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“三极软”特厚煤层综放开采矿山压力研究摘要:本文介绍了朱仙庄矿873工作面三极软(即顶板、煤层和底板均极软)易燃特厚高瓦斯煤层综放开采矿山压力的研究方法和成果,对同类或相近煤层的综放开采提供了一种矿山压力研究的渠道和途径,为淮北矿业集团综放开采关键技术研究在矿山压力方面做出了开创性的贡献。
关键词:三极软(即顶板、煤层和底板均极软)煤层综放开采矿山压力破碎度变形量工作阻力和初撑力1 概况朱仙庄矿8煤层是突出煤层三极软(即顶板、煤层和底板均极软)易燃特厚高瓦斯煤层。
该煤层开采的关键技术有多项,本文仅对综放开采矿山压力研究做简要分析。
1.1 地质及煤层概况873工作面开采标高-276m～-313m,走向长450m,倾斜长140m,煤层倾角为5°～28°,平均8°,煤层厚度8.0m～9.8m,平均8.6m,煤层硬度f≤0.5,一般0.3。
顶板有一层0.2ｍ的伪顶,基本顶6.6m的砂质泥岩和泥岩,底板为1.5m深灰色泥岩,向下10.0m灰色砂质泥岩互层。
该面有两条正断层:落差分别为6.0m和3.5m。
最大水平应力30MPa是垂直应力10MPa的3倍致煤层及顶底板极软。
1.2 工程概况该面两巷均为U29型钢可缩性支架支护,断面4×3.4m;切眼先导硐施工一半后扩宽,3.6m长11#矿用工字钢梁,两帮使用2.6m20mm的半圆木腿支护,每架使用三根外注式单体液压支柱加强支护。
均使用菱形金属网配合塘柴腰帮背顶。
2 工作面支架选型及参数的确定与开采技术2.1 工作面支架选型及参数的确定根据该面煤层“三极软”特点,面上下端头均采用过渡支架。
支架设计考虑到:护顶护帮功能,良好的接顶和受力状态,支架稳定,顶板来压时合理的运移轨迹,稳定的承载能力,平衡顶板压力,放煤空间,顶煤的流动和放出等,确定支架型号为ZF6000/17.5/28。
综合考虑了“三极软”煤层防煤壁片帮和架前冒漏以及通风行人运输和高工阻等诸多方面因素选定:4柱大缸径,支架高度为1.75m～2.8m,采高2.1m～2.4m;支架中心距为1.5m,支架度为1420mm～1590mm;支护强度1.0MPa;计算安全阀开启压力为39MPa,立柱工作阻力1500kN/根,支架工作阻力5931kN～6012kN,支护强度为0.82MPa～1.3MPa,支架初撑力为4603kN～4667kN。
第30卷第3期2008年9月 湘潭师范学院学报(自然科学版)Journal o f X ia ngta n Normal Un iver sity(Natural Science Edition) Vol.30No.3Sep.2008“三软”厚煤层综放工作面矿压规律及支架适应性分析①于海军a ,梁 冰b ,李 刚b(辽宁工程技术大学a.力学与工程学院;b.安全科学与工程学院,辽宁阜新123000)摘 要:通过对轩岗矿区某矿厚煤层综采放顶煤工作面矿压观测分析,得出“三软”厚煤层综采放顶煤开采工作面的矿压显现特征,综合评价其支架的适应性与工作状态,为工作面支架选型提供依据,对同类条件下综放工作面开采具有指导意义。
关键词:“三软”煤层;综放面;矿压规律;支架适应性中图分类号:T D350.1 文献标识码:A 文章编号:1671-0231(2008)03-0039-03综采放顶煤在世界范围内作为一种新的采煤工艺,已有30多年的历史了。
其间国内外学者对其有关的煤岩移动及顶煤破坏规律、采场支承压力分布等问题进行了大量的理论研究与实践,取得了一定的成功。
大量的现场观测和相似模拟等研究表明[1-4],综放面因开采厚度的增加,支承压力范围增大,峰值点离工作面煤壁愈远。
且煤的强度愈低,支承压力分布范围愈大,峰值离煤壁愈远。
陈忠辉博士、谢和平院士和王加臣教授通过数值模拟分析认为[5],支承压力具有明显的分区特征,顶煤的始动点就是支承压力的峰值位置。
支承压力分布范围较广,其峰值位置位于煤壁前方5～7m 处。
吴健教授等通过三维相似模拟和数值模拟研究认为[6],综放面煤体和上覆岩层受到支承压力作用影响而产生压力增加的初始位置是同步的,应力明显增加的趋势也相似。
上覆岩层所形成的大变形梁与开采厚度不成线性关系,工作面顶煤在工作面前方一定位置位于卸压区。
文献[1-4,7-8]总结出综放面开采矿压显现基本规律特征:综放面来压缓和、周期来压不明显、来压步距减小、动载系数不大;综放面支架载荷不大,支架受载并不因开采煤厚的增加而加大,反而减小。
关于“三软”煤层煤质分析及采煤技术应用探讨作者：王红统来源：《中国科技博览》2014年第29期[摘要]本文分析了“三软”复杂煤层的煤质情况，并“三软”煤层的开采技术进行了探讨，以及对放顶煤开采技术的难点和关键点，提出了建议和对策。
[关键词]三软煤层；煤质管理；大坡度采煤；放顶煤中图分类号：TD823.251 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0051-01按照我国煤炭工业的发展规划，到2000年采煤机械化程度将达76%，综合机械化程度将达42%。
要达到这个目标，就必须要扩大综采的适用范围，尤其是在“三软”煤层中使用好综采。
1 三软煤层煤层特征及煤类1.1产于上含煤岩系下部，厚0.15～3.48m，平均0.92m，变化系数0.32，稳定程度指数0.17。
含1～3层夹矸，厚0.02～1.36m，岩性为泥岩、炭质泥岩，存在分支现象。
属较稳定、结构较复杂煤层。
呈灰黑-黑色，条痕棕褐、黑灰色，粉沫状、碎块，性脆，具玻璃-似金属光泽。
条带状结构，层状构造，断口呈阶梯状、参差状，内生解理较发育，见团块状、星点状黄铁矿。
以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤和丝炭条带，为半亮型煤。
1.2煤的显微组分含有机组分和无机组分，有机组分51.60%～67.93%，平均60.93%，无机组分32.40%～48.40%，平均39.07%，属微硫化物质煤。
镜煤最大反射率（R0max%）在1.31%～1.35%，平均1.33%，变质程度属烟煤Ⅳ阶段。
煤类以瘦煤为主，含少量的焦煤和无烟煤3号。
1.3煤质分析中水分、灰分、挥发分及固定碳项目，统称为工业分析，它们是煤质分析常规项目，反映最基本的煤质特征，发热量是评价煤炭质量的重要指标。
以空气干燥基水分（Mad）、干燥基灰分（Ad）、干燥基固定碳（FC，d）、干燥无灰基挥发分（Vdaf）及干燥基高位发热量（Qgr，d）来表征。
2 “三软”大倾角煤层对工作面生产的影响2.1“三软”煤层条件下，由于煤体强度低，在工作面紧靠顶梁面和梁端的顶煤较破碎，易产生013～015m的端面冒顶。
“三软”厚煤层综采放顶煤技术与一次采全高技术效果比较分析随着煤炭资源的逐渐减少和社会对环境保护的要求越来越高，传统的煤炭开采方式已经不能满足目前的发展需求。
因此，针对不同煤层的特点，煤炭行业不断地探索新的开采方式和技术，以提高煤炭开采的效率和安全性。
在这些新技术中，“三软”厚煤层综采放顶煤技术和一次采全高技术是目前比较有代表性的两种技术。
本文将分析这两种技术的优缺点，并比较它们的效果。
一、“三软”厚煤层综采放顶煤技术“三软”厚煤层指的是地质结构相对松散，煤岩浸润度高，煤体强度差的煤层。
综采放顶煤技术是指在采煤的同时，将煤层上部的顶煤全部放下来采出。
这种技术在“三软”厚煤层中应用广泛，并且取得了不错的效果。
采用“三软”厚煤层综采放顶煤技术的优点主要有以下几个方面：1.降低成本传统的采煤方法会使得很多煤炭资源无法开采，而“三软”煤层的资源利用率很高。
此外，综采放顶煤技术可以避免顶板塌落造成的人员伤亡和设备损坏，减少采煤成本。
2.提高生产效率传统采煤方法只能单面采煤，效率较低。
而综采放顶煤技术可以实现双面采煤，减少了时间和人力成本。
此外，该技术还可以使得煤层的开采有更大的自由度，开采率得到了进一步提升。
3.保护环境传统采煤方法会对环境造成严重的破坏，而综采放顶煤技术可以降低其对环境的影响。
尤其是在山区地区，避免了传统采煤对环境造成的大面积破坏，符合现代社会对绿色环保的要求。
二、一次采全高技术一次采全高技术指的是在煤层的开采中，只采取单一体高的煤层，将煤层的厚度一次性全部开采出来，同样也是针对“三软”煤层的一种采煤技术。
采用一次采全高技术的优点主要有以下几个方面：1.减少采煤次数采用一次采全高技术，可以将煤层一次性采取，减少了采煤次数，降低了煤炭开采成本。
2.提高采煤效率该技术的采煤效率高，一次性可以开采高厚煤层，提高了采煤效率和生产效益。
3.降低风险一次采全高技术可以避免采煤中的坍塌等风险，提高了煤炭采矿安全性。
1161 工作面概况7222工作面为界沟矿井东翼采区72煤第一个回采面。
其上方为7221工作面及第四系防水煤柱，其下方为7223设计工作面。
左为采区上方保护煤柱，右为井田边界与采区边界界沟断层和界沟断层防水煤柱。
煤层厚度3.5～7.0m，平均厚4.2m，倾角为4°～20°，平均10°。
走向长1174～1245m，平均1209.5m；倾向长171.8～180.3m，平均176m。
7222工作面采面标高在－415～－345m之间。
工作面地面标高+26.8m；直接顶板为泥岩，厚度4～8m；直接底为泥岩，厚度1.0m。
该工作面为单斜构造，163°～219°∠4°～20°，局部存在褶曲，小断层构造发育。
根据三维勘探和上、下顺揭露有13条断层，将不同程度地影响工作面回采。
2 巷道布置及支护方案工作面上顺为回风顺槽，巷道采用锚杆锚索联合支护（矩形断面），顶部锚杆布置6根φ22×2200m m 的全螺纹钢锚杆，加铁托盘，配合12＃长度为4100mm的槽钢梁，槽钢梁上方覆盖一层菱形金属网支护顶板，正常断面锚杆间排距为700×700mm；利用6根ф17.8×6400mm的锚索锚入直接顶，锚索间排距700mm。
左帮采用规格φ22×2200mm的全螺纹刚锚杆配合180×105×8mm 的金属托盘支护。
上覆3300×180×3m m 的钢带加塑钢网支护帮部；当顶板伪顶发育、遇断层时并岩性较差，采用工字钢棚配合以上支护方式支护巷道。
巷道净宽4m，净高3.65m，净断面积 14.6m 2。
工作面下为运输顺槽，巷道采用锚杆锚索联合支护（矩形断面），顶部锚杆布置6根φ22×2200mm的全螺纹钢锚杆，加铁托盘，配合12＃长度为4000mm和长度为1200mm两种槽钢梁交替搭接使用，槽钢梁上方覆盖一层菱形金属网支护顶板，正常断面锚杆间排距为700×700mm；利用5根φ17.8×6400mm的锚索锚入直接顶，锚索间排距700mm。
左帮采用规格ф22×2200mm的全螺纹钢锚杆配合180×105×8mm的金属托盘支护。
上覆3300×180×3mm的钢带加塑钢网支护帮部；当顶板伪顶发育、遇断层时并岩性较差，采用工字钢棚配合以上支护方式支护巷道。
巷道净宽4.6m，净高3.65m，净断面积16.79m 2。
3 回采工艺采用走向长壁后退式采煤法，沿底板回采，全部垮落法处理采空区。
界沟煤矿“三软”煤层综放开采研究王 朋 吴 涛（淮北市濉溪县五沟镇界沟煤矿技术科，安徽 淮北 235000）摘要：“三软”煤层综放开采时，围岩变形量大，在生产过程中，设备易出现上窜下滑，端面煤岩易出现片帮、冒顶现象。
针对回采过程中出现的技术难题，从回采巷道布置与支护方式、回采工艺、煤岩活动规律、设备稳定性控制等方面进行分析研究，确保了“三软”煤层综放开采的高效生产。
关键词：“三软”煤层；综放开采；巷道布置；回采工艺中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0116-032012年第28期（总第235期）NO.28.2012（CumulativetyNO.235）3.1 采煤工艺及顺序工作面采用MG400/980型电牵引采煤机割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤装余煤→SGZ-1000/1050型工作面可弯曲刮板运输机运煤→ZY10000-26/55型液压支架支护顶板。
工作面完成割煤、移架、推移运输机、拉转载机、端头回柱放顶（拉移端头支架）为一个循环。
当工作面顶板破碎、片帮超过规定时，采区带压擦顶移架或移超前架。
3.2 进刀方式正常情况下，采煤机以适宜速度向上（下）割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，并根据工作面坡度变化及时调整滚筒位置防止丢煤，找平工作面。
顶板破碎时，为了控制顶板垮落时严重下滑，增加支架的压力，提高支架的稳定性，进刀方式改为中部斜切进刀，分段下行割煤，上行返空刀（清理浮煤）。
3.3 移架方式由于在支架上方顶煤运移速度大，顶煤的变形量大，形成松动膨胀层，给控制顶煤稳定、防止支架间漏顶增加了难度，并且支架的每次循环前移都将加剧一定范围顶煤的破碎，促使顶煤向松散体发展，极易造成漏顶，所以在移架上采取带压擦顶移架，尽可能保持顶煤的完整性，减少顶煤的过度破碎。
移架时，控制顶梁下降量小于200mm，支架初撑力不得低于24MPa。
3.4 放煤工艺采用一采一放双轮间隔等量放煤，两个放煤工相距5架，第一个人放奇数架，每次放出顶煤的1/2，另一个人放偶数架，每次放出顶煤的1/2，循环两次，放完顶煤。
放顶煤时，不得一次将尾梁收回最大角度，且放煤过程中要互相配合，尽量不让或少让顶煤流出刮板输送机之外。
当有大块煤卡在放煤口时，则反复动作尾梁，使大块煤破碎；当发现矸石时，及时将伸缩板伸出，防止矸石混入煤中，严格执行“见矸关窗”的原则。
靠近端部的放顶煤工要根据后部输送机上的煤量适当控制放煤量。
4 回采过程中遇到的难题及解决办法4.1 漏顶、片帮处理措施工作面回采前期出现了顶板大面积漏顶、片帮。
针对漏顶问题，采取工作面做超前支护，再推进的方案；针对片帮问题，采取注马丽散局部加固，滞后一段时间后短臂注水，加强煤体板结，降低煤尘等。
4.2 支架稳定性控制措施在拉架过程中，会出现支架下滑，咬架间隙不均匀，支架支撑力不均匀，后部刮板输送机整体下滑、飘起，前部刮板输送机扎不下去等问题。
针对设备下滑问题，采取端头架与下端头煤帮之间用不少于4根单体做戗柱防止支架下滑，戗柱初撑力要保证6～8MPa；端头架与上部支架之间用链条连接牢固；利用支架安装的防倒、防滑装置或侧护板千斤顶、调底座等在移架过程中进行调整，防止支架下滑。
处理咬架、倒架、失稳、前后错落、蹬空或压死等情况时，由班（队）长统一指挥，禁止架下来往行人，调架时，支柱或千斤顶必须生根合理牢固，供液及移架采取远方操作。
支架移完后，要用侧护板协调好架间距，待升起支架后及时打紧伸缩梁挑起尾梁、伸出插板，并将操作手把回到零位。
4.3 两巷端头支护与替棚措施如果因工作面增长原因需要采取端头支护时，支护地段采用单体配合交接顶梁支护；当运输机机头或机尾伸出支架超过0.5m时，必须在其下方架设4.2m长的“π”型钢棚支护顶板，“π”型钢棚必须成对使用，一梁三柱，交替迈步前移，端头支护第一棚与支架间距不大于0.3m。
巷道超高时，应在支架上方用木料接实顶板。
4.4 降尘措施两巷、皮带机道及其他巷道每隔50m安设一个三通阀门，两巷距工作面30m内安设净化水幕各一组并安装三通防尘喷雾。
工作面煤机有完好的内外喷雾，内喷雾压力不小于2MPa，外喷雾压力不小于1.5MPa。
煤机出水口装有压力表，工作面回采期间必须配有清水泵，并与煤机实现联动。
工作面每架架前有移架喷雾，移架喷雾实现自动化。
5 结语回采期间，顺槽巷道围岩变形呈现明显的阶段性，与U型钢棚支护相比，采用锚网索支护，巷道底鼓量明显减少，收到了良好的围岩控制效果；工117118随着科学技术的高速发展，我国已对传统采煤技术进行了一定的改进，重点煤矿项目已经逐步朝着矿井大型化，瓦斯监测、采煤、运输、提升自动化，排放污染物无害化，绿色开采等方向发展。
但是就采煤技术来说，在未来很长一段时间里，仍然将遵循着原有的采煤原理持续进行。
因此，在原有基础上，进一步发展现代化的煤炭开采技术仍然是关键。
1 井下采煤技术研究1.1 综采综采技术，即综合机械化煤炭开采技术，就是在采煤工作面中均将机械化的连续作业实现于所有生产工序之中的煤炭开采工艺技术系统。
综采技术使劳动强度大幅度下降，并使单产及安全性得到一定的提高。
其主要工序包括：1.1.1 割煤。
其中包括装煤与破煤。
在此工序中所使用到的采煤机械包括刨煤机与滚筒式采煤机，后者又能分为双滚筒与单滚筒两种。
双滚筒采煤机由于其可调性而适用于煤层顶底板起伏、采高变化的条件下，一般利用前滚筒负责割顶煤，而后滚筒则割底煤，同时利用滚筒与螺旋叶片的抛掷作用，将煤向刮板输送机内直接装入。
在割煤方式上，则包括单向与双向两类，前者多用于综采面倾角较大、顶板稳定性差的情况下，而后者则适用于综采面倾角较缓且煤层赋存稳定的情况下。
与其相较而言，刨煤机的优点则在于无人操作、自我控制、便于检修与管理、造价低、结构简单等，尤其井下采煤技术探讨及采煤工艺分析王林堂（山西省交口县水头镇政府煤管站，山西 吕梁 032400）摘要：作为世界煤炭资源大国之一，煤炭资源为我国经济的快速发展提供了关键的基础条件。
我国自20世纪60年代开始自行研制采煤设备以来，采煤工业机械化程度已经有了大幅度的提升，时至今日，我国国有重点煤矿的采煤机械化已超过80%，原煤产量也逐年增加，为我国的持续发展打下了坚实的基础。
文章通过对井下采煤技术的分析与研究，提出了在各类实际情况下的采煤工艺选择方法。
关键词：井下采煤技术；采煤工艺；综采；普采；炮采；连采中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0118-032012年第28期（总第235期）NO.28.2012（CumulativetyNO.235）地质矿产Geology Resources and Mines作面采用中部斜切进刀，从下而上带压擦顶移架，严格控制顶梁下降量，降低了端头顶板的破碎，保证了顶煤的完整性，并结合注马丽散、做超前等技术措施，有效地控制端面围岩的稳定性；采用下行割煤、上行返空刀清理浮煤的割煤方式，通过工作面调伪斜布置、增设防倒防滑装置等，提高了工作面设备的稳定性；通过在工作面支架上增设覆压扑尘器，煤层注水，布置双层防护网等安全防护措施，有效地改善了工作面工人作业环境。
作者简介：王朋（1983-），男，安徽宿州人，淮北市濉溪县五沟镇界沟煤矿技术科采矿助理工程师，研究方向：煤矿生产技术；吴涛（1984-），男，安徽淮南人，淮北市濉溪县五沟镇界沟煤矿技术科采矿助理工程师，研究方向：煤矿生产技术。
（责任编辑：周 琼）。
