厚煤層綜采放頂煤開采工藝參數(shù)探討范文

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摘要：結(jié)合兼并重組后的龍峰煤礦實際情況，分析了礦井的地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況、煤層厚度及硬度、煤層結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍡l件等，最終確定10105工作面更適合采用綜采放頂煤采煤法。研究了10105工作面綜采放頂煤開采工藝參數(shù)，包括采煤機割煤高度和采放比、放煤步距與采煤機截深、初次放煤步距、放煤方式、端頭放煤以及工作面末采放煤等。結(jié)果表明，綜采放頂煤開采更有利于礦井的安全高效開采，有利于提高煤炭資源回收率，可為類似賦存情況煤層的開采方法提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：厚煤層；綜采放頂煤；采煤工藝；采放比；放煤步距

我國從1982年開始進行緩傾斜特厚煤層一次采全厚綜放開采工藝和裝備的試驗研究工作，1986年以后，綜放開采在我國得到了迅猛發(fā)展，在晉城、潞安、陽泉等礦務(wù)局都取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果［1－4］。經(jīng)過二十多年的不斷探索、研究和試驗，對一次采全厚綜采放頂煤采煤工藝和裝備研制均取得了成熟的經(jīng)驗，并得到了廣泛的推廣［5－8］。隨著綜放開采技術(shù)的不斷發(fā)展，適應(yīng)于各種不同地質(zhì)條件下的綜放工藝和裝備在許多煤礦都取得了顯著的成果［9－11］。實驗證明，綜放開采是我國開采厚煤層的最有效、經(jīng)濟效益最好的采煤方法，是我國煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)高效的最有效的技術(shù)途徑。本文結(jié)合兼并重組后的龍峰煤礦現(xiàn)有生產(chǎn)建設(shè)實際，分析了礦井的地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度及硬度、煤層結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍡l件等情況，最終選擇綜采放頂煤開采，并確定了綜采放頂煤開采工藝參數(shù)，將10105工作面建成工程量少、投資省、工期短、見效快的安全的高產(chǎn)高效綜采放頂煤工作面。

1礦井概況

1.1地質(zhì)條件兼并重組后的龍峰煤礦生產(chǎn)能力為12Mt／a。井田內(nèi)可采煤層包括2、4、5、9＋10＋11號（合并為一層）四層煤。目前2號煤、4號煤、5號煤已基本采空，僅剩余9＋10＋11號煤層。9＋10＋11號煤層位于太原組下部，厚度516～978m，平均696m，含夾矸0～3層，結(jié)構(gòu)簡單～復(fù)雜，上距5號煤層1028m。9＋10＋11號煤層為井田內(nèi)穩(wěn)定可采煤層，煤層底板均為泥巖，頂板為砂巖，老頂為K2石灰?guī)r。9＋10＋11號煤層煤塵具有爆炸危險性，均為自燃煤層。

1.2工作面概況10105工作面位于一采區(qū)中南部，走向長度為800m，可采長度638m，工作面長150m，最大坡度8°。9＋10＋11號合并煤層平均厚度為65m，含兩層夾矸，夾矸厚度平均為02～05m。工作面底板標高742～755m，地面標高943～1037m，蓋山厚度201～295m。10105工作面為首采工作面，北部為礦井大巷保安煤柱，南部為被整合煤礦的采空區(qū)（留有保安煤柱），東部、西部為實體煤田。

1.3工作面巷道布置方式10105工作面回風(fēng)巷長800m，坡度為3°～13°；工作面運輸巷長800m，坡度為3°～13°。10105工作面運輸巷和回風(fēng)巷均沿11號煤層布置，巷道底板留設(shè)500mm底煤，各工作面巷道通過直接連接、聯(lián)絡(luò)巷連接與軌道大巷（9＃）、運輸大巷（10＃）和回風(fēng)大巷（9＃）連接，形成生產(chǎn)系統(tǒng)。10105運輸巷和回風(fēng)巷均采用梯形斷面，支護方式為“工字鋼棚＋錨網(wǎng)”支護方式。

2綜采放頂煤采煤法的確定

根據(jù)龍峰煤礦10105工作面煤層埋藏地質(zhì)條件，從地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度及硬度、煤層結(jié)構(gòu)及頂?shù)装鍘r性等方面考慮，最終確定采用綜采放頂煤采煤法。1）地質(zhì)構(gòu)造：根據(jù)已開采的5號煤巷道掘進實際揭露情況分析，工作面運輸巷、回風(fēng)巷各揭露1個陷落柱，最大為28m，切眼揭露一個小于10m的陷落柱，沒有斷層，工作面地質(zhì)條件簡單，適合采用綜放開采。2）煤層厚度：10105工作面9＋10＋11號煤層平均厚度為65m，從提高工作面產(chǎn)量和有利于頂煤管理的角度出發(fā)，采放比在1∶08～2的情況下，更適合于綜放開采。3）煤層硬度：放頂煤工作面頂煤是在地壓作用下而破壞冒落的，因而煤體的強度對頂煤的冒放性有直接影響，10105工作面9＋10＋11號煤層的硬度系數(shù)f＝12～15，屬中硬煤層，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，適合于放頂煤開采。4）煤層結(jié)構(gòu)：9＋10＋11號煤層位于太原組下段，煤層平均厚度65m。含夾矸0～2層，夾矸厚度最大065m，最小035m，平均050m，純煤厚度60m。夾矸巖性多為炭質(zhì)泥巖或泥巖，其硬度較小，不會對頂煤冒放性產(chǎn)生影響。5）煤層頂、底板巖性：取9＋10＋11號煤層頂?shù)装鍘r石樣進行力學(xué)性質(zhì)測試。

3放頂煤開采工藝參數(shù)確定

3.1采煤機割煤高度與采放比的確定

3.11采煤機割煤高度的確定合理的割煤高度是放頂煤開采實現(xiàn)工作面高產(chǎn)的重要前提。采煤機割煤高度的選擇應(yīng)從以下幾方面考慮：①割煤高度首先應(yīng)有利提高綜放工作面的產(chǎn)量；②割煤高度應(yīng)能滿足工作面通風(fēng)的要求；③割煤高度應(yīng)保證工作面具有合理的工作空間，特別應(yīng)保證液壓支架后部具有較大的空間，以利于工作面頂煤的放出。根據(jù)潞安、陽泉、兗州等地區(qū)綜放開采工作面的割煤高度的經(jīng)驗，當(dāng)后部刮板輸送機槽寬度為630mm、730mm、740mm、830mm、900mm或l000mm時，支架的正常工作高度一般在26m以上，以30～32m為較多。結(jié)合10105工作面綜放采煤設(shè)備條件以及煤層賦存特點，采煤機割煤高度以20～30m為宜。312采放比的確定采煤機割煤高度與留出的頂煤厚度間必然存在一種合理的比例關(guān)系．稱之為采放比（或放采比）。根據(jù)目前放頂煤采煤經(jīng)驗，當(dāng)采煤機采高在25～30m時，低位放煤支架的頂煤厚度不宜超過8～10m，也就是說一次采全厚綜放采煤的總采高不宜超過15m，以12m為宜。

322放煤步距與采煤機截深放煤步距是放頂煤開采過程中確定工作面回采率與含矸率的重要因素，放煤步距過大過小都將造成工作面回采率的下降或含矸率的提高。為了簡化放頂煤采煤工藝，方便現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)，放頂煤的放煤步距應(yīng)該取采煤機的截煤深度的整數(shù)倍。兗州東灘煤礦綜采放頂煤開采經(jīng)驗認為，當(dāng)回采工作面采放比為1∶1左右時，宜采用割1刀放1次頂煤的“一采一放”采煤工藝，此時放煤步距與采煤機截深相等；當(dāng)回采工作面采放比為1∶2左右或更大時，宜采用割2刀放1次頂煤的“兩采一放”采煤工藝，此時放煤步距為兩倍的采煤機截深。結(jié)合國內(nèi)相似礦井的放煤經(jīng)驗，龍峰煤礦10105工作面割煤高度為26m，采放比為1∶131，接近于采放比1∶1，因此，10105工作面采用“一采一放”采煤工藝。

323初次放煤步距由于10105工作面頂板為5號煤采空區(qū)，所以工作面回采過程中基本不會出現(xiàn)初次來壓。根據(jù)國內(nèi)放頂煤生產(chǎn)經(jīng)驗及該礦實際情況，初步確定10105工作面的初次放煤距離為8m，在10105工作面放頂煤回采過程中應(yīng)觀測頂板來壓規(guī)律，為初次放煤步距的確定提供理論依據(jù)。

324放煤方式按照綜采放頂煤采煤工藝，目前我國綜放開采的放煤方式基本分為單輪順序放煤、多輪順序放煤和單輪間隔放煤以及多輪間隔放煤等方式。每個礦井的放煤方式，應(yīng)根據(jù)其煤層的賦存條件、煤層結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍘r性、工作面裝備、采煤比等因素通過試驗確定，隨著開采條件的變化適時調(diào)整，選擇出適合本礦井的最佳放煤方式。根據(jù)9＋10＋11號煤層的賦存條件及頂?shù)装鍘r性，確定10105工作面的放煤方式為單輪間隔放煤。

325端頭放煤為了維護工作面兩端出口處的頂煤穩(wěn)定性，10105工作面兩端共6架過渡支架不放頂煤。36工作面末采放煤末采階段由于支承壓力將頂煤充分壓碎，為了在末采撤架期間能夠維護一個完整而穩(wěn)定的撤架通道，必須提前鋪設(shè)頂網(wǎng)，且頂網(wǎng)要牢固地壓實在頂板上，以防撤架過程中脫網(wǎng)漏矸，確保撤架過程安全。

4結(jié)論

1）根據(jù)龍峰煤礦10105工作面煤層埋藏地質(zhì)條件，綜合分析了9＋10＋11合并煤層的地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度及硬度、煤層結(jié)構(gòu)及頂?shù)装鍘r性等影響因素，最終確定10105工作面采用綜采放頂煤采煤法。2）龍峰煤礦10105工作面割煤高度為26m，放煤高度為34m，采放比為1∶131，采用“一采一放”采煤工藝，放煤方式采用單輪間隔放煤。這樣不僅有利于工作面的維護、減輕煤壁片幫，同時也增強了頂煤的冒放性，提高了頂煤的回收率。3）龍峰煤礦10105工作面初步確定初始放煤距離為8m，終采停止放煤距工作面終采線的距離為10m。在放頂煤工作面生產(chǎn)后，可根據(jù)實際生產(chǎn)情況，調(diào)整下一個放頂煤工作面初始放煤距離和終采停止放煤距離。

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作者：王曉飛 單位：汾陽市煤炭工業(yè)管理服務(wù)中心三委派管理中心