急倾斜煤层水平分段放顶煤技术的研究

作者:赵博生;张存江 刊名:煤炭与化工 上传者:高静

【摘要】为提高矿井采出率和生产效率,以托克逊煤矿为例,通过对伪倾斜柔性掩护支架放顶煤工艺和急倾斜煤层水平分段放顶煤工艺的比较,总结急倾斜煤层水平分段放顶煤工艺的特点和优势,并分析顶板垮落的规律及顶板管理方法,提高矿井生产效率。

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1概况托克逊煤矿位于拜城县城北偏东约40km(直线距离),舒善河以东,喀拉苏河以西,距喀拉苏河约1.5km,属拜城县东矿区最东端。井田中心地理坐标为北纬420610,东经820238。井田内A9、A7、A5三层煤为矿井主要可采煤层,均为中厚煤层。A9为主要可采煤层之一,全矿区均有分布,煤层稳定,结构简单,在井田中部分叉成上下两层煤后又合并成一层煤,平均厚度5.860m。A7煤层在全矿区均有分布,比较稳定,结构简单,但在矿区东部分为两层,以亮煤及暗煤为主,半暗煤次之,平均厚度4.957m。A5煤层为主要可采煤层之一,分布普遍,煤层稳定,结构简单,以亮煤、半暗煤为主,暗煤次之,平均厚度7.743m。目前该矿矿井回采采煤工艺为柔性掩护支架支护顶板,炮采落煤采煤法。2采煤工艺的缺陷柔性掩护炮采采煤工艺是大倾角急倾斜煤层通常使用的采煤工艺,存在以下缺点:由于大多数急倾斜中厚煤层煤层厚度变化大于10%,柔性掩护支架对煤层厚度、倾角等产状变化的适应性较差;工作面单点出煤,限制了各项技术经济指标的进一步提高;在含有夹石的煤层中使用这种方法无法排除矸石,降低了煤质,工作面煤尘大,工作环境较差;工作面拆卸支架,安装支架频繁,职工劳动强度大;柔性支架支护强度低,已发生连接钢丝绳断,支架上仰下斜,造成落架困难;工作面作业环境差,工作空间小,爆破后炮烟不能及时被吹散,导致爆破时CO超标。柔性掩护支架对新疆大多数急倾斜中厚煤层煤层厚度变化适应性差,卡架、漏矸事故较多,严重影响煤矿生产,同时放炮事故及支架刮伤、撞伤事故是该采煤方法存在的重大难题,是煤矿安全生产中较大隐患。因此,新疆大多数煤矿急倾斜中及厚煤层不适宜选用伪倾斜柔性掩护支架采煤方法,探讨适合新疆急倾斜中、厚煤层特点的“安全、适用、高效、经济”的采煤方法是非常必要的。3采煤工艺的选择根据托克逊煤矿煤层条件和开采技术条件,经综合分析,适合该矿煤层开采的有2类采煤方法。3.1走向长壁炮采走向长壁炮采,一次采全厚,伪倾斜柔性掩护支架支护,放炮落煤,工作面煤炭采用搪瓷溜槽自溜运输。柔性掩护支架由型钢和钢丝绳、紧固件构成,顶部铺以钢丝网、木板和荆笆。3.1.1优点(1)可以实现工作面全负压通风。(2)支架材料均为普通材料,容易取得。(3)对技术水平要求相对较低。3.1.2缺点(1)工作面工作空间狭窄,过风断面小,粉尘大,工作面环境差。(2)职工工作量大,工作面每推进1个循环,就要将下部冗余支架拆除,并在工作面上部补充一段,将下部支架拆除和上部组装支架的过程对工人体力要求较高。(3)依赖顶板岩石压力被动移架,可控性差;工作面下部形成锐角,端头管理困难。(4)该采煤方法实际生产效率较低。(5)不能很好的适应煤层厚度的变化。3.1.3矿井的适应性分析(1)柔性掩护支架一般最适应煤层倾角50以上,且厚度在2~4m的煤层。(2)当煤层厚度及倾角变化较大时,柔性掩护支架常常发生底部窜矸、支架失稳、多次发生“翻架”,对职工生命安全造成严重威胁。3.2水平分段放顶煤水平分段放顶煤,该方案采用悬移支架支护,装备整体顶梁组合悬移放顶煤液压支架,分段高10m,开帮高度2.5m,放煤高度7.5m,工作面煤炭采用刮板输送机运输。采用“全负压通风+扩散通风+应急局部通风”风机相结合的通风系统。3.2.1优点(1)与柔性掩护支架相比较工作效率高,工人劳动强度低。(2)工作面支护条件好,安全条件好,工作面环境好。(3)推进速度快,有利于防治采空区煤层自然发火。(4)对煤层厚度变化的适应性强,即使出现断层,也可快速移架,穿过断层区后,正常出煤,利于全矿井均衡生

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