綜放工作面提高放煤率工藝探討

賈光明

摘 要：隨著綜放技術(shù)的普及，礦井產(chǎn)量日益提高，但隨著開(kāi)采深度的增加，工作面放頂問(wèn)題又困擾著開(kāi)采安全。回采工作面的頂煤開(kāi)采所采用的采煤工藝裂破碎頂煤的方式，直接影響其冒放性，提高工作面放煤率，并防止采空區(qū)大面積懸頂。

關(guān)鍵詞：綜放工作面；放煤率；工藝；探討

以往我國(guó)在工作面爆破處理頂煤時(shí)發(fā)生多起事故，因此國(guó)家安全監(jiān)察局規(guī)定“采用預(yù)裂爆破對(duì)堅(jiān)硬頂板或堅(jiān)硬頂煤進(jìn)行弱化處理時(shí)，必須在工作面未采動(dòng)區(qū)進(jìn)行，嚴(yán)禁在工作面上、下隅角爆破落煤和在工作面內(nèi)采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板及卡在放煤口的大塊煤炭和矸石”。

目前國(guó)內(nèi)頂煤和巖層頂?shù)装逄幚矸绞交居幸韵聨追N：

1 高壓注水弱化頂煤和巖層頂板

即通過(guò)向煤層和巖層頂板高壓預(yù)注水，降低煤層和巖層頂板自身的強(qiáng)度，同時(shí)利用高壓水的切割作用，使煤體產(chǎn)生裂隙，從而達(dá)到隨采隨冒的目的，該方式目前還在試驗(yàn)之中，國(guó)內(nèi)目前使用較少。

優(yōu)點(diǎn)：水力化措施與炸藥爆破相比施工過(guò)程較為安全，無(wú)火花及有毒有害氣體產(chǎn)生。

缺點(diǎn)：工藝相對(duì)復(fù)雜，且施工時(shí)管路系統(tǒng)為承壓狀態(tài)，操作人員受高壓水傷害威脅。水平分層工作面上部頂煤厚度較大，煤體吸水性較差；工作面上方及采空區(qū)內(nèi)大量注水易引發(fā)井下水害事故。

2 炸藥爆破預(yù)裂頂煤和頂?shù)装?/p>

優(yōu)點(diǎn)：炸藥爆破能量大，技術(shù)成熟，可借鑒的資料較多；頂煤、頂?shù)装逋ㄟ^(guò)超前預(yù)裂爆破的形式處理采空區(qū)大面積懸頂?shù)男Ч^好；通過(guò)爆破，放頂煤工作面頂煤的冒放性較好。

缺點(diǎn)：爆破材料的運(yùn)輸以及爆破施工時(shí)危險(xiǎn)性較大；受頂煤離層影響，爆破火焰易引爆放空區(qū)瓦斯，導(dǎo)致瓦斯爆炸等次生災(zāi)害。

該方案的缺點(diǎn)是采取超前預(yù)裂措施，超前工作面30米，爆破時(shí)沒(méi)有自由面，因此爆破效果受到影響。預(yù)裂爆破鉆孔從兩巷向工作上方打鉆，鉆孔數(shù)量有限，且工作面頂板高6-8m左右，工作面中間區(qū)域基本為鉆孔空白帶，這部分頂煤不能跨落，對(duì)上部煤體起到支撐的作用，大大降低了超前預(yù)裂的效果。見(jiàn)圖1。

3 二氧化碳致裂強(qiáng)制放頂

二氧化碳致裂的原理是：利用二氧化碳從液態(tài)相變到氣態(tài)瞬間氣化膨脹并產(chǎn)生高壓，打碎泄能片，高壓氣體從泄爆口釋放，作用在煤（巖）體上，從而達(dá)到致裂的目的。

優(yōu)點(diǎn)：利用二氧化碳致裂器工作時(shí)不產(chǎn)生任何明火或火花；致裂后致裂器表面溫度極低，產(chǎn)生的的二氧化碳?xì)怏w營(yíng)造了一個(gè)惰性氣體環(huán)境，從本質(zhì)上杜絕了瓦斯爆炸的可能性；二氧化碳致裂器拋煤量多塊度可控、拋出距離短，且不會(huì)發(fā)生放炮崩人事故；致裂后基本不揚(yáng)塵，無(wú)炮煙、不產(chǎn)生有毒有害氣體，不危害工人身體健康。致裂器一次投入可反復(fù)使用。爆破可避免炸藥爆破時(shí)產(chǎn)生的火花以及有毒有害氣體的產(chǎn)生。

缺點(diǎn)：相比炸藥爆破威力較小。但由于其安全性好，可在工作面支架上部直接采取局部致裂措施，煤體自由面較大，不需要太大的威力，以免煤體過(guò)度破碎，或煤體受力過(guò)大拋入采空區(qū)。這個(gè)缺點(diǎn)甚至變成了優(yōu)點(diǎn)。

綜上分析，選擇區(qū)域性措施與局部措施相結(jié)合的方式，即超前工作面爆破預(yù)裂頂煤和頂?shù)装宓拇胧┙Y(jié)合局部措施采用二氧化碳致裂強(qiáng)制放頂措施。可大幅度提高頂板裂破碎頂煤，直接提高煤炭冒放性，提高回采率。

在禁止在工作面進(jìn)行采用爆破對(duì)硬頂煤進(jìn)行處理之前，我國(guó)大傾角水平分段放頂煤工作面普遍采用工作面架間向上方打眼，爆破弱化頂煤，實(shí)踐證明，除安全性差外，工藝是完成可行的，弱化處理頂煤的效果也很好。采用二氧化碳致裂代替炸藥強(qiáng)制放頂，避免了次生災(zāi)害的發(fā)生。

二氧化碳致裂弱化處理頂煤的技術(shù)，是一項(xiàng)新技術(shù)，通過(guò)不斷的實(shí)踐、改進(jìn)，可以達(dá)到使頂煤及頂板隨采隨冒的目的。

該項(xiàng)技術(shù)可針對(duì)不同的地質(zhì)條件，通過(guò)調(diào)整致裂孔布置、液態(tài)二氧化碳充裝量及泄能片壓力大小等參數(shù)，以達(dá)到處理頂煤和巖層頂?shù)装宓哪康模哂嗅槍?duì)性強(qiáng)，適用范圍廣的特點(diǎn)。作為煤礦安全生產(chǎn)的新技術(shù)極具推廣價(jià)值。

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