小階段液壓支架放頂煤采煤方法試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1、急傾斜厚特厚煤層分段液壓支架放頂煤采煤方法試驗(yàn)簡(jiǎn)介1 問題的提出明鑫煤炭有限責(zé)任公司混合斜井屬于低瓦斯礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力9萬(wàn)噸，煤層厚度48m，傾角60，屬于急傾斜厚特厚煤層。多年來(lái)該礦一直采用倉(cāng)儲(chǔ)式采煤方法，回采率較低，安全性差，噸煤巷道掘進(jìn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，資源浪費(fèi)損失嚴(yán)重，企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益較低，嚴(yán)重制約著礦井生產(chǎn)能力的提高和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。2007年4月國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局煤安監(jiān)技裝20075號(hào)文關(guān)于急傾斜煤層安全開采的指導(dǎo)意見要求，到2008年1月1日起，嚴(yán)禁使用倉(cāng)儲(chǔ)式采煤法，要積極采用長(zhǎng)壁采煤法、柔性掩護(hù)支架采煤法、水平分層（段）采煤法。為此，礦井采煤方法的改造勢(shì)在必行。2 急傾斜

2、厚特厚煤層通常采用的采煤方法急傾斜特厚煤層國(guó)內(nèi)外一般采用水平分段綜采放頂煤采煤方法，急傾斜厚煤層一般采用柔性掩護(hù)支架采煤法，但對(duì)于煤層厚度介于厚及特厚之間的急傾斜厚特厚煤層開采在國(guó)內(nèi)外還是一個(gè)難題，至今沒有比較成熟的采煤方法。現(xiàn)采用的采煤方法有巷放式、偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法、倉(cāng)儲(chǔ)式等方法，但都由于工效低、安全性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差等問題沒有較好的解決而沒有大量推廣使用。3 急傾斜厚特厚煤層分段液壓支架放頂煤采煤方法3.1 急傾斜厚特厚煤層分段液壓支架放頂煤采煤方法簡(jiǎn)介急傾斜厚特厚煤層分段液壓支架放頂煤采煤方法是在一個(gè)采區(qū)內(nèi)，把煤層沿傾向劃分為分段高10m的階段，階段之間留設(shè)一定的煤柱在回

3、采時(shí)自然垮落回收，每個(gè)階段即可構(gòu)成一個(gè)回采工作面。每個(gè)階段在階段上部沿煤層走向布置工作面回風(fēng)平巷，在階段下部沿煤層走向布置工作面運(yùn)輸平巷，運(yùn)輸平巷與回風(fēng)平巷之間高差10m。在采區(qū)邊界處，布置工作面切眼，構(gòu)通運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷，構(gòu)成工作面生產(chǎn)系統(tǒng)。正?；夭蓵r(shí)在工作面前不大于6m處以通風(fēng)眼使得運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷連接，以加強(qiáng)通風(fēng)，并作為工作面一個(gè)安全出口，運(yùn)輸巷作為工作面另一安全出口。在運(yùn)輸平巷頭沿煤層走向安設(shè)2付液壓支架做為回采工作面放煤口。在運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷內(nèi)距回采工作面20m范圍內(nèi)架設(shè)超前支護(hù)。運(yùn)輸平巷刮板輸送機(jī)從兩付支架中間穿過(guò)延設(shè)到支架后部，對(duì)刮板輸送機(jī)尾進(jìn)行棚掩。支架后部放落頂煤經(jīng)刮板運(yùn)輸

4、機(jī)到平巷皮帶機(jī)（或刮板機(jī)）運(yùn)至采區(qū)煤倉(cāng)。采區(qū)內(nèi)階段按下行后退式回采，階段高10m。3.2 回采工藝縮溜子à移支架à開幫à放頂煤1、縮溜子必須保證溜子伸入采空區(qū)后不超過(guò)4.5m，達(dá)到4.5m時(shí)必須縮溜子，每次縮一張溜皮，溜子縮出后，為防止溜子機(jī)尾被放頂煤壓死，必須對(duì)溜子機(jī)尾用圓木或加工的棚掩件進(jìn)行棚掩，棚掩高度不小于0.7m。2、移支架將支架前后及架間浮煤雜物清理干凈后方可移架，移架時(shí)針對(duì)不同的液壓支架可采用不同有方法移架。移架時(shí)如果出現(xiàn)歪架、倒架、壓架應(yīng)按措施要求進(jìn)行處理，然后方可移架，嚴(yán)禁強(qiáng)拉硬移以防損壞支架。3、開幫移架到位后，先在架間對(duì)架后煤體用RZZ麻花鉆

5、桿進(jìn)行打眼爆破，炮眼沿巷道斷面扇形布置，架后頂部煤體打眼深度5m。再在回風(fēng)巷向巷道底部及兩幫打眼爆破，底部打眼深度4m，開通一個(gè)整幫。4、放頂煤放頂煤時(shí)，在架后放煤，控制放煤量大小，以防壓死溜子。頂煤回收至見矸石時(shí)停止。4 試驗(yàn)過(guò)程采煤方法改造設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)評(píng)審后，公司選定在混合斜井11B21工作面首先進(jìn)行試驗(yàn)。11B21工作面走向長(zhǎng)480m，煤層厚度410m，平均厚度8m，煤層傾角60°，走向基本穩(wěn)定。工作面巷道掘進(jìn)及設(shè)備安裝2007年12月完成。2008年1月份開始試驗(yàn)。4.1 工作面布置一、工作面巷道布置工作面布置在礦井一水平東翼B2煤層中，礦井通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷使B1煤層溜煤上山、進(jìn)風(fēng)上山

6、和B2工作面運(yùn)輸巷連通，形成工作面運(yùn)煤和通風(fēng)系統(tǒng)。在+1562m水平和+1552m水平分別向東掘進(jìn)B2煤層工作面一階段回風(fēng)順槽和一階段運(yùn)輸順槽至采區(qū)邊界，通過(guò)工作面開切眼聯(lián)通一階段運(yùn)輸順槽和一階段回風(fēng)順槽構(gòu)成開采系統(tǒng)。5 試驗(yàn)主要指標(biāo)完成情況本次采煤方法改造設(shè)計(jì)中確定了六項(xiàng)指標(biāo)：一、有利回采率提高：現(xiàn)工作面回采率為30%左右，這樣資源浪費(fèi)大。預(yù)計(jì)采煤方法改造后，工作面回采率可達(dá)75%左右，有利延長(zhǎng)礦井和水平的服務(wù)年限。二、有利提高工效：目前工作面生產(chǎn)工效為2噸/工左右，全員工效1.5噸/工左右，采煤方法改造后，工作面生產(chǎn)工效可達(dá)7t/工左右，全員工效可達(dá)3.5t/工。三、有利降低巷道千噸掘進(jìn)率

7、：由當(dāng)前的40m左右降低到25m左右。四、有利降低原煤生產(chǎn)成本：由當(dāng)前的80元/噸降低到70元/噸。五、有利減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。本次試驗(yàn)主要指標(biāo)完成情況見下表：110月份主要指標(biāo)完成統(tǒng)計(jì)月份產(chǎn)量(t)推進(jìn)度(m)煤層均厚(m)回采率(%)工數(shù)(個(gè))工作面工效(t/工）1196814843.42049.623072847.3368.53743225891.739219.041119535898.746524.151081234898.152220.761181548786.854021.971053743786.452220.281124042794.454020.8910128329

8、86.852019.51010991251198.752221.1合計(jì)86425300887.8426320.3安全上未發(fā)生重傷及以上事故。主要指標(biāo)全部達(dá)到預(yù)期效果，采區(qū)回采率及工作面工效指標(biāo)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期目標(biāo)。6 試驗(yàn)中解決的主要問題6.1 采空區(qū)頂板控制采空區(qū)頂板控制技術(shù)是該放頂煤采煤方法的主要技術(shù)之一。既要防止采空區(qū)頂板不能及時(shí)垮落形成大面積懸頂，又要使頂板在開幫后不立即垮落以保證頂板矸石不混入煤中影響煤炭質(zhì)量。本次試驗(yàn)的11B21工作面布置在B2煤層中，B2煤層頂板1.53m厚，為較軟易垮落的泥質(zhì)粉砂巖，其上部為B3煤層，B3煤層由于構(gòu)造復(fù)雜，回采時(shí)留設(shè)煤柱較多。所以我們?cè)贐3留設(shè)煤柱段回

9、采時(shí)，不留設(shè)B2煤層頂板護(hù)頂煤皮，直接朝頂板側(cè)打眼爆破松動(dòng)，使殘留的B3煤體也隨11B21工作面的回采一起采出，雖然B2煤層頂板對(duì)煤炭質(zhì)量有一定影響，但我們通過(guò)加強(qiáng)地面選矸使商品煤質(zhì)量基本沒有受到影響。對(duì)B3已回采地段，我們通過(guò)試驗(yàn)，留設(shè)2m護(hù)頂煤皮使B2頂板不很快垮落，該煤皮在開幫線后5m會(huì)隨著懸頂面積的增大而垮落并采出，此后是頂板的垮落。通過(guò)護(hù)頂煤皮的留設(shè)既延緩了頂板垮落速度，又保證了煤炭回采率。6.2 工作面通風(fēng)我礦屬于低瓦斯礦井，根據(jù)混合斜井2007年礦井瓦斯鑒定結(jié)果：瓦斯最大絕對(duì)涌出量為0.40m3/min，二氧化碳最大絕對(duì)涌出量為0.62m3/min，礦井瓦斯最大相對(duì)涌出量為1.2

10、1m3/t，二氧化碳最大相對(duì)涌出量為1.88m3/t。工作面通風(fēng)主要為兩個(gè)路徑：一個(gè)路徑是大量的風(fēng)流從工作面機(jī)道通過(guò)放煤口和煤幫達(dá)到工作面回風(fēng)巷；第二個(gè)路徑是少量的風(fēng)流從工作面機(jī)道進(jìn)入連接機(jī)道和回風(fēng)的通風(fēng)眼最后到工作面回風(fēng)巷。為了保證工作面通風(fēng)的可靠性，我們?cè)诠ぷ髅鏅C(jī)道備用了一臺(tái)局扇，以保證放煤口氣體的正常。在試驗(yàn)期間，工作面上、下隅角氣體一直正常，備用局扇一直沒有使用過(guò)。工作面上隅角CH4在0.040.07%之間，CO2在0.140.4%之間，CO在020ppm之間，放炮時(shí)最大可達(dá)60ppm。工作面下隅角CH4在0.020.04%之間，CO2在0.080.1%之間，CO為0ppm。6.3 工

11、作面防火2005年測(cè)試本礦B2煤層吸氧量為0.34-0.39%， 煤的自然傾向性分類等級(jí)為級(jí)不易自燃煤。煤層有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期為36個(gè)月。但B3煤層為原發(fā)過(guò)火的地段，容易復(fù)燃，另外放頂煤工作面可能和地面垮通產(chǎn)生漏風(fēng)而導(dǎo)致發(fā)火。因此，我們采用了地面井下綜合治理的方法。在地面，我們對(duì)地表塌陷區(qū)進(jìn)行充填的方法進(jìn)行了處理。在井下，通過(guò)向工作面頂部及頂板側(cè)打深孔，使采空區(qū)盡量充填充分。另外，盡量加快工作面推進(jìn)度，使采空區(qū)很快進(jìn)入“三帶”的窒息帶。另外，通過(guò)工作面?zhèn)溆蔑L(fēng)機(jī)在工作面進(jìn)、回風(fēng)巷做風(fēng)門用均壓通風(fēng)，通過(guò)均壓通風(fēng)可控制工作面和地表通過(guò)放頂煤產(chǎn)生的通道漏風(fēng)，預(yù)防工作面發(fā)火。雖然工作面上隅角有CO，

12、但CO濃度始終保持穩(wěn)定，其原因是由于工作面上隅角CO主要來(lái)自炮煙而造成的。試驗(yàn)期間，工作面上隅角CO在020ppm之間，放炮時(shí)最大可達(dá)60ppm。但工作面回風(fēng)流中CO在012之間，沒有超限現(xiàn)象。7 試驗(yàn)有待解決的問題7.1 工作面支架選型試驗(yàn)中采用懸移頂梁支架，該支架主要具有兩方面的缺陷。其一是支架無(wú)底座，穩(wěn)定性差。采煤方法試驗(yàn)初期，工作面在移架升架過(guò)程中，由于巷道頂部不平，易發(fā)生支架左右擺動(dòng)或向前滑動(dòng)等支架失衡現(xiàn)象。我們通過(guò)打靠柱等方法解決了這一問題，但是，給移架工作帶來(lái)了許多不便。其二是支架尾梁短，且支架后立柱無(wú)保護(hù)，在工作面放頂煤過(guò)程中采空區(qū)頂部垮落煤體朝放煤口滾動(dòng)，易砸壞支架后立柱。工作面試驗(yàn)9個(gè)月共損壞后立柱3根。所以，我們以后在工作面支架選型過(guò)程中必須充分考慮支架的穩(wěn)定性和支架后立柱的防損壞。7.2 大塊煤矸處理隨著工作面的推進(jìn)和上部頂煤的放出，煤層頂板會(huì)局部垮落，當(dāng)頂板大塊矸石移動(dòng)到放