基于矿井中厚煤层放顶煤开采技术研究

1、    基于矿井中厚煤层放顶煤开采技术研究    摘 要： 随着高产高效矿井的建设，综合机械化开采已成为现代矿井的主要开采方式，然而在工作面的采掘过程中，放顶煤采煤方式始终是一个需要解决好的问题，本文以大同煤矿集团晋华宫矿中厚煤层放顶煤开采技术为研究对象，对中厚煤层放顶煤开采进行了阐述，值得其他类似工程借鉴。关键词： 中厚煤层 放顶煤 开采技术山西大同煤矿集团晋华宫矿为多井口大型矿井，年产量600多万t，主要含煤地层为下侏罗统大同组，主要开采12-3#层煤。其12-3#层煤是侏罗纪最下一层煤，属不太稳定煤层，煤层厚度最薄2.32m，最厚达6.08m，平均

2、3.84m，平均埋深306m；老顶为灰色中细砂岩，具水平层理，厚度为11.15 15.61m，平均13.44m，普式系数为56；直接顶为细砂岩，炭质泥岩，层理发育，厚度为1.181.8m，平均为1. 52m，普式系数为4.55.2；伪顶为细砂岩，厚度01.8m；底板为炭质泥岩，厚度较厚。采煤工作面采用走向长壁后退式回采，采用全部垮落法管理顶板，采煤方法为综采一次采全高，低位放顶煤开采。1 提高放顶煤开采的采出率1.1提高了顶煤放出率。对于软煤层，由于混矸多，该矿着力于支架放煤机构的研制和放煤工艺的改进，以降低含矸率为主要目的。而对中硬以上的煤层，由于冒落块度大，难以放出，顶煤放出率低，把主攻方

3、向放在增加顶煤的冒放性，以增加顶煤放出率。采取沿空掘巷，采区不留阶段平巷煤柱，由下一个采区平行于上采区巷道掘进的放煤方法，使工作面采出率始终保持在80%以上。1.2提高了工作面采出率。当顶煤放出率问题基本得到解决以后，影响采出率的问题主要集中在工作面端头损失和初采与末采损失上，这两部分损失约占工作面总损失的36.5%。 为此，该矿在认真研究支承压力分布特征和顶煤压裂规律的基础上，概括出工作面三段式压力分布理论，提出在技术上可能的前提下，加大工作面倾斜宽度和走向推进长度来降低这部分损失。同时，为减少端头损失，改进了端头支架及支护方式。在减少初采率损失的过程中，广泛应用了超前开顶层小切眼爆破顶煤、

4、滞后开切眼爆破顶煤、深孔爆破初次放顶煤等人为增加顶煤自由面的技术。为减少末采损失，采用了铺设旧钢丝绳、金属网及专用锚网索支护等护顶措施。1.3提高了采区采出率。该矿在工作面采出率和顶煤放出率得到较好的解决后，大胆采用沿空掘巷、沿空留巷及窄小煤柱护巷等技术，使区段护巷煤柱损失大大减少。通过将原采区重组、在新设计时尽量扩大采区范围等措施，使采区护巷煤柱损失进一步减少。2加强对长距离、大断面的采准巷道支护和维护该矿采煤工作面采用走向长壁后退式回采方法。回采巷道断面主要由工作面设备选型布置和风量等因素决定，若采用其他采煤方法时断面大，支护与日常维护问题也比较突出，支架易处于临界失稳状态，尤其是顶梁弯曲

5、挠度增加，受采动影响，顶板移近量剧增。采用单体液压支柱排行钢梁支护方式具有较高的断面利用率，而且受采动影响后围岩变形量较小，有利于端头维护，支护工作量小、成本低，是一种较为理想的支护方式。或采用以聚氨酯为主的合成材料，将两种组分物质同时注人锚杆孔内，混合后迅速渗人煤体缝隙并膨胀硬化，实现锚杆的全长锚固，对煤体有较高的抗变形能力和较强的粘结度，同时起到煤体化学加固和锚杆支护双重作用。3做好综采放顶煤开采设备选型及工艺优化放顶煤开采设备选型与配套受多种因素影响，主要应考虑采区和工作面的地质条件，如煤层厚度、结构，倾角、围岩性质，煤的层理及节理发育情况以及水文地质、瓦斯等。3.1 在缓倾斜中硬厚煤层

6、放顶煤开采时，为保证较好的放煤效果，合理选择放煤口的形状和大小，优先选用可松动顶煤的低位放顶煤支架，并根据老顶岩性、来压方式、直接顶厚度及垮落特征等因素确定支架的工作阻力，以利于顶煤的离层。3.2 在倾斜厚煤层实施放顶煤开采中，重点应提高支架的稳定性和抗扭性，从而避免倒架和下滑。具体是选用底座与掩护梁相连接的掩护式液压支架，提高掩护梁的抗扭强度，保证支架在大倾角条件下能正常工作。在工作面下端头设置端头支架以对全工作面支架起定位作用，防止工作面支架下倾下滑。3.3放顶煤开采必须讲究工艺优化，合理的放采比主要取决于开采煤层厚度、煤层的自然特征（如硬度、倾角、裂隙发育程度等）和支架技术特征以及采放工

7、艺，厚煤层开采，底层采高一般为2.53.5m，最大放采比一般不超过3，特别是在顶煤较硬的情况下，放采比过小，混矸率则较高，一般放采比不宜小于0.6，原则上讲冒放性好的煤层放采比可适当大一些，否则放采比应小一些，我国大多数情况下放采比取12。4解决矿井通风与安全问题放顶煤开采由于工作面开采强度大，瓦斯涌出相对集中，要求从矿井通风系统、采区通风系统及工作面通风系统等方面都要以低耗、高效、安全为准则进行合理规划，更好地为高产、高效、安全的集约化生产提供安全保障，不断探索放顶煤工作面的自然灾害隐患规律，因地制宜地采取强有力的矿井瓦斯、火灾和粉尘防治措施，确保安全生产。瓦斯综合治理是厚煤层开采中不可忽視

8、的问题。采放高度达6.8m的综放工作面，冒落带高度达36.5m，约为采放总高度的6倍，而在相同条件下的分层开采工作面（采高2.2m），冒落高度只有18m左右，故综放开采时无论来自本煤层还是邻近层的瓦斯都特别大，表现在工作面瓦斯涌出强度增大、局部瓦斯积聚加剧、初采期瓦斯涌出量大且集中，瓦斯治理难度大。在综放面构建“u"形、“u+l"形、“u+i"形通风系统，通过配高抽巷和配大直径钻孔等引排和抽放等瓦斯治理揩施，解决综放面的瓦斯问题。在突出危险的煤层中进行放顶煤开采一直是比较敏感的问题。近年来，采用开采保护层、预采顶分层并配以高强度的综合瓦斯抽放等技术和研究弹性波技术、电磁波技术和红外线探测技术在内的非接触式预测预报技术，保障了突出危险性预测的实效性。在综采放顶煤开采工作面的粉尘防治工作中应做好煤层注水、喷雾降尘等基础性工作。放顶煤开采粉尘治理的关键是做好煤层注水工作，在现有注水的基础上，进-步研究长钻孔钻机钻具，推广双排或上下交叉钻孔，并添加湿润剂，使全煤体湿润，实现注水降尘和提高顶