芻議特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)

唐壽杰

（廣西欽州礦務(wù)局稔子坪煤礦 廣西欽州 535038）

芻議特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)

唐壽杰

（廣西欽州礦務(wù)局稔子坪煤礦 廣西欽州 535038）

自從20世紀(jì)90年代以來，我國相關(guān)技術(shù)人員對特厚煤層的實(shí)際開采技術(shù)進(jìn)行了深入研究，從而形成了基本的開采技術(shù)模式。在我國的采礦工程中，經(jīng)常采用大采高綜放技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，特別是對于特厚煤層的礦物質(zhì)開采，大采高綜放這一開采方法已經(jīng)得到十分廣泛的應(yīng)用。但是隨著我國現(xiàn)階段放煤以及割煤高度的不斷變化，導(dǎo)致采礦工作面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

特厚煤層；大采高綜放開采；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

前言

截止目前，我國煤礦采礦作業(yè)中一共涉及到三種不同的采礦作業(yè)方式，分別是大采高綜采作業(yè)方式與分層綜采作業(yè)方式以及綜采放頂煤開采技術(shù)，其中這三種采礦作業(yè)方式都是針對國內(nèi)特厚煤層開采的技術(shù)方式。與分層開采技術(shù)相比，我國的大采高綜采技術(shù)可以進(jìn)一步緩和采掘關(guān)系以及適當(dāng)降低巷道的掘進(jìn)率，因此具有可簡化采礦作業(yè)過程的優(yōu)點(diǎn)。

1 特厚煤層大采高綜放開采工作面以及地質(zhì)情況分析

本生產(chǎn)礦井為我國廣西地區(qū)某一小型生產(chǎn)煤礦，該礦井的特厚煤層大采高綜放開采工作面為4111工作面，其主要位于本礦區(qū)北翼第四采區(qū)，為四采區(qū)回采Ι-1煤層的第七個區(qū)段，該工作面的實(shí)際進(jìn)風(fēng)巷底板標(biāo)高始終保持在－280～－284m這一范圍內(nèi)，而回風(fēng)巷底板標(biāo)高的標(biāo)準(zhǔn)范圍為－279～－285m。如表1～2分別為該地區(qū)特厚煤層大采高綜放開采工作面以及地質(zhì)情況[1]。

表1 工作面位置及井上下關(guān)系表

表2 煤層情況表

2 特厚煤層大采高綜放開采工作面片幫控制技術(shù)分析

通常而言，在礦井作業(yè)過程中，由于采用大采高綜放開采技術(shù)對特厚煤層進(jìn)行開采掘進(jìn)時，分別在周期來壓階段和非周期來壓階段，隨著采礦作業(yè)技術(shù)的不斷推進(jìn)，該礦井的實(shí)際工作面煤壁片幫率以及煤壁片幫深度都存在很大的變化，因此在對該工作面的特厚煤層采用大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行作業(yè)時，需要對該工作面的煤壁片幫深度以及實(shí)際的分布規(guī)律進(jìn)行科學(xué)分析，從而針對采礦作業(yè)時不同推進(jìn)速度下以及不同采高作業(yè)面、不同端面距離、還有不同來壓階段技術(shù)基礎(chǔ)上的工作面煤壁片幫情況進(jìn)行分析研究。

首先對該工作面不同采高條件下的煤壁水平位移變化情況進(jìn)行數(shù)值模擬分析，通過這一技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，該礦井工作面的煤壁水平移量值隨著煤礦工作面采高的不斷增大在逐漸上升，因此結(jié)合模擬分析的結(jié)果以及相關(guān)規(guī)律，將該工作面的實(shí)際支架護(hù)幫合理高度控制在2.5～3.0m之間的范圍內(nèi)。根據(jù)這一分析結(jié)果，在該煤礦的特厚煤層開采過程中，可以采用安全性較高的伸縮梁結(jié)構(gòu)以及二級護(hù)幫結(jié)構(gòu)、鉸接前梁結(jié)構(gòu)進(jìn)一步避免該工作面煤壁片幫情況出現(xiàn)。同時在研究過程中發(fā)現(xiàn)，礦井作業(yè)的實(shí)際推進(jìn)速度也會對該工作面的煤壁片幫造成一定的影響，因此在實(shí)際的大采高綜放開采過程中，應(yīng)該在作業(yè)現(xiàn)場適當(dāng)加快采礦的推進(jìn)速度，從而不斷縮短煤壁的暴露時間，有效降低煤壁片幫程度。

3 特厚煤層大采高綜放開采高效放煤技術(shù)分析

3.1 高效放煤技術(shù)中要選擇合理的放煤步距

通過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在采用大采高綜放開采技術(shù)對特厚煤層進(jìn)行開采過程中，最為關(guān)鍵的是要選擇科學(xué)的放煤步距，這一技術(shù)對有效降低含矸率以及不斷提高礦物質(zhì)的實(shí)際采出率具有重要的意義。但是需要引起注意的是，放煤的實(shí)際步距太大，會導(dǎo)致頂煤進(jìn)入采空區(qū)，從而造成丟煤的情況。如果放煤的實(shí)際步距過大，就會導(dǎo)致煤層中的矸石進(jìn)入放煤的窗口中，從而嚴(yán)重對煤質(zhì)造成巨大的影響，同時頂煤的實(shí)際厚度也會對放煤的步距造成一定的影響。因此，在大采高綜放開采過程中，應(yīng)該重點(diǎn)對放煤口的中心高度以及實(shí)際長度和采煤機(jī)的截深進(jìn)行綜合考慮，從而在放煤過程中要確保放出范圍中的頂煤能夠得到破碎與松散，一般而言，放煤的實(shí)際步距應(yīng)該在放煤口長度之上，從而有效減少煤矸石混合的情況。

3.2 高效放煤技術(shù)中要選擇合理的放煤方式

一般而言，放煤方式主要是指按照預(yù)定的放煤順序以及放煤的實(shí)際次數(shù)和放煤的總量，沿著該工作面同時開啟一定數(shù)量的放煤口，這一放煤方式按照不同的放煤順序，可以分為間隔放煤法與順序放煤法；按照放煤的實(shí)際次數(shù)又可以將這一方式分為多輪放煤技術(shù)與單輪放煤技術(shù)和雙輪放煤技術(shù)三種不同的放煤方式；與此同時按照放煤口數(shù)量的不同，又可以將該放煤技術(shù)分為多口分段放煤技術(shù)與單口放煤技術(shù)兩種方式；按照每次放煤的實(shí)際含量，又可以將這一放煤技術(shù)分為不等量放煤技術(shù)與等量放煤技術(shù)兩種不同的技術(shù)方式。

但是，在實(shí)際的煤礦特厚煤層大采高綜放開采技術(shù)實(shí)施過程中，由于不等量放煤技術(shù)與等量放煤技術(shù)難以對其進(jìn)行科學(xué)控制，因此在具體的綜采作業(yè)過程中，需要結(jié)合實(shí)際的煤層賦存情況，采用科學(xué)的開采技術(shù)工藝進(jìn)行采掘。就以本文所研究的工作面為例，通過對該工作面的頂煤散體厚度以及相關(guān)的參數(shù)值進(jìn)行模擬分析，從而采用多輪間隔順序放煤技術(shù)以及單輪順序放煤技術(shù)還有單輪間隔放煤技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，最終的實(shí)踐開采結(jié)果表明，采用多輪間隔的放煤技術(shù)進(jìn)行開采可以大大提高綜采的效率，而采用多輪間隔順序放煤技術(shù)以及單輪間隔技術(shù)進(jìn)行放煤，煤層的采出率較低，因此本工程工作面在開采過程中為了能夠不斷提高頂煤的實(shí)際采出率，主要采用多輪順序多口放煤方式進(jìn)行放煤作業(yè)。

3.3 高效放煤技術(shù)中要優(yōu)化高效高采出率放煤機(jī)構(gòu)

在采用大采高綜放開采技術(shù)工藝對該工作面的特厚煤層進(jìn)行開采時，采出率除了會受到放煤步距以及放煤方式的影響外，還會受到液壓放煤支架的重要影響。一般情況下，如果放頂煤支架前是雙連桿，后連桿為單連桿，因此支架的底座中部正好是后連桿，此時后連桿會將支架工的視野遮擋，從而導(dǎo)致煤礦工作面中的支架工在放煤觀察過程中，無法清晰觀察到實(shí)際的放煤效果。另外工作面中的前通道與后通道不暢通，從而使后連桿擋住行人通行與實(shí)際的維修，從而對大采高綜放開采造成一定的影響。

因此，為了避免上述問題出現(xiàn)，需要通過對液壓支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而進(jìn)一步滿足支架的極限位置以及支架的實(shí)際運(yùn)動，提高采出率，如圖1 4111綜掘工作面具體的平面布置結(jié)構(gòu)圖[2]。

圖1 4111綜掘工作面平面布置圖

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段隨著我國經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，已經(jīng)探明的煤炭資源儲量大約有一萬億多噸，其中特厚煤層的實(shí)際儲藏量可以占到總儲藏量的44%，而且煤頂?shù)膶?shí)際出礦率較低，同時礦井工作面的煤壁片幫嚴(yán)重，瓦斯的實(shí)際出涌量較大，這些突出性問題一度導(dǎo)致我國的特厚煤層采礦作業(yè)技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。本文正是在這樣的背景下，重點(diǎn)對我國廣西某一煤礦礦井特厚煤層的大采高綜放開采技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行論述研究，以此提高采礦作業(yè)水平。

[1]王金華.特厚煤層大采高綜放工作面成套裝備關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，09：1～5+28.

[2]王國法，龐義輝，劉俊峰.特厚煤層大采高綜放開采機(jī)采高度的確定與影響[J].煤炭學(xué)報，2012，11：1777～1782.

TD823

A

1004-7344（2016）15-0181-02

2016-4-26

唐壽杰（1986-），男，漢族，廣東廣州人，助理工程師，大專，主要從事煤礦開采技術(shù)管理、分析、編制及工程質(zhì)量監(jiān)督和驗(yàn)收方面工作。