淺析放頂煤開(kāi)采存在的問(wèn)題及對(duì)策

1、江西煤炭科技2009年第3期J IAN GXI COAL SCIENCE&TEC HNOLO GY NO132009淺析放頂煤開(kāi)采存在的問(wèn)題及對(duì)策李國(guó)義(鶴崗礦業(yè)集團(tuán)興安煤礦綜采一隊(duì),黑龍江鶴崗154100摘要:分析了綜采放頂采煤開(kāi)采存在的采出率不高、含矸率增加、絕對(duì)瓦斯涌出量增加、空氣中的粉塵濃度增加等問(wèn)題,并提出一些解決方法。關(guān)鍵詞:綜放開(kāi)采;采出率;瓦斯涌出量;粉塵;防治措施中圖分類號(hào):TD823.97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-2572(200903-0080-02Analysis of Existing Problems and Countermeasures in C

2、 aving MethodLi Guoyi(No.1Team of Fully Mechanized Mining,Xingan Colliery,HegangMining Industry Group Co.,Hegang,Heilongjiang,154100Abstract:The paper has made an analysis of existing problems in caving met hod,such as low recovery ratio,in2 creasing tonstein rate,absolute gas discharge volume and d

3、ust concentration,and put forward some solutions.K ey w ords:caving;recovery ratio;gas discharge volume;dust;prevention and control measures綜合機(jī)械放頂煤開(kāi)采是厚煤層及特厚煤層的采煤方法,目前在我國(guó)應(yīng)用日益廣泛。放頂煤開(kāi)采成倍地提高了工作面的產(chǎn)量,但也給工作面增加了一些新的不安全問(wèn)題,如采出率不高,含矸率增加,絕對(duì)瓦斯涌出量增加,空氣中的粉塵濃度增加等。這些不安全因素嚴(yán)重制約放頂煤開(kāi)采的發(fā)展。1綜放開(kāi)采的采出率不高及含矸率增加綜放工作面的煤炭損失大體可分成

4、三部分:放煤工藝造成的損失約占工作面損失的一半或稍多;設(shè)備條件限制(工作面兩端不放煤引起的損失占1/4;工作面設(shè)計(jì)參數(shù)受限或不合理引起的損失占1/4左右。提高工作面采出率應(yīng)從三方面問(wèn)題著手,即:加強(qiáng)放煤理論研究和改善放煤工藝方法,以降低放煤工藝損失;改善工作面設(shè)備及配套方案,減少工作面兩端損失;完善工作面設(shè)計(jì),減少設(shè)計(jì)參數(shù)不合理引起的損失。例如:我礦為了提高采區(qū)采出率,巷道布置采用三進(jìn)一回(見(jiàn)圖1。兩條工藝巷沿頂板掘進(jìn),采用遠(yuǎn)煤壁打眼爆破松動(dòng)法,超前工作面煤壁30m 40m預(yù)爆破,對(duì)頂煤起到預(yù)裂和破碎作用,待開(kāi)采時(shí)又能利用采動(dòng)引起的超前支撐壓力二次破碎頂煤。實(shí)踐表明,頂煤回收率可達(dá)80%以上,

5、含矸率明顯下降 。圖1巷道布置示意圖2綜放工作面絕對(duì)瓦斯量增加我礦大部分厚煤層是含瓦斯煤層,其中少數(shù)煤層瓦斯含量很高。高瓦斯煤層分層開(kāi)采時(shí)瓦斯釋放不均勻,回采第一分層時(shí),下部未采動(dòng)煤中及鄰近層中的瓦斯從采空區(qū)大量涌入一分層工作面回風(fēng)流中,放頂煤開(kāi)采實(shí)現(xiàn)了煤層全厚一次采出,本層煤中瓦斯釋放均勻,相對(duì)瓦斯涌出量比第一分層開(kāi)采時(shí)明顯減少,但綜放工作面的產(chǎn)量一般是明顯大于(往往是1倍至數(shù)倍分層開(kāi)采,回風(fēng)流中瓦斯含量在相同的條件下,其采場(chǎng)瓦斯涌出量比普通綜采大幅度增長(zhǎng),綜放開(kāi)采時(shí)液壓支架后方及上方?jīng)]有風(fēng)流運(yùn)動(dòng),并存有大量有良好釋放瓦斯條件的松散煤。釋放出的瓦斯一部分停留在支架上方(包括放煤口,一部分逐漸

6、積聚在8工作面上隅角,給發(fā)生瓦斯事故留下隱患。例如:鶴崗礦務(wù)局興安礦三水平北18層三區(qū)三段底板層綜放工作面,該工作面及其回風(fēng)道瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超過(guò)1%,在頂煤大面積垮落時(shí),最大達(dá)5%。由于綜放支架結(jié)構(gòu)本身所決定(如圖2所示,B 區(qū)平均風(fēng)速是A 區(qū)的80%,C 區(qū)平均風(fēng)速僅是A 區(qū)的70%。而B(niǎo) 、C 區(qū)分別是斷裂煤壁、放落煤炭及采空區(qū)遺煤瓦斯涌出之地點(diǎn),這樣就形成了低風(fēng)速與高瓦斯量對(duì)應(yīng)區(qū)域,很易形成局部瓦斯深度超限。頂板較穩(wěn)定或易冒落直接頂板厚度較薄的綜放工作面初采時(shí),采空區(qū)上部有可能留有巨大未冒落空穴,上部頂板突然斷落時(shí),空穴中留有的瓦斯將在很短的時(shí)間內(nèi)擠入工作面及回風(fēng)巷,引發(fā)瓦斯爆炸事故。 圖

7、2綜放采場(chǎng)瓦斯涌出空間分布綜放采場(chǎng)瓦斯涌出的空間分布理論和實(shí)踐都表明,綜放采場(chǎng)瓦斯涌出在時(shí)間和空間上都是不均衡的。即在放煤及移架時(shí)瓦斯涌出量較其它生產(chǎn)工序大幅度增加,因?yàn)殡S著頂煤的放出,煤體破碎范圍及由此所釋放的瓦斯量均會(huì)增大。而且根據(jù)鶴崗礦務(wù)局興安礦三水平北18層三區(qū)三段底板層綜放工作面的實(shí)測(cè)結(jié)果,放煤和移架時(shí),采場(chǎng)的瓦斯涌出一般較其它工序大25倍。預(yù)先抽放瓦斯仍然是治理瓦斯最有效的方法。以興安煤礦三水平北18層三區(qū)三段底板層工作面為例,巷道布置采用三進(jìn)一回,對(duì)排除上隅角瓦斯,緩解支架上方瓦斯積聚,分流由采空區(qū)突然涌入工作面的瓦斯都有十分有效的。采用遠(yuǎn)煤壁打眼松動(dòng)爆破,預(yù)裂和破碎頂煤,并再次

8、把煤層瓦斯緩慢釋放出來(lái)。同時(shí)采用局扇抽排尾上上隅角瓦斯。經(jīng)測(cè)工作面在放煤時(shí)瓦斯?jié)舛缺３衷?.6%以下。3粉塵的嚴(yán)重超標(biāo)采煤工作面空氣中粉塵含量及產(chǎn)塵率取決于煤的特性、破煤方法、工作面產(chǎn)量、風(fēng)速大小以及降塵措施的有效性等。擠壓破碎的煤(爆破或切割產(chǎn)塵量較多。實(shí)測(cè)表明,采用低位放煤支架時(shí),放煤產(chǎn)塵率一般要低于截割產(chǎn)塵率。采取相當(dāng)?shù)姆缐m措施后,工作面平均產(chǎn)塵率低于一般綜采工作面。產(chǎn)量不高的綜放工作面,采取適當(dāng)降塵措施后,工作面風(fēng)流中的粉塵含量不高。但綜放工作面的產(chǎn)量高于普通綜采工作面,產(chǎn)塵量相應(yīng)增加,瓦斯也明顯增加,為了沖淡瓦斯,風(fēng)量風(fēng)速一般較大,致使煤塵飛揚(yáng),尤其是高位放煤工作面,主風(fēng)流中粉塵激增

9、,尤其在干燥、難注水煤層的綜放工作面,粉塵含量嚴(yán)重超標(biāo)。與一般綜采工作面相比,綜放工作塵源除了采煤機(jī)切割外,放煤口上是一個(gè)主要產(chǎn)塵源;移支架時(shí)灑落的煤粉也較多,是第三產(chǎn)塵源。在降塵措施方面,采煤機(jī)降塵仍采用傳統(tǒng)的內(nèi)外噴霧系統(tǒng),放煤口使用多噴嘴、支架聯(lián)動(dòng)的噴霧系統(tǒng),架間則采用噴霧水幕截塵但仍不能滿足放頂煤工作面的要求。我國(guó)在噴霧降塵領(lǐng)域有較大進(jìn)展,從技術(shù)上改善了噴霧質(zhì)量。我國(guó)綜放工作面綜合防塵技術(shù)取得了較大進(jìn)展,例如:厚煤層注水抑制粉塵產(chǎn)生技術(shù),采煤機(jī)高壓噴霧及各轉(zhuǎn)載點(diǎn)的噴霧,取得了較好的防塵效果,但與國(guó)際水平相比,我國(guó)綜放工作面防塵技術(shù)及效果的差距都很大,無(wú)論是噴霧降塵技術(shù)還是注水技術(shù),都不能達(dá)到國(guó)家安全技術(shù)有關(guān)規(guī)定要求。4結(jié)語(yǔ)盡管綜采放頂煤工作面開(kāi)采技術(shù)在我國(guó)已取得了長(zhǎng)足發(fā)展,但制約其發(fā)展的因數(shù)還很多,如:回收率和含矸率的矛盾;高產(chǎn)量和高瓦斯、高煤塵的矛盾,設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)能力(尤其老礦不配套,管理水平低等,都妨礙工作面生產(chǎn)能力的提高,因此必須努力突破這些技術(shù)難關(guān),使綜采放頂煤工作面向高產(chǎn)、高效率、高