大采高采煤工藝的若干方面闡述

大采高采煤工藝的若干方面闡述由于大采高液壓支架、大功率采煤機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，并伴隨中國(guó)厚煤層的開(kāi)采要求而發(fā)展起來(lái)的新開(kāi)采技術(shù)工藝。大采高工藝主要針對(duì)我國(guó)3～6m厚煤層一次性全采煤礦，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力高、單產(chǎn)大、巷道掘進(jìn)量小且布置簡(jiǎn)單省事、巷道維護(hù)方便、含矸少、瓦斯涌出量少等功能，對(duì)實(shí)現(xiàn)厚煤層集約化生產(chǎn)有重要作用。1大采高采煤技術(shù)現(xiàn)狀分析我國(guó)高效的煤礦開(kāi)采以厚煤層的開(kāi)采為主，產(chǎn)量在46%以上，其開(kāi)采方法主要有兩種，分別為放頂煤開(kāi)采和大采高綜采。放頂煤開(kāi)采方法就是在厚煤層開(kāi)采中采用常規(guī)方法掘進(jìn)，利用礦山上部壓力對(duì)支架的壓力作用加之人工輔助松動(dòng)煤礦方法使支架后方的煤層自然塌落。此方法在6m以上的煤層開(kāi)采中有很好的效果，但后續(xù)運(yùn)輸機(jī)等的問(wèn)題是其受到限制，出現(xiàn)很多技術(shù)難題難以解決。大采高技術(shù)開(kāi)采3～6m的穩(wěn)定厚煤有很好的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)發(fā)展研究的重點(diǎn)方向。其主要開(kāi)采設(shè)備為大功率采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)等。大功率采煤機(jī)，我國(guó)發(fā)展很快。經(jīng)過(guò)十幾年的引進(jìn)消化改良，我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)可以向波蘭、印度、俄羅斯等地出口我國(guó)自產(chǎn)的液壓牽引的采煤機(jī)，而價(jià)格卻只占進(jìn)口的1/2，可保障我國(guó)煤礦設(shè)備的自用。我國(guó)已經(jīng)研制出最先進(jìn)的電牽引采煤機(jī)，其規(guī)格為截高6m以內(nèi)，傾角1°～60°，總功率0.1～2.2百萬(wàn)瓦，電壓為0.66～3.3kV。最近5年的采煤機(jī)中，電牽引型增長(zhǎng)了2倍。2大采高采煤工藝中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施2.1煤壁片幫在裂縫地質(zhì)帶經(jīng)常會(huì)在開(kāi)采工作面推進(jìn)過(guò)程中遇到斷層或上層巖石松軟，可能會(huì)發(fā)生煤壁片幫，大采高工藝對(duì)地質(zhì)更敏感，落差大的斷層發(fā)生煤壁片幫的范圍更大。同時(shí)，煤壁受到新煤柱和老煤柱的疊加壓力影響，其承受力變大，導(dǎo)致煤壁片幫區(qū)較易發(fā)生坍塌，其承受的壓力與坍塌區(qū)成正相關(guān)。再者，開(kāi)采掘進(jìn)過(guò)程中，液壓支架不能有效跟進(jìn)接頂支撐，支柱降低過(guò)快過(guò)大或者操作沒(méi)按流程進(jìn)行，容易發(fā)生煤壁片幫。對(duì)于上述煤壁片幫問(wèn)題，可以從以下三個(gè)方面預(yù)防解決：2.1.1優(yōu)化支柱端頭結(jié)構(gòu)，增加防片幫板。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增加防片幫板時(shí)，發(fā)生片幫事故的幾率為未加時(shí)的三分之一。在采煤機(jī)采煤進(jìn)程中，防片幫板有提前打開(kāi)并在其離開(kāi)后再收起，使采煤機(jī)始終工作在防板之下。2.1.2加大液壓支架的初始支撐力和工作阻力，并在開(kāi)采面經(jīng)過(guò)破碎裂縫帶時(shí)強(qiáng)化煤壁，增加其穩(wěn)固性，優(yōu)化回采技術(shù)和操作工藝。2.1.3工作面的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮殘留煤柱的壓力影響問(wèn)題，并對(duì)推進(jìn)方向要傾斜，朝向采煤壁，杜絕出現(xiàn)仰斜式采掘，注意采煤面的支持保護(hù)技術(shù)和機(jī)電配套方法，嚴(yán)格開(kāi)采界限，防止開(kāi)采過(guò)高出現(xiàn)塌頂。2.2液壓支架的傾倒和滑移液壓支架傾倒和滑移事故隨采高的高度增加而加大，制約著大采高綜合開(kāi)采的生產(chǎn)效率及采高技術(shù)的推廣。大采高由于其傾角活動(dòng)范圍大、自身不穩(wěn)定等特點(diǎn)容易傾倒。研究發(fā)現(xiàn)，傾倒角<10、支架高度5m以內(nèi)容易控制，重心不宜過(guò)高，采高達(dá)到6m時(shí)重心不易超過(guò)3m，這樣才會(huì)增加其穩(wěn)固性。此時(shí)，可以用排頭架加固和中間用千斤頂加固。前者是將頂梁、底座連接千斤頂并組合底座后部連接排頭架的頭架和末架的錨固鏈。錨固鏈固定的各個(gè)千斤頂和移架同步起作用。開(kāi)采面傾角大于100°時(shí)，需要每6m布置一個(gè)與移架和推溜同步運(yùn)作的中間防滑千斤頂。采煤過(guò)程，輸送機(jī)和支架相互支撐遷移，輸送機(jī)下滑的控制對(duì)于支架下滑的控制至關(guān)重要，開(kāi)采傾角較大時(shí)，要上移輸送機(jī)，可有效防止支架的下滑?；夭蛇^(guò)程中，移架必須帶壓操作，控制好3°～5°的迎山角和5°的調(diào)斜角，偽傾斜角在90°。支架的傾倒因素中，支架移動(dòng)順序也對(duì)其傾倒滑移有重要的影響，可以實(shí)行支架整體移動(dòng)，內(nèi)部、組間均由上至下移動(dòng)，可以很好地改善支架移動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性?？刂坪霉ぷ鞫嗣娴拿绊敽兔罕谄瑤涂捎行Х乐怪Ъ艿幕?。3煤層頂板破碎開(kāi)采方法煤層頂板層破碎，支架在進(jìn)刀一次就得裝卸一次，破碎的頂層會(huì)更破碎，同時(shí)會(huì)掉落很多矸石，壓制住支架的前移，而且矸石擠壓供油管路，阻礙液壓壓力的增加。矸石清理困難，需頂層加裝金屬網(wǎng)，減少矸石的塌落。具體方法為：沿傾斜和巷道走向塔方向鋪設(shè)時(shí)，分別長(zhǎng)度為400mm和200mm；雙絲雙扣的魚(yú)鱗式鋪設(shè)要扣成三花型，扣間距200mm左右。同時(shí)，嚴(yán)格控制煤壁片幫情況的發(fā)生，這會(huì)引起大采高的冒頂事故的發(fā)生，實(shí)際開(kāi)采過(guò)程要及時(shí)推進(jìn)速度，減少煤壁片幫，用直徑38mm、長(zhǎng)度1.6～2m的楔形木錨固定煤壁，布置成五花型。同時(shí)，開(kāi)采時(shí)要及時(shí)用支架前探梁和護(hù)幫板對(duì)懸露頂板及煤壁進(jìn)行支撐保護(hù)。采煤高，壓力大，會(huì)出現(xiàn)煤壁片幫、冒頂?shù)仁鹿?。頂板控制中，隨著采煤機(jī)的前移，可以超前移架并伸出探梁來(lái)支撐頂板，但深度較大，煤壁片幫面積大，煤壁疏松，則前探梁和超前移架則不能及時(shí)控制住定板，此時(shí)需要先用超前探板操作，然后再采煤并移動(dòng)支架。4傾斜面采煤技術(shù)措施4.1仰斜面開(kāi)采仰斜開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)大面積煤壁片幫冒頂事故，為避免可能出現(xiàn)的生產(chǎn)事故，必須注意以下過(guò)程：采過(guò)向斜軸立即改為仰斜開(kāi)采，這種做法可以避免液壓支架托煤頂開(kāi)采，相關(guān)設(shè)備立即上移，緊托直接頂采煤高度和開(kāi)采角度嚴(yán)格控制，沿著頂板回采。煤壁用楔形木錨加固，避免出現(xiàn)片幫、冒頂現(xiàn)象等，及時(shí)支頂。出水嚴(yán)重時(shí)，要開(kāi)采水渠，將水集中到一起在水泵排出礦井，并用木垛、木柱等保護(hù)好工作面道眼，保持采空區(qū)水渠的通暢排水性能，保持煤礦的干燥。4.2俯斜面開(kāi)采由于頂板開(kāi)采工作面的泄水及巷道排水不及時(shí)，容易形成俯斜開(kāi)采時(shí)積水嚴(yán)重，造成水煤現(xiàn)象，其采煤高度不宜把握，因此其開(kāi)采過(guò)程排水很關(guān)鍵。一般是平行于巷道開(kāi)鑿排水渠，每隔10m左右設(shè)排水窩，將水經(jīng)水渠聯(lián)絡(luò)眼排至水窩，轉(zhuǎn)載機(jī)后邊砌筑擋水墻；水量多時(shí)，采取分段上行式開(kāi)采。開(kāi)采過(guò)程中，采煤機(jī)開(kāi)采出的煤低板層需平行于煤頂板，采高適當(dāng)控制，采煤機(jī)和輸送機(jī)不要出現(xiàn)上漂下扎的現(xiàn)象。5工作開(kāi)采面長(zhǎng)度的確定工作面長(zhǎng)度增加會(huì)提高采煤產(chǎn)量和效率，減少了采煤機(jī)的準(zhǔn)備和回采輔助進(jìn)刀時(shí)間。工作面長(zhǎng)度的提高可以利于推進(jìn)度的提高，為高產(chǎn)高效的生產(chǎn)提供了先決條件，正常情況設(shè)計(jì)開(kāi)采長(zhǎng)度為200m左右，地質(zhì)條件好的或煤層優(yōu)越的地段可適當(dāng)增加其工作面長(zhǎng)度，為提高輸送機(jī)的工作效率，一般工作面可適當(dāng)增加50～100m左右的推進(jìn)度。工作面的增加和產(chǎn)量并非成正相關(guān)，這導(dǎo)致推進(jìn)度和循環(huán)率降低，動(dòng)力輸送率受到限制，鏈條重量增加，事故率頻發(fā)，反而降低了工作效率和采煤量。工作面的加長(zhǎng)，通風(fēng)設(shè)施不利于維護(hù)，煤礦運(yùn)輸不方便，工作機(jī)器參數(shù)設(shè)定不穩(wěn)定，人工操作失誤率變大，計(jì)算機(jī)優(yōu)化結(jié)果顯示，工作面長(zhǎng)度設(shè)定為220～260m最優(yōu)，年推進(jìn)長(zhǎng)度可達(dá)到2500m。6結(jié)語(yǔ)大采高采煤技術(shù)的運(yùn)用確實(shí)利于我國(guó)煤炭行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，淘汰落后技術(shù)和企業(yè)，但其難點(diǎn)相當(dāng)大，例如大功率的采煤機(jī)、電牽引的動(dòng)力系統(tǒng)以及機(jī)械設(shè)備的大型化重型化等都是制約點(diǎn)。液壓支架的生產(chǎn)研制，我國(guó)已經(jīng)取得了相當(dāng)不錯(cuò)的效果，但信息的采集和液壓輸