采煤方法選擇及采煤工藝探討

【摘 要】探討了某煤礦的采煤方法及回采工藝，得出結(jié)論：該礦 5號煤層采用走向長壁綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高采煤方法，全部垮落法管理頂板。501采區(qū)的工作面、回采工作面采用后退式開采，放煤方式采用單輪間隔放煤方式。5號煤層年推進(jìn)度 475m，采區(qū)回采率 75%。

【關(guān)鍵詞】采煤方法；回采工藝；回采率

0.引言

采煤方法的合理與否決定了煤炭的生產(chǎn)效率。從建國初期到現(xiàn)在，采煤方法和工藝逐步得到了改進(jìn)和完善，特別是上世紀(jì)80年代以來，煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力在逐漸加大，如何根據(jù)含煤地層的地質(zhì)特點(diǎn)和煤層的賦存狀況選擇合理的開采方法，對實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)、高產(chǎn)高效尤為重要.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國煤炭探明儲量在9000億噸以上，含煤面積55萬余km2，而且煤種齊全，我國一次性能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占75%以上，從煤中可以提取200多種產(chǎn)品。新中國成立后，原煤產(chǎn)量飛速增長。近年來，由于采煤方法的改革，一大批煤礦跨入了現(xiàn)代化高產(chǎn)高效煤礦的行列。

1.采煤方法的選擇分析

（1）5號煤層賦存及開采條件：①5號煤層位于太原組下段，厚度 5.91～17.94m、平均 10.66m，含1～5 層夾矸，結(jié)構(gòu)簡單-復(fù)雜，全區(qū)穩(wěn)定可采。②煤層傾角4°～29°，屬緩傾斜-傾斜煤層。③頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖；底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。④礦井為低瓦斯礦井。自燃傾向Ⅱ類，屬自燃煤層，煤塵有爆炸危險(xiǎn)性。⑤井田地層傾角變化大，斷層發(fā)育，井田構(gòu)造總體為中等，水文地質(zhì)條件為中等。

（2）根據(jù)煤層特征，結(jié)合國內(nèi)技術(shù)，有分層開采和放頂煤一次采全高兩種采煤方法。‘分層開采’適應(yīng)范圍較大，但因掘進(jìn)工作量大、分層間使用金屬網(wǎng)假頂，而使礦井生產(chǎn)噸煤成本加大，影響企業(yè)綜合效益；故不做為首選方法，只在煤層賦存條件不宜放頂煤開采時(shí)考慮使用。

（3）‘放頂煤開采’關(guān)鍵在于頂煤的可放性，其由煤層賦存條件、力學(xué)性質(zhì)、裂隙（節(jié)理）發(fā)育狀況、夾矸特征、頂?shù)装逍再|(zhì)等因素綜合確定。①煤層厚度：一次采全高以 5.00～10.00m為宜，最大不超過12.00m。該礦5號煤層厚度5.91～15.20m、平均13.61m。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，采用一次采全高放頂煤法的效果良好。②煤層傾角：該井田總體為單斜構(gòu)造，煤層傾角在 8°～29°之間。西部傾角較小（小于 15°），東部傾角較大 （最高達(dá) 29°），該礦首采區(qū)煤層傾角小于15°，符合一次采全高放頂煤開采條件。③煤層賦存深度：該井田5號煤層埋藏深度均大于100m，符合放頂煤開采條件。④煤層硬度和節(jié)理：5 號煤層堅(jiān)固性系數(shù)f=1.5～2，在 f≤3的放頂煤開采范圍之內(nèi)。⑤自燃傾向性：5號煤層吸氧量 0.66cm3/g，自燃等級Ⅱ級，屬自燃煤層。⑥頂?shù)装鍘r性：5號煤層頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖；底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。

（4）根據(jù)礦井開拓部署，結(jié)合生產(chǎn)管理水平，推薦 5號煤層采用走向長壁綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高采煤方法， 全部垮落法管理頂板。①該礦副斜井凈寬3.4m，傾角 24°40′，為單鉤串車提升，升降的最大件重量不宜超過8t，否則所選用的絞車過大。因受副斜井井口場地的限制（井口前方約 30m處為山地）安裝非常困難，電機(jī)功率也非常大，運(yùn)行起來也不經(jīng)濟(jì)，因此選用 ZF8500/22/42型液壓支架（下放時(shí)解體，下井后在硐室組裝）。采高范圍2.2～4.2m，從安全生產(chǎn)管理考慮，確定采高 3.5m，最大放頂煤高度 10.5m。②5號煤層厚5.91～17.94m、平均 10.66m，井田南部煤厚達(dá)到 16m，首采下山北部區(qū)域的厚度均小于 14m，采高 3.5m，放頂煤高度 7.16m，采放比1∶2.1。符合《煤礦安全規(guī)程》之采放比不大于1∶3規(guī)定。③該礦原為走向長壁式分層開采，礦井投產(chǎn)第一次采用放頂煤開采時(shí)，必須考慮頂板、煤層、瓦斯、自燃發(fā)火、水文地質(zhì)、煤塵爆炸性、沖擊地壓等地質(zhì)特征和災(zāi)害危險(xiǎn)性。放頂煤開采時(shí)，要求進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放、黃泥灌漿防火、煤層注水防塵、安排專人負(fù)責(zé)用探水鉆探水、液壓支架達(dá)到規(guī)定阻力等相應(yīng)工作。

2.回采工藝及相關(guān)事項(xiàng)

（1）工作面采用走向長壁后退式綜采放頂煤，全部垮落法管理頂板，循環(huán)進(jìn)度 0.6m，首采開采下山北部井田時(shí)，確定工作面采高 3.5 m，放頂煤最大高度 10.5m。①放頂煤工作面回采之初，為了防止老頂突然來壓造成威脅，開始只進(jìn)行回采而不放頂煤，待工作面推進(jìn)一段距離后再開始工作面全長第一次放煤，稱為初次放煤距離。為了縮短初次放煤距離、提高頂煤采出率，將初次放煤距離定為5m，即支架全部前移出開切眼口開始放煤、其放煤循環(huán)步距為 0.6m。②工作面鄰近停采線，即將結(jié)束回采前的一段時(shí)間的采煤稱為末采，末采也有是否放煤的問題；根據(jù)采煤面的具體條件，盡量縮短末采停止放煤的距離，將末采停止放煤的距離定為 12m。③放煤方式：工作面放煤方式有單輪順序放煤、多輪順序放煤和單輪間隔放煤以及多輪間隔放煤方式，鑒于單輪順序放煤和多輪順序及多輪間隔放煤方式都存在頂煤損失量大，混矸多的缺點(diǎn)，因此采用單輪間隔放煤方式。

（2）工作面的回采方向及超前關(guān)系：501采區(qū)的工作面布置在采區(qū)內(nèi)采用后退式，回采工作面采用后退式開采。工作面的長度及年推進(jìn)度：根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，并考慮地方煤礦管理水平，確定工作面長度120m，采用“四六”工作制，每日4班（三個(gè)班生產(chǎn)，1個(gè)班檢修），每班工作時(shí)間6h。按 80%的正規(guī)循環(huán)率，5號煤層年推進(jìn)度475m。回采率：據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，5號煤層采區(qū)回采率75 %。

3.結(jié)束語

綜上所述，該礦5號煤層采用走向長壁綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高采煤方法，全部垮落法管理頂板。501采區(qū)的工作面布置在采區(qū)內(nèi)采用后退式，回采工作面采用后退式開采，采用單輪間隔放煤方式。5號煤層年推進(jìn)度475m，采區(qū)回采率75%。 [科]

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