綜采放頂煤開采在謝橋煤礦的應用與發(fā)展定稿06.05.16

綜采放頂煤開采在謝橋煤礦的應用與發(fā)展定稿06.05.16綜采放頂煤開采在謝橋煤礦的應用與發(fā)展定稿06.05.16綜采放頂煤開采在謝橋煤礦的應用與發(fā)展定稿06.05.16xxx公司綜采放頂煤開采在謝橋煤礦的應用與發(fā)展定稿06.05.16文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設(shè)計，管理制度綜采放頂煤開采在謝橋煤礦的應用與發(fā)展吳定洲*曾鋒（淮南礦業(yè)集團謝橋煤礦安徽潁上236221）[摘要]本礦在集團公司率先在C13-1煤層突破“三軟”高瓦斯的禁區(qū)，實驗綜采放頂煤開采方法，成功開采了13個綜放面，產(chǎn)量，效率，效益，安全等方面取得了不斷提高的效果，為我礦及集團公司開采C13-1煤層開辟了一條新的途徑。本文主要是在概述本礦應用綜采放頂煤技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點總結(jié)、分析了九年來綜采放頂煤的技術(shù)成果，提出了綜采放頂煤技術(shù)需要解決的一些問題及建議，為進一步優(yōu)化綜采放頂煤技術(shù)提供一定的依據(jù)。[關(guān)鍵詞]“三軟”煤層綜放技術(shù)實踐與認識問題及建議１綜采放頂煤開采基本情況自97年6月，本礦在集團公司率先在C13-1煤層突破“三軟”高瓦斯的禁區(qū)，試用第一套放頂煤綜采設(shè)備起，至目前止，已經(jīng)將近八年。八年來，在設(shè)備配套改進，放頂煤工藝改革，優(yōu)化采區(qū)巷道布置，改進瓦斯抽放方法與系統(tǒng)，工作面滅塵系統(tǒng)，防止煤層自燃，提高回收率，以及綜放生產(chǎn)技術(shù)措施與管理辦法配套等方面，進行了一系列科研，試驗，技術(shù)改造工作，產(chǎn)量，效率，效益，安全等方面相應地取得了不斷提高的效果，逐步形成了一整套適合本礦地質(zhì)條件下的綜采放頂煤技術(shù)，也為綜采放頂煤技術(shù)在集團公司的應用與推廣積累了經(jīng)驗。九年來，開采了13個綜放面，生產(chǎn)原煤1524萬噸，工作面最高年產(chǎn)180萬噸，最高月產(chǎn)萬噸，其間在2001年建成集團公司第一個150萬噸綜采隊。這樣的成績，在國內(nèi)類似復雜地質(zhì)條件下，尚不多見。2地質(zhì)條件及其適應性所采C13-1煤層，厚度∽，平均厚，煤層傾角8∽16o，平均13o，普氏硬度f=∽，煤層厚度變異系數(shù)24％，煤層可采指數(shù)100％，煤厚以大于的厚度段為主，約占總數(shù)的63%，其次為∽的厚度段，約占總數(shù)的25%，該煤層穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)較簡單，通常發(fā)育1∽2層炭質(zhì)泥巖或泥巖夾矸。煤層頂板以泥巖，砂質(zhì)泥巖為主，厚度介于3∽4m左右，老頂則多為中、細砂巖，底板以泥巖與砂質(zhì)泥巖為主，局部為粉細砂巖。屬“三軟”較薄厚煤層。實踐證明，C13-1煤層地質(zhì)條件適合綜采放頂煤開采。第一,C13-1煤層和直接頂易冒落，采用綜采放頂煤開采，既能保證頂煤的冒落，也避免直接頂破碎難管理的問題。第二，綜采放頂煤適應性強。C13-1煤層工作面經(jīng)常遇到落差小于5m的斷層，尤其當煤層頂板被斷層切割,而底板尚未破壞的情況下,采用一次采全高綜采放頂煤沿底板開采就可以解決分層開采的困難。本礦綜放面開采過程中能很順利地通過落差3m左右的斷層，其中通過的最大斷層落差達5m。3工作面設(shè)備總體配套設(shè)計與選型工作面設(shè)備總體配套的基本思路采用綜放開采技術(shù)之初，機電設(shè)備故障率高及可靠性差，嚴重制約著工作面生產(chǎn)。為進一步提高本礦綜放工作面的整體裝備水平和工作面的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)礦井高度集中生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)謝橋礦技術(shù)進步和企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，結(jié)合謝橋礦已有綜放開采的技術(shù)和裝備，在工作面設(shè)備選型和總體配套過程中遵循技術(shù)先進、設(shè)備精良、系統(tǒng)完備和性能優(yōu)異、國產(chǎn)為主的基本原則，對本礦綜采放頂煤工作面設(shè)備配套進行了逐步優(yōu)化（見表1），提高了綜放面的生產(chǎn)水平。表1：謝橋煤礦綜放工作面設(shè)備配套一覽表序號設(shè)備名稱1997年2001年2003年設(shè)備型號主要參數(shù)設(shè)備型號主要參數(shù)設(shè)備型號主要參數(shù)1采煤機MG200/500-WDVmax=minMG-200/475-WVmax=minMG300/700-WDVmax=min2端頭支架ZPT8750/17/32ZFHG5100/18/28ZFG6200/18/283中間架ZFS4400/17/32ZF4000/17/27ZFS5200/18/28HL4前部運輸機SGZ-730/400Q=900t/hSGZ-764/500Q=1000t/hSGZ－800/800Q=1800t/h5后部運輸機SGZ-730/400Q=900t/hSGZ-764/500Q=1000t/hSGZ－800/800Q=1800t/h6轉(zhuǎn)載機SZZ-764/160Q=800t/hSZZ-764/160Q=800t/hSZZ－800/315Q=1800t/h7破碎機PCM200Q=2200t/h8膠帶運輸機SSJ-1000/220Q=800t/hSSJ-1000/220Q=800t/hSSJ－1200/500Q=1300t/h9乳化液泵DRB200/Q=200L/minDRB200/Q=200L/minBRW-400/Q=400L/min10主要饋電開關(guān)KBZ-400QJZ-300KBZ-400QJZ-300KE3002組合開關(guān)11控制系統(tǒng)CK-2CK-2KJ-5012電壓等級工作面1140V工作面1140V工作面3300V最新配套設(shè)備主要參數(shù)及其關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新特點采煤機采煤機是綜采設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備，本礦以前使用的采煤機，裝機功率小，電控系統(tǒng)穩(wěn)定性差，供電電壓偏低，不能適應斷層等復雜地質(zhì)條件和生產(chǎn)發(fā)展的要求，為此，遼源煤礦機械廠與淮南礦業(yè)集團合作開發(fā)出MG300/700—WD型采煤機，主要技術(shù)參數(shù)：裝機總功率700kW，牽引速度0∽min，截深800mm。采用機載變頻電牽引技術(shù)，裝備有現(xiàn)代化、高效的計算機控制系統(tǒng)及遙控裝置。液壓支架放頂煤液壓支架型號為ZFS5200/18/28HL低位放頂煤支架；主要技術(shù)參數(shù)為：初撐力：4640kN，工作阻力：5200kN，支護強度：mPa。其關(guān)鍵技術(shù)與主要創(chuàng)新特點：（1）采用正四連桿低位放頂煤架型；（2）采用整體頂梁結(jié)構(gòu)，長側(cè)護板，前探梁為內(nèi)伸縮式，從而實現(xiàn)對頂煤的全封閉控制；（3）采用雙回路環(huán)形、大流量閥供液系統(tǒng)，提高移架速度。（4）支架頂梁前方、尾梁安裝噴嘴實現(xiàn)移架、放煤時自動噴霧等綜合降塵技術(shù)，控制工作面的粉塵濃度。前后部運輸機前后部運輸機型號為SGZ－800/800型整體鑄焊封底式溜槽刮板運輸機，主要技術(shù)參數(shù)：輸送能力為1800t/h,內(nèi)槽寬800mm，裝機功率2X400kW,電壓3300V，電機平行布置，端卸卸載方式。刮板運輸機關(guān)鍵技術(shù)與主要創(chuàng)新特點：液壓緊鏈裝置、高強度圓環(huán)鏈、限矩摩擦聯(lián)軸器、雙速電機軟起動等技術(shù)，大大提高了輸送機的可靠性。自移轉(zhuǎn)載機轉(zhuǎn)載機型號為SZZ800/315型自移式轉(zhuǎn)載機，主要技術(shù)參數(shù)：輸送能力1800t/h,裝機功率315kW。其關(guān)鍵技術(shù)與主要創(chuàng)新特點：采用雙速電機軟起動、液壓緊鏈裝置，采用了整體構(gòu)架邁步自移機構(gòu)，提高了工效。順槽膠帶運輸機膠帶輸送機型號為可伸縮式SSJ1200/2X250帶式輸送機，主要技術(shù)參數(shù)：輸送能力1300t/h,輸送距離2000m,帶速s，膠帶寬1200mm。其關(guān)鍵技術(shù)與主要創(chuàng)新特點：采用調(diào)速型液力偶合器軟啟動系統(tǒng)，采用膠帶自動張緊、多層儲存膠帶等技術(shù)，提高了皮帶的可靠性及運輸能力。工作面控制系統(tǒng)和主要開關(guān)KJ-50型PROMOS監(jiān)控系統(tǒng)，其特點：拆裝方便，整套系統(tǒng)都采用了隔爆插接結(jié)構(gòu)，功能齊全，性能可靠。KE3002組合開關(guān)，其特點為：結(jié)構(gòu)緊湊，芯體式模塊集動力饋電、換向、保護為一體，拔插簡便快速，安裝維修方便。4瓦斯治理技術(shù)隨著設(shè)備可靠性和現(xiàn)場管理水平的提高，產(chǎn)量的提升，瓦斯絕對涌出量增大，制約生產(chǎn)的矛盾已由當初的頂板管理、機電設(shè)備技術(shù)，轉(zhuǎn)為瓦斯治理技術(shù)，如1151（3）工作面瓦斯涌出量最大已達到65m3/min。瓦斯治理也由風排為主，變?yōu)橐猿闉橹鳌⒁猿槎óa(chǎn)，1151（3）工作面60%的瓦斯就是靠抽采釋放。本礦成功運用的抽采方法有：順層鉆孔，頂板走向鉆孔，上隅角采空區(qū)埋管，回風巷穿層孔，高抽巷，保護層工作面開采、地面鉆井抽采技術(shù)，目前，礦正在實施底板抽采巷穿層預抽瓦斯技術(shù)。為了防止工作面機尾及上隅角的瓦斯局部積聚。工作面上順槽及時收作，用膠絲袋裝煤充填，減少上隅角瓦斯涌出；上隅角處吊掛風帳，以降低上隅角瓦斯?jié)舛?。另外，隨著綜放開采強度的增大，瓦斯的絕對涌出量也將相對增加，在一定程度上必將增大防治瓦斯工作的難度。5防滅火、防塵技術(shù)防滅火是綜放開采的一個技術(shù)難題，1121（3）首采綜放面回采至855m時，遇一較大的地質(zhì)異常區(qū)，由于推進速度緩慢，采空區(qū)自燃發(fā)火，被迫封閉火區(qū)，造成巨大的經(jīng)濟損失。綜放工作面易發(fā)生自燃的位置為兩巷、停采線附近及地質(zhì)異常區(qū)。綜放開采的兩巷及開切眼沿煤層底板掘進，巷道冒頂片幫的機率增加，易于形成高冒區(qū)，發(fā)生自燃，防止巷道自燃的主要手段就是加強掘進期間頂板管理，防止形成高冒區(qū)，以及對高冒區(qū)進行防火處理。綜放工作面回采期間防止自燃發(fā)火的一條重要措施就是加快工作面推進速度，謝橋礦綜放面的推進速度正常達每月120米及以上，大于80米/月的理論下限值。對于停采線防止自燃的主要手段是快速將工作面綜機設(shè)備撤除，及時封閉采空區(qū)，我們經(jīng)常采用的防滅火措施還有均壓通風技術(shù)，向采空區(qū)及高冒區(qū)注黃泥漿、馬力散、凝膠、MEA高分子防滅火材料、注氮氣，噴如鋼、艾格勞尼阻化劑技術(shù)等。經(jīng)過多年不懈的努力，我們已經(jīng)基本摸清了謝橋礦防滅火的規(guī)律，滿足了綜放開采的需要。謝橋礦在防塵工作中除采用常規(guī)的轉(zhuǎn)載點及移架放煤自動噴霧，煤機內(nèi)外噴霧，還實驗了煤層注水降塵、煤機二次負壓降塵技術(shù)。6合理確定工作面參數(shù)，改進兩巷支護技術(shù)工作面參數(shù)合理確定工作面長度是確保實現(xiàn)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，原設(shè)計工作面長度為150m，隨著綜采設(shè)備生產(chǎn)能力的增大及綜采管理水平的提高，將工作面長增加到180m～240m，這樣的面長既能保證防火對推進度的要求，又有利于高效集中生產(chǎn)。高產(chǎn)高效工作面的走向長度一般在2000m以上，美國一個綜采工作面的長度達4000m以上，謝橋礦受地質(zhì)條件及原采區(qū)設(shè)計的制約，工作面走向長度一般在1500m以上。改進兩巷支護技術(shù)原順槽內(nèi)采用11#礦用工字鋼梯形棚或直腿半圓拱三節(jié)29U型鋼可縮性支架支護，超前回采工作面回撤工字鋼或U型棚，改木棚挑工字鋼的端頭支護不僅回撤、支護工作量大，影響正規(guī)循環(huán)時間，而且不安全隱患多，已明顯地成為制約綜放生產(chǎn)的因素。為此，從2000年起，本礦把改進兩巷支護為一場“支護革命”來開展，聘請了中國礦大兩名專家指導，工程技術(shù)人員邊學習邊實踐，由易到難，在C13-1煤層支護技術(shù)上實現(xiàn)很大突破，從順槽小斷面到開切眼大斷面，以及順槽沿空掘巷都成功實施了錨網(wǎng)支護，大大促進了綜放技術(shù)的發(fā)展。7放煤工藝采放比一般控制割煤高度在，放煤厚度左右，采放比1︰。放煤步距放煤步距是影響工作面回采率與含矸率的重要因素，放煤步距太大，頂板方向的矸石將先于采空區(qū)后方的煤到達放煤口，迫使放煤口關(guān)閉，增大脊背煤損，放煤步距太小，采空區(qū)后方的矸石先于上部頂煤到達放煤口，使部分上部頂煤被截止在采空區(qū)，對C13-1較薄厚煤層來說，根據(jù)1121(3)綜放面工藝實驗結(jié)果，我們選擇小步距放煤，即一刀一放。放煤方式在多輪順序，單輪順序，單輪間隔三種主要放煤方式中，由于頂煤較薄，單輪即可放完，單輪順序與單輪間隔相比，在提高回收率，降低含矸率方面效果不大，同時單輪順序工人易掌握，易操作，故我們選擇單輪順序放煤方式。另外，采用一刀一放單輪間隔放煤工藝時，還應配合及時帶壓擦頂移架護幫護頂，輕擺尾梁放煤，才能取得最佳回采效果。8需改進與加強管理的問題與建議煤炭灰份超標由于C13-1煤層屬“三軟”較薄厚煤層，采用現(xiàn)有的重型支架綜放工藝割煤高度一般必須保持，則頂煤煤厚大多情況下不足。大量現(xiàn)場觀測和相似模擬實驗表明，當綜放頂煤厚度小于∽時，在頂煤放落過程中呈類似偽頂無規(guī)則冒落狀態(tài)，因此將增加控制頂煤運動的困難，造成煤矸混合帶厚度加大，使放頂煤開采的回采率降低，含矸率增加，本礦綜放面正?；夭蓵r原煤灰份在33%以上，不能適應市場要求。如何降低煤炭灰份，需進一步探索。工作面煤塵、瓦斯防治技術(shù)需進一步研究謝橋礦在防塵，瓦斯防治上進行了大量卓有成效的工作，但還不能滿足高產(chǎn)高效的生產(chǎn)需求，必須在堅持和完善現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極研究新的煤塵、瓦斯防治技術(shù)。地溫的對生產(chǎn)的影響日顯突出隨著開采深度，地溫越來越高，加之綜放面裝機功率增大，設(shè)備產(chǎn)生的熱量增加，造成工作面及上順槽溫度時常超標，以1151（3）工作面為例，夏季上順槽溫度始終接近30℃，冬季溫度也在26℃以上，給職工工作和身體健康造成很大不利。沿空掘巷支護技術(shù)與高產(chǎn)高效要求不適應無論是U型棚支護還是錨網(wǎng)支護，沿空掘巷都存在巷道變形嚴重，維護量大的問題，至今沒有得到很好解決，成為制約高產(chǎn)高效的的一個重要因素。因下順槽布置的設(shè)備多，所以在開采順序上應盡量采用下行開采，避免下順槽沿空。另外對煤柱留設(shè)寬度，雖然小煤柱能使巷道處于低壓區(qū)，但靠近采空區(qū)邊緣的煤體及頂板已遭到一定程度的破壞，抗壓強度減弱，這對錨桿支護非常不利，因此，煤柱留設(shè)寬度要綜合考慮上述因素。[參考文獻][1]吳健王家臣主編《ˋ99厚煤層現(xiàn)代開采技術(shù)國際專題研討會論文集》北京：煤