綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)探究和實(shí)踐

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1、綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)探究和實(shí)踐【摘要】本文筆者結(jié)合多年從事工作經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，對(duì)綜采放頂煤工藝及相應(yīng)的配套設(shè)備，給出了急傾斜厚煤層和緩傾斜厚煤層中的巷道布置方式、采高及采區(qū)走向長(zhǎng)度的計(jì)算方法，根據(jù)放頂煤采煤法易于自燃的實(shí)際情況提出防止自燃發(fā)火的措施?！娟P(guān)鍵詞】綜采放頂煤；開(kāi)采；安全措施放頂煤采煤法基本特點(diǎn)和類型，就是在厚煤層中，沿煤層（或分段）底部布置一個(gè)采高2?3m的長(zhǎng)壁工作面，用綜合機(jī)械化采煤工藝進(jìn)行回采，利用礦山壓力的作用或輔以人工松動(dòng)方法使支架上方的頂煤破碎成散體后由支架方（或上方）放出，并予回收的一種采煤方法。該

2、方法始于20世紀(jì)40年代，我國(guó)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研制厚煤層放頂煤的綜采設(shè)備，由于這種采煤法具有掘進(jìn)率低、適應(yīng)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)等特點(diǎn)，該技術(shù)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，現(xiàn)如今我國(guó)是世界上采用放頂煤采煤法最多的國(guó)家之一，在放頂煤綜采設(shè)備的制造、回采工藝、提高煤的回收率和降低含殲率、以及防止自燃發(fā)火措施等方面都積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。1?頂煤放出規(guī)律根據(jù)放礦理論，礦石從采場(chǎng)內(nèi)是按近似橢圓球體形狀留出來(lái)的，即原來(lái)所占的空間為一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體，如圖1所示。在放礦過(guò)程中形成的橢球體稱為放出橢球體1,停止擴(kuò)展而最終形成的橢球體稱為松動(dòng)

3、橢球體3,放礦后形成放出漏斗2和移動(dòng)漏斗4。如果放頂煤高度為，則放出橢球體1長(zhǎng)軸為，近似于，短軸為2bl。高度為的水平煤巖分界面將下降為一漏斗面2,由于下降時(shí)煤巖的滾動(dòng)，漏斗面實(shí)際上是由一定厚度的混殲層組成，最大直徑近似于4bl。生產(chǎn)實(shí)踐表明，放出橢球體短軸與長(zhǎng)軸的關(guān)系式如下：bl=(0.25?0.3)h/211—放礦橢球體2—放出漏斗3—松動(dòng)橢球體4—移出漏斗圖1放礦橢球體概念示意圖從放礦理論上講，放出橢球體表面上的顆粒將大體上同時(shí)到達(dá)放煤口。放煤的同時(shí)，放出橢球體周?chē)拿簬r也將向放煤口移動(dòng)，充填放煤留下的空間，且

4、與放出橢球體相似，為一松動(dòng)橢球體，其高度H為：1匸(2.2?2.6)h由于工作面支架上的放頂煤口互相臨近，放煤時(shí)放煤口間距1直接影響放煤效果。當(dāng)l>2bl時(shí)，當(dāng)?shù)诙€(gè)放煤口放煤時(shí)，不會(huì)因已放過(guò)第一放煤口而發(fā)生混殲現(xiàn)象，但放煤口之間有脊背煤損，越大，脊背煤損越大；當(dāng)1ks—煤的一次松散系數(shù)，其值為1.15?1.3。h=h當(dāng)厚煤層h大于12?15m時(shí)，最大取3m,hl太高，煤層容易片幫，煤堅(jiān)硬時(shí)hl可取大點(diǎn)。H大于20m時(shí)，就要采用分層開(kāi)采。對(duì)自燃發(fā)火煤層，放頂煤采煤法對(duì)于緩傾斜特厚煤層，厚度h自然生成，這時(shí)可用上式反過(guò)

5、來(lái)求底分層采高h(yuǎn)l,貝＞］：的采區(qū)走向長(zhǎng)度L,主要根據(jù)自燃發(fā)火期決定，就是通過(guò)采取措施后，在煤層仍能自燃發(fā)火的期限內(nèi)把整個(gè)區(qū)段采完。對(duì)急傾斜特厚煤層，采區(qū)走向長(zhǎng)度L為：L二W式中：A月一工作面月產(chǎn)量，t；T火一煤的自燃發(fā)火期，月；a—煤層傾角，（°）;m—煤層厚度，m；h—分段高度，m；Y—煤的容重，t/m3；c—分段回采率，一般為0.8。對(duì)緩傾斜煤層，采區(qū)走向長(zhǎng)度為：式中：1—工作面長(zhǎng)度，m。4?放頂煤開(kāi)采的安全措施放頂煤采煤法雖然有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但由于放頂煤是利用礦山壓力破煤造成了大量的破碎煤體存在，因此，可以

6、說(shuō)放頂煤開(kāi)采的主要安全問(wèn)題是煤層的自燃發(fā)火。我國(guó)特厚煤層一般都具有自燃發(fā)火的危險(xiǎn)，所以在推廣放頂煤開(kāi)采時(shí)亦應(yīng)著重研究自燃發(fā)火災(zāi)害的防治措施。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，防止地下自燃發(fā)火要從地面、井下以及工作面等方面開(kāi)展工作，并要以預(yù)防為主。4.1地面防滅火措施一是用黃土、殲石等回填塌陷區(qū)，斷絕地下采空區(qū)與地面地空氣聯(lián)系，使采空區(qū)不漏風(fēng)，達(dá)到滅火的目的；二是打鉆孔向采空區(qū)進(jìn)行黃泥灌漿或灌入C02氣體，達(dá)到滅火和防止自燃發(fā)火的目的。4.2回采中的防滅火措施一是向采空區(qū)灌漿，主要是灌黃泥漿；二是向支架后面采空區(qū)噴灑阻化劑，目前使用較多

7、的是MgC12及CaC12,取得了較好的效果；三是在工作面前方巷道中，向煤層打眼，用泵向煤層注水或注阻化劑溶液；四是均壓滅火，調(diào)整風(fēng)流負(fù)壓，防止向采空區(qū)漏風(fēng)。4.3采后滅火措施主要是采后密閉采空區(qū)，并向采空區(qū)灌黃泥漿或阻化劑溶液。4.4預(yù)報(bào)措施安裝束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，收集CO含量、溫度和其他有關(guān)參數(shù)，以便在地面集中監(jiān)測(cè)并預(yù)報(bào)井下自燃發(fā)火情況；同時(shí)派專人定期巡回檢查各可能發(fā)火點(diǎn)，遇見(jiàn)發(fā)火情況立即處理。4.5直接滅火措施預(yù)先制定避災(zāi)路線并在井下儲(chǔ)備足夠的滅火器材，配備齊全消防管路并確保足夠水源，井下出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，要及時(shí)撤出人員，

8、并立即組織滅火和搶救傷員。5.結(jié)論放頂煤技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，使得該技術(shù)在厚煤層開(kāi)采中被大量采用。文中基于放礦理論及大量生產(chǎn)實(shí)踐，得出如下結(jié)論：(1)在一定放煤高度條件下，合理確定放煤口間距是十分重要的。(2)直接頂?shù)姆€(wěn)定性對(duì)頂煤放出率及安全影響較大。(3)綜采設(shè)備的配套選擇及巷道的布置，應(yīng)依據(jù)煤層厚度及煤層傾角等因素選擇。(4)放頂煤技術(shù)自