岩浆岩下轻放回采技术

2005/12/15 10:31:38

史　伟
(淮北矿业集团石台煤矿)
摘　要: 轻型液压支架综采放顶煤工艺, 在岩浆岩侵蚀较严重、伴生天然焦煤层的成功运用, 取得了较好的安全经济效益, 对同一采区工作面的开采提供可靠的技术依据和经验。
关键词: 岩浆岩; 轻放工艺; 回采技术
中图分类号: TD82319　　文献标识码:B　　文章编号: 100925683 (2005) 0720034202
　　轻型液压支架综采放顶煤新工艺在淮北矿区近几年才开始推广运用。石台煤矿是年生产能力为120 万t的单一煤层矿井, 3 个开采水平(一水平接近枯竭, 二水平为主采, 三水平正在开拓准备) , 3 个主采区(北四、南五、Ê1 ) , 为了提高效益, 石台煤矿在Ê1 采区23113 (4) 工作面成功运用轻型液压支架综采放顶煤新工艺。
1　23113 (4) 工作面开采技术条件
1. 1　地质概况
23113 (4) 工作面为走向长壁, 位于矿井南部二水平Ê
1 采区, 工作面标高为- 356～ - 386m , 走向长为1 150m , 工作面长为156m , 煤厚为0. 8～ 4. 1/3. 1m , 煤层倾角6～ 18°/14°, 煤层f 为1. 0, 煤层赋存稳定, 结构简单, 受岩浆岩侵蚀较严重, 局部煤厚仅为0. 8m , 同时伴生天然焦(厚0. 5～ 1. 1m ) , 对回采稍有影响。
煤层顶板为二类稳定, 直接顶为泥粉砂岩, 局部为中粒砂岩, 厚2. 3～ 13m , 老顶为中粒砂岩, 厚10m; 直接底为泥岩, 厚2. 15～ 4. 2m , 老底为砂岩,厚14m。煤层瓦斯相对涌出量为12. 5m 3öt , 属高瓦斯工作面。
1. 2　采煤方法及回采工艺
(1) 采煤方法。采用后退式走向长壁轻型液压支架综采放顶煤开采。
(2) 回采工艺。割煤→伸前伸缩梁→移架→推前溜→放顶煤→拉后溜→割煤(二刀) ; 超前支护。移架→割煤→伸前伸缩梁→推前溜→移架→拉后溜→放顶煤。
(3) 进刀方式。端头斜切进刀, 煤机双向割煤,往返进两刀, 割煤步距为600mm。
(4) 作业方式。两班半采煤半班准备, 即夜、早、中班采煤, 中班半班检修。
2　轻放技术参数分析
2. 1　采放比
由于该面煤层厚度为0. 8～ 4. 1m ö 3. 1m , 而液压支架高度为1. 6～ 2. 4m。若采高偏大, 则采放比偏小; 若采高偏小, 支架活柱的伸出量偏小, 尾梁与后溜的高度偏低, 易刮断胶管, 影响正常放煤和生产。因此, 确定工作面采高2. 0～ 2. 1m , 放煤厚度1. 1～2. 0m , 采放比为1∶0. 5～ 1∶1。
2. 2　放煤步距及放煤工艺
合理的放煤步距是提高煤炭回收率、降低含矸率的重要因素。尾梁长800mm , 插板伸缩量为400mm , 放煤口水平长度为600mm , 煤机进刀为600mm , 移架步距为600mm , 结合煤层普氏系数和放煤厚度, 根据放煤步距与截深、移架步距一致的原则, 确定放煤步距为600mm , 即割一刀放一次顶煤。工作面煤层厚度不均匀。为提高资源回收率, 在不超过机巷运输能力的前提下, 保证后溜与前溜煤量, 保证工作面灰分小于规定指标, 加快工作面的推进度, 提高单产量, 放煤时采用单口单轮顺序, 滞后煤机30m。
3　矿压显现规律分析
该工作面是石台煤矿首次上机采, 而且岩浆岩侵蚀较严重, 为此在该面拟定了矿压观测设计方案:在机头机尾每3 架及中段每5 架的支架前后立柱,各安装一块SY260 型抗冲击测压表。在设计中工作面均匀布10 个测点, 随工作面推进, 不间断观测支架的初撑力、工作阻力、末阻力、顶底板移近量、煤壁片帮、支架工作状态等, 分析出初次来压和周期来压
步距。经实测结果, 初次来压步距为22. 8～ 24m , 平均23. 4m , 周期来压步距为12～ 14. 4m , 液压支架的初撑力为24～ 30M Pa, 工作阻力为28～ 40M Pa, 周期来压时支架压力急剧增大, 由24～ 28 增大到32～ 40M Pa, 但支架顶梁来压强度能满足安全生产的需要。
4　新工艺的特点及效益
(1) 顶板管理。ZF2400216ö24ZA 液压支架无护帮板, 只有前伸缩梁, 伸出量为630mm , 中心距1250mm , 最大控顶距为3 480mm , 最小控顶距为2 880mm , 有利于顶板管理。对破碎顶板易片帮部位, 采取超前支护回采工艺; 对顶板稳定性好, 煤体硬度大的部位, 采用及时支护回采工艺。
(2) 采煤工作面质量保障及监控技术。采煤工作面工程质量的优劣是影响产效的一个重要因素,坚持质量为本、初撑力第一的观念, 对工作面的顶板支护质量建立全员、全过程、全方位的质量保证体系, 确保监控工作落到实处, 保证工作面“三直两平一净两畅通”的标准化。
(3) 瓦斯治理技术。该工作面为高瓦斯面, 在炮采时采取向煤体打顺层孔, 进行采前预抽瓦斯。由于轻放开采循环快、煤量大、瓦斯涌出量大, 预抽不能满足生产需要, 为此在风巷实施高位钻孔, 即采用在回风巷下帮煤体每隔80m 布置一个钻机窝, 向老塘打钻, 抽放老塘瓦斯, 增大工作面配风为1 100m 3öm in, 上隅角超前收成弧形, 安小风压局扇, 挂风幛等措施, 控制了工作面瓦斯超限现象, 确保了安全生产。
(4) 通过控制采高, 防止支架超高失稳出现倒架歪架等现象, 防止偏低压死支架或损坏后溜等机械设备, 确保工作面正常循环和安全生产。
( 5) 设计合理, 跨上山回采, 减少搬移次数, 节约了搬移时间及人力、物力、财力的投入。该面最高日产达2 800t, 最高月产达6. 4万t, 是石台煤矿炮采工作面的3 倍, 经济效益显著。
5　轻放工艺的优点及存在的问题
5. 1　轻放工艺的优点
(1) 支架顶梁前伸缩梁630mm , 有利于控制顶煤破碎、片帮。
(2) 支架整体顶梁结构, 顶梁、尾梁均设有侧护板, 实现了全封闭。
(3) 支架工作阻力、支护强度满足开采的需要。
(4) 支架较轻, 易调整。
(5) 配套设备小型灵活, 拆装方便利于搬移, 搬移时间较短, 提高了设备利用率。
(6) 该工艺适应煤层厚度1. 8m 以上、倾角25°以下的工作面。
5. 2　存在的问题
(1) 采煤机对煤体强度要求较低, 功率较小, 遇断层或岩浆岩侵蚀较严重天然焦等, 煤机不能截割运行, 同时易甩截齿, 必须结合打眼放炮。
(2) 采煤机的牵引易出事故, 倾角大于25°时牵引困难。
(3) 俯采角度大于15°时, 易丢底煤。

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