放顶煤开采技术研究
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放顶煤开采技术措施随着我国煤炭资源的日益消耗和需求的增大,对采煤技术的要求也越来越高。
在煤炭采掘过程中,放顶煤是一个被广泛采用的技术,在提高煤炭回收率、保护地面建筑和环境、降低采煤安全事故等方面有着广泛的应用。
那么,放顶煤开采技术措施有哪些呢?一、顶板支护技术顶板支护技术在放顶煤过程中是非常关键的一环,其作用是为采煤机工作面提供保护,防止盖岩、地裂等顶板事故的发生。
这种技术的具体实施方式包括油压支架、钢拱架和钢筋网等,其中油压支架是目前应用最广泛的一种。
在实际操作中,顶板支护技术需要结合不同地质结构、顶板条件、采煤工艺等因素来进行选择和调整。
对于较坚硬的顶板,可以采用油压支架和钢拱架加强支护;对于较软的顶板,则需要采用钢筋网等加固措施来保障采煤面的安全稳定。
二、顶板注浆技术顶板注浆技术指的是利用水泥浆或环氧树脂等材料对采煤后的顶板进行胶结加固的一种方法,其目的是提高顶板的强度和稳定性,防止采空区域坍塌、下沉和裂缝等事故的发生。
在实施顶板注浆技术时,需要注意选择适当的注浆材料和浆液比例,以及合理的注浆厚度和注浆点距离等参数。
同时,注浆前应首先清理顶板、结合实际情况确定注浆区域,并严格控制注浆进度和饱和度,以确保注浆质量和效果。
三、采煤机工作面布置放顶煤开采中,采煤机工作面的合理布置也是非常重要的一环。
采煤机工作面的布置应根据煤层厚度、倾角、顶板稳定程度等建立科学合理的采煤工艺方案,降低煤矸石产生率和能耗,提高煤炭回收率和经济效益。
采煤机工作面布置时需要考虑主攻方向、煤柱残留厚度、支护密度等因素,合理选取布置位置,以便最大限度利用采煤机的工作效能,同时避开顶板破坏的区域,保障采煤安全和效率。
四、压力管法技术压力管法技术是一种常用的采煤方法,其采煤工艺是先预留好顶板间隔,然后在采煤面上方的顶板处打孔,将水泥浆从孔口注入,使其通过孔洞流向采煤面,在顶板和煤层之间形成一条自承式支承体。
这种方法可以保障顶板的稳定和盖岩不落,避免顶板事故的发生。
厚煤层放顶煤开采技术的实践应用厚煤层是煤炭资源开发中的重要资源,但其开采过程中存在着诸多困难和挑战。
放顶煤开采技术是一种常用的开采方法,能够有效地提高煤炭资源的开采率和安全生产水平。
本文将深入探讨厚煤层放顶煤开采技术的实践应用。
一、厚煤层放顶煤开采技术概述放顶煤开采是指在采煤工作面上部留有一定的煤柱,并在地表上开展采空区上覆压力垫采的一种采煤方法。
这种方法可以避免采空区塌陷对地表的影响,有助于提高采煤效率和减轻对环境的影响。
在厚煤层开采中,放顶煤技术被广泛应用,其实践应用非常重要。
1. 选煤地质勘察在厚煤层开采前,首先需要进行矿区的地质勘察,以充分了解煤层的分布情况、煤体的性质和煤层的构造等信息。
通过地质勘察,可以为后续的放顶煤开采提供准确的地质信息基础,为合理规划开采方案提供重要参考依据。
2. 采空区管理在放顶煤开采过程中,采空区管理是至关重要的一环。
充分利用采空区空间,合理规划采煤工作面和煤柱的尺寸,防止采空区在顶板形成大面积塌陷,是保障放顶煤开采顺利进行的关键。
要加强对采空区的监控和治理,确保采空区的安全稳定。
3. 顶板控制技术在厚煤层放顶煤开采中,顶板控制技术是一个关键环节。
通过合理的支护措施和顶板加固,可以有效防止顶板失稳和顶板冒落的情况发生,保障矿井运行的安全性。
还可以利用预应力锚杆、预应力锚索等技术手段,提高顶板的承载能力和稳定性。
4. 安全生产管理在厚煤层放顶煤开采过程中,安全生产管理是非常重要的一环。
矿井企业要严格执行国家安全生产标准,加强矿井安全管理,建立健全的安全生产制度,加强对职工的安全教育培训,提高安全意识和应急处置能力,确保生产过程的安全稳定。
5. 技术装备应用在厚煤层放顶煤开采中,应用先进的技术装备是提高开采效率和保障矿井安全的重要手段。
采用大型开采设备和先进的煤矿掘进技术,可以提高采煤速度和层高利用率,减少工人的劳动强度,降低矿井的生产成本。
通过对厚煤层放顶煤开采技术的实践应用,取得了良好的应用效果。
放顶煤采煤工艺研究作者:王吉民来源:《中国科技博览》2013年第13期中图分类号:TD823 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)13-0063-01一、放顶煤综采主要工艺过程由于中、低位放顶煤优点宰出,使用广泛,是放顶煤开采的主要方向。
一次采全厚放顶煤开采的综采工艺过程和工序如下:(一)采煤机割煤放顶煤综采工作面一般采用双滚筒采煤机沿工作面全长截割煤体,工作面两端采用斜切进刀方式。
截深一般为0.6~0.8m,采高2.4~2.8m。
采煤机落煤由滚筒螺旋叶片、挡煤板及前输送机铲煤板相互配合,装入前输送机运出工作面。
当煤层倾角较大时,为防止开采设备下滑,可采用单向割煤。
一般采用由上向下的进行割煤和前移支架,到端头后反向上行进行装煤和推移运输机。
(二)移架综放工作面一般多采用及时支护方式维护端面顶煤的稳定性。
放顶煤液压支架均设计有伸缩前探梁和护帮板。
在采煤机割煤后,立即伸出伸缩前探梁支护新暴露顶煤。
采煤机通过后,及时移架,同时收回伸缩前梁,并用护帮板护住煤壁。
(三)推移前部输送机移架后,即可移置前输送机。
若采用一次推移到位,可以在距采煤机约15m处逐节一次完成输送机的推移。
若采用多架协调操作,分段移输送机,可在采煤机后5m左右开始推移输送机,每次推移不超过300mm,分2~3次将输送机全部移近煤壁,并保证前输送机弯曲段不小于15m,推移后的输送机呈直线状,不得出现急弯。
(四)移后输送机在拉架和移置前输送机后,操作移后输送机的专用千斤顶,将后输送机移到规定位置。
操作时要注意邻架和溜槽的连接部位,防止错槽和掉链等事故。
(五)放顶煤放顶煤为综放开采的关键工序,一般要根据架型、放煤口位置及几何尺寸、顶煤厚度及破碎状况,合理确定放顶煤的步距与作业方式。
一般情况下采用“两采一放”或“三采一放”,即采煤机割两刀或三刀放一次顶煤。
顶煤的放出顺序,可以从工作面一端开始,顺序逐架依次放煤,如果顶煤较厚,也可以隔架轮换或2~3架一组,隔组轮换放煤。
放顶煤技术放顶煤技术是一种在矿井开采过程中用来降低矿井顶板压力的方法。
在煤矿开采过程中,由于煤炭的开采,矿井顶板会受到压力的影响,如果不采取适当的措施,会导致矿井顶板的塌方,给矿工的安全带来严重的威胁。
放顶煤技术通过合理安排支架的位置和采煤的顺序,有效地减少了矿井顶板的压力,保障了矿工的安全。
放顶煤技术的核心是通过合理安排支架的位置。
在矿井的开采过程中,支架是用来支撑矿井顶板的重要设备。
传统的支架布置方式是按照固定的规则进行布置,但这种方式往往无法适应不同矿井地质条件的变化。
因此,放顶煤技术提出了一种新的支架布置方式,即根据矿井地质条件和煤层厚度合理选择支架的位置,使支架能够承受最大的压力。
在放顶煤技术中,还要合理安排采煤的顺序。
采煤是导致矿井顶板压力增加的主要原因之一,因此合理安排采煤的顺序对于降低矿井顶板压力至关重要。
放顶煤技术通过分析煤层的结构和性质,确定最佳的采煤顺序,使矿井顶板的压力得到最大限度的缓解。
放顶煤技术的应用可以有效减少矿井顶板的压力,提高矿工的安全性。
通过合理布置支架和安排采煤顺序,可以使煤矿开采过程中的顶板压力保持在安全范围内,避免矿井顶板的塌方事故的发生。
同时,放顶煤技术还能提高采煤效率,减少煤炭的损失,对于煤矿的经济效益也具有积极的意义。
然而,放顶煤技术也存在一些挑战和问题。
首先,放顶煤技术需要对矿井地质条件进行详细的调查和分析,需要大量的工作量和时间。
其次,放顶煤技术需要对支架进行合理的布置和调整,需要矿工具备一定的技术和经验。
此外,放顶煤技术在实施过程中可能会遇到一些困难,如支架的移动困难、采煤顺序的调整等。
为了克服这些问题,研究人员和工程师们正在不断努力改进和创新放顶煤技术。
他们通过引入先进的测量设备和技术,提高矿井地质条件的调查和分析的准确性;通过研发新型的支架和采煤设备,提高放顶煤技术的可行性和适用性;通过培训和技术指导,提高矿工的技术水平和安全意识。
放顶煤技术是一种重要的矿井安全技术,对于保障矿工的安全和提高煤矿的经济效益具有重要意义。
放顶煤开采技术研究
摘要:韩王矿属于煤与瓦斯相对比较突出的矿井,通过采用放顶煤开采方式进行作业,具有较好的优越性。
本文通过对韩王矿23032工作面采用放顶煤开采进行概述,并详细阐述放顶煤开采的优势,尽管23032工作面的放顶煤开采在试验阶段,但成果丰硕,给韩王矿乃至类似矿井的工作面开采提供了技术资料和成熟的经验。
关键词:韩王矿放顶煤开采创新
放顶煤开采技术主要是提高放顶煤的开采的资源采出率技术,它包括放顶煤开采设计,放顶煤支架选型,放顶煤工艺参数确定,放顶煤初采与收尾方法,区段平巷布置及煤柱尺寸确定,沿空掘巷和沿空留巷技术等。
韩王矿属于煤与瓦斯都比较突出的矿井,针对煤与瓦斯突出矿井,在开采顶分层工作面以后,相当于开采了解放层,再对煤层进行突出区域验证,不具有突出性以后,采用放顶煤开采,具有较好的优越性。
当前开采地区主要集中在轨道煤柱和残采地区,顶分层开采后,经区域验证已消突。
韩王矿开采的二1煤层平均厚度6.0m(4.8m-6.5m),煤层上部0.3m-0.8m、下部0.6m-0.8m 为酥煤,中部4.4m-5.1m为硬块炭,不易垮落,煤层顶板21、23、25地区为厚层状砂岩,坚硬及不易垮落。
1 韩王矿23032工作面采用放顶煤开采的概述
1.1 23采区开采工作现已基本结束,23032工作面为23采区轨道煤柱的最后一个工作面,23采区的平均煤厚5.7m,23031工作面开采了顶分层,铺设有菱形金属网,采高为
2.0m,还剩余
3.7m厚
的煤层。
1.2 23032工作面由于紧邻23沉淀池、顶底板有水、施工条件困难等原因(下风道口距23沉淀池联系巷只有7m),如果沿底掘进此段巷道达到负坡30°左右,溜煤槽无法运输,且施工有水,给施工带来很大困难,没有安全保证。
按照原设计,此工作面为托金属网假顶开采(不放顶煤)。
23032工作面采用放顶煤开采的可行性论证:①当工作面下风道施工到23032切眼位置后,掘进头已没有淋水,考虑到资源不可再生和资源的可贵,技术部门根据现场的实际情况和充分考虑施工的困难程度对工作面放顶煤进行了评估,经过评估后认为可行。
由此对工作面设计进行了调整和优化,具体实施方案是在切眼向上掘进时先做了8m平巷到煤层底板,这时巷道上托煤1.5m~1.7m,再往上沿煤层底板掘进26m(上托煤1.5m~1.7m),同时工作面上风道也为沿底托煤掘进。
②工作面上风道外口与23
轨道的贯通是本次能否完全进行放顶煤的关键点。
由于工作面上风道外口与23轨道贯通是在5m平距内高差相差4m(上山),坡度达到40°,且顶板破碎,施工区队(修护区)在此采用撞楔法、单体柱维护法、干部跟班蹲守法等超常规的措施,顺利将此巷贯通。
③该工作面煤厚稳定,总厚度约为5.7m,此前已回采一层,采高为
2m,23032工作面平均煤厚为3.7m。
煤层结构较简单,为单纯的单斜构造,煤层倾角7~9°。
工作面顶板为23031回采时铺设的金属网假顶,其上为破碎砂岩和粉砂岩;底板直接底为15m厚的泥岩,老底为砂质页岩。
工作面标高为-39m~-33m,且为沿底二层工作面。
④根据目前应用放顶煤开采成功的一些矿井经验和放顶煤开采技
术规定,要求煤厚一般在4m~12m之间,简易支架放顶煤或炮采放顶煤采放比以1:(1.5~3)为宜,该工作面放顶煤最大煤厚3.7m,煤层采放比为1:1.5,其煤厚适合放顶煤开采的要求,符合要求。
⑤对于л型钢放顶煤开采,煤层倾角一般应小于15°,最大不超过20°。
23032工作面放顶煤采煤,工作面煤层倾角为8°~10°,适宜放顶煤开采。
⑥顶板以中等稳定且能随采随冒岩层最为适宜。
该工作面已采过顶层,顶板为金属网假顶,顶板能随采随冒落,且周期来压不强烈,煤层直接底板为沙质页岩,岩性较硬,能满足放顶煤回采要求。
⑦根据工作面在掘进期间,瓦斯相对涌出量为
0.3m3/min,未发生瓦斯动力现象。
⑧根据该工作面周围已回采地区水文观测资料,预计涌水量为0.2~0.3m3/min,工作面地质构造简单,在掘进过程中没有发现其他异常情况。
因此,从煤层赋存状况分析,23032工作面适宜放顶煤开采。
1.3 应用情况及技术。
经过对该工作面的回采,对韩王矿的下一步资源回收总结了丰富的经验,将对此采煤方法进一步的总结和研究,继续进行改革和深化,给韩王矿乃至类似矿井的工作面开采提供了技术资料和成熟的经验。
放顶煤开采具体使用技术有:预注水软化顶煤的理论与技术;预爆破弱化顶煤和顶板的理论与技术;裂隙方位与工作面方位匹配的理论与技术;优化顶煤参数,合理支架选型技术;提高初末和端头放煤的震动放煤技术。
1.4 经济效益分析。
放顶煤开采技术以提高工作面顶煤放出率为主,解决相应的顶煤损失问题,针对煤层赋存条件,实施上述相应的技术,可将工作面顶煤放出率提高80%-90%以上。
一般可在原有顶煤放出率的基础上,再提高5%-10%,其经济效益是可观的,也是放顶煤开采可持续发展的优势所在。
23032工作面采用放顶煤开采增加资源储量约2305吨,并且是优质发热量高的块炭,可为企业创造纯利润34.57万元,为企业创造了良好的经济效益。
放顶煤开采计算理论产量5743吨(放顶煤按70%回采率),实际产量达到了6222吨,放顶煤回采率得到了提高。
2 放顶煤开采的优势
2.1 采用放顶煤开采,韩王矿可以减少1/3工作面搬家次数,回采巷道万吨掘进率降低了一倍。
原来分三层回采时,一个工作面要搬三次家,改用放顶煤开采后,一个工作面分两次采完,减少一次搬家次数,搬一次家按三天计算,一个工作面可以节约人工约5万元。
韩王矿原回采巷道万吨掘进率较高,以21021工作面为例,21021万吨掘进率为300m/1.66万吨=180.7,而21022工作面万吨掘进率为310m/
3.64万吨=85.16,降低了一倍还多。
2.2 采用放顶煤开采解决了复杂顶板条件下工作面的上下风道
巷道布置受地质因素制约较多的矛盾。
韩王矿21022(西)工作面上风道处在原回采过的工作面假顶下,而下风道布置在c-17断层下,上托煤厚2-3m,所处的顶板和地质条件不同,但由于采用放顶煤开采,对生产没有造成很大的影响。
2.3 对坚硬顶板条件下,大顶不易垮落,工作面初次来压、周期来压对工作面威胁巨大,可以通过开采顶层工作面,强制放顶使大顶跨落,然后在底分层采用放顶煤开采。
韩王矿21、23、25地区煤层顶板为厚达21-27m的砂岩顶板,属及不容易垮落顶板,一般大顶初次来压步距为30-40m,垮落面积约2000m2(垮落面积随工作面切眼长度成反比),在25地区曾经发生过大顶初次来压飓风将工人矿帽吹飞,工作面柱下陷1m以上的强大压力显现现象,如直接采用放顶煤开采,采高过大,支柱支承力难以支承强大的顶板初次来压和周期来压。
2.4 直接放顶煤开采回采率低(70%左右),含矸率高的不足。
采过顶分层工作面后,下分层放顶煤是在金属网下进行,顶矸被挡在了煤层之上,煤矸不会混下,提高煤炭质量并可以提高回采率。
经计算我矿23032工作面放顶煤理论产量5743吨(放顶煤按70%回采率计算),实际产量6222吨,放顶煤回采率达到了91%。
2.5 韩王矿开采二1煤中部为硬块炭,直接采用放顶煤,顶煤不易跨落,在顶层工作面回采时,支柱对底板产生破坏,底板向上鼓起以及采用在顶层工作面底板进行震动性爆破等方法,使中层硬块炭分解为易于跨落的煤体,在底层放顶煤时其上部煤体变的较为松散,容易形成冒落漏斗,冒落顶煤的流动角形成60°-70°,上部煤体遵循松散煤岩放落规律而自然下落。
2.6 可以解决韩王矿薄煤层和厚煤层地带无法布置工作面,造成资源丢失和浪费。
对于韩王矿二1煤平均煤层厚度6m,局部受沉积
和断层切割影响,煤厚从4.8m-7m不等,原来大部分采用分三层进行开采,每层采高2.0m,底层低于1.5m或高于2m的就不再布置工作面或将高于2m的部分丢失了,资源是一个极大的浪费。
采用放顶煤开采这种工艺后,工作面上托0.5-3.5m厚的煤都可以通过放顶煤的方式安全经济地将资源回收出来,极大地提高了资源的回收率。
3 结论
23032工作面的放顶煤开采试验项目研究,成果丰硕,给韩王矿乃至类似矿井的工作面开采提供了技术资料和成熟的经验,现在我们正在21022工作面进一步的研究试验。
参考文献:
[1]朱少刚.浅谈综采放顶煤开采技术[j].科技信息(科学教研),2007(24).
[2]郭玉峰.综采放顶煤开采技术研究[j].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(11).
[3]尹龙吉.合理选择放煤工艺提高综放回收率[j].价值工程,2010(04).。