較差，且工藝較為復(fù)雜，人工作業(yè)強(qiáng)度相對(duì)較大。而且，隨著工作面不斷向前推進(jìn)，“頂板-支架-底板”系統(tǒng)易發(fā)生失穩(wěn)問(wèn)題，使得支護(hù)系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的效用，導(dǎo)致圍巖災(zāi)變問(wèn)題的出現(xiàn)。所以，對(duì)大傾角煤層開(kāi)釆技術(shù)的不斷改革，在一定

7、程度上改善了大傾角煤層的開(kāi)釆效率，保證開(kāi)采的安全性。不過(guò)，主要研究還是集中于非機(jī)械化領(lǐng)域，一些根本問(wèn)題還未能得到有效地解決。3綜合機(jī)械化采煤技術(shù)在復(fù)雜難采煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用3.1應(yīng)用實(shí)例簡(jiǎn)介開(kāi)采區(qū)域位于晉華宮礦井深部-40(f-600ni之間。主要開(kāi)采的煤層為N。層、N2層以及N5層，煤炭的種類(lèi)屬于主焦煤，煤層結(jié)構(gòu)為單斜構(gòu)造。其屮，N。煤層的走向長(zhǎng)度680m，傾斜長(zhǎng)度92m，煤層平均傾角40°。在此采區(qū)的東側(cè)以及西側(cè)，都沒(méi)有形成和應(yīng)的采掘面，不存在采空區(qū)域帶來(lái)的影響問(wèn)題。地面標(biāo)高+507m,煤層穩(wěn)定性和對(duì)較

8、差，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，含有夾石層。此煤層頂板破碎，易發(fā)生片幫,易出現(xiàn)離層以及冒落問(wèn)題。煤層偽頂為炭質(zhì)粉砂巖結(jié)構(gòu)，而且其中包含有煤紋，易塌落。直接頂主要組成為粉砂巖，包含有部分細(xì)砂巖。部分區(qū)域的頂板經(jīng)常由于受到裂隙切割的影響而發(fā)生塊狀塌落。在煤層中有部分巖漿的侵入，形成花崗巖細(xì)晶巖以及角閃玢巖，大多數(shù)以層狀或者是團(tuán)狀分布于煤層之中，嚴(yán)重地破壞煤層結(jié)構(gòu)。受到以上各種因素的影響，煤層開(kāi)釆條件變得較為復(fù)雜。3.2大傾角構(gòu)造復(fù)雜煤層釆煤方法