摘要：近年來(lái),中國(guó)特厚煤層綜采放頂煤開采不論是在理論研究還是在實(shí)踐方面取得了顯著進(jìn)展。中國(guó)特厚煤層儲(chǔ)量比重占將近一半左右,由于放頂煤開采具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),已日益引起人們的關(guān)注。綜采放頂煤是我國(guó)煤礦厚煤層開采技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的目標(biāo)，已被人們所共識(shí)。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)國(guó)外綜采放頂煤采煤法的發(fā)展概況,對(duì)綜采放頂煤采煤法從整體上有一個(gè)把握;其次分析介紹了綜采放頂煤采煤法的原理;最后著重講述了綜采放頂煤采煤法高效和安全應(yīng)用的倆大問(wèn)題,并在結(jié)論中對(duì)我國(guó)高效安全應(yīng)用提出相關(guān)的建議。

　　關(guān)鍵詞：綜采放頂煤;采煤法;特點(diǎn);安全應(yīng)用

　　Abstract: This paper first introduces the domestic and foreign fully mechanized top coal mining method in the development, take an overview of fully mechanized coal caving mining method has a grasp on the whole; followed by analysis of the principle of fully mechanized coal caving mining method; at last described the highlighted plight of the fully mechanized top coal mining method is efficient and safe application of the two big problems, and make relevant recommendations in the conclusion of efficient and safe application.

　　Key words: fully mechanized coal caving coal; mining method; characteristics; security applications

　　中圖分類號(hào)：TD82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2104(2012)03-0020-02

　　1 綜采放頂煤采煤法國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r

　　1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展概況

　　我國(guó)綜采放頂煤始于80年代。1984年6月由原煤炭部立項(xiàng),在沈陽(yáng)礦務(wù)局蒲河礦用我國(guó)自行研制的FY400/14/28綜放支架開始試驗(yàn);1987年平頂山礦務(wù)局一礦引進(jìn)了匈牙利VHP-732型高位插底式放頂煤液壓支架,取得了平均月產(chǎn)44206噸,最高月產(chǎn)55000噸,回采率79.6℅,平均功效25.5噸的功績(jī);1988年陽(yáng)泉礦務(wù)局、1989年潞安礦務(wù)局開始試驗(yàn),超過(guò)了以前各局的效果。與此同時(shí),在窯街、靖遠(yuǎn)、晉城、鄭州、兗州、遼源、烏魯木齊、平莊等礦務(wù)局推廣使用。

　　1.2國(guó)外發(fā)展概況

　　上個(gè)世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)在庫(kù)茲巴斯托姆烏辛斯克礦試驗(yàn)了KTY掩護(hù)式液壓支架放頂煤開采技術(shù);1964年法國(guó)在布朗基礦將液壓支架后部加一個(gè)/香蕉形0尾梁用來(lái)放頂煤;1977年法國(guó)又研制出了FBS-4-340型四柱支撐掩護(hù)式放頂煤支架,在掩護(hù)梁上開放煤口,由插板式閘門控制放煤;1981年匈牙利研制出開天窗支撐掩護(hù)式放頂煤支架;1983年英國(guó)道梯公司研制出四柱400型掩護(hù)梁開天窗放頂煤支架,西德赫姆夏特公司研制320型掩護(hù)梁開天窗放頂煤支架。

　　2 綜采放頂煤采煤法原理簡(jiǎn)介

　　綜采放頂煤采煤法的工藝過(guò)程是采煤機(jī)首先沿底板割煤,前部輸送機(jī)運(yùn)煤,隨著采煤機(jī)、支架的前移,頂煤冒落,然后打開液壓支架放煤窗口,將頂煤放出流入后部輸送機(jī)運(yùn)走。綜采放頂煤開采的核心是放煤工藝,而放煤工藝又是決定綜采放頂煤開采的回收率和含矸率的關(guān)鍵。在礦山壓力的作用下,頂煤裂隙不斷擴(kuò)大形成松散體,移架后頂煤懸空下沉,松散體發(fā)生水平和垂直兩個(gè)方向上的位移,隨著煤體自重破碎自行冒落實(shí)現(xiàn)了放煤;另一方面,根據(jù)礦壓觀測(cè)可知,綜采放頂煤液壓支架在頂梁長(zhǎng)度3.0~3.2 m左右的情況下,頂梁尾端頂板正常下沉在200mm左右,周期來(lái)壓時(shí)達(dá)300~400mm,同時(shí)支架前上方的頂煤需經(jīng)24h和6次支架前移的反復(fù)支撐,這都給頂煤形成破碎松散體創(chuàng)造了條件。根據(jù)破碎松散體冒落理論,當(dāng)液壓支架前移時(shí),頂煤便開始破碎松散冒落。正常放煤階段能否順利進(jìn)行,最基本的取決于頂煤裂隙破碎質(zhì)量。

　　3 綜采放頂煤采煤法高效性特點(diǎn)

　　3.1高產(chǎn)高效經(jīng)濟(jì)效益好

　　綜放是采煤與放采平行作業(yè)方式,將工作面一分為二,前半部割煤時(shí),后半部放煤,在不同的空間割煤與放煤同時(shí)進(jìn)行,互不影響,充分利用工時(shí)和空間,提高產(chǎn)量。從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)看,某工作面由于放煤時(shí)間長(zhǎng),每架放煤時(shí)間約3~5分鐘,120~150m工作面長(zhǎng)度,需要6~7小時(shí),每班放煤任務(wù)完不成,影響工作面推進(jìn)速度;改變單人單口放煤為雙人雙口放煤,提高放煤建設(shè)等方式,實(shí)行/兩刀一放0或/四刀兩放0,日產(chǎn)3000t或日產(chǎn)6000t,工作面平均月進(jìn)度100~200m,平均月產(chǎn)10~12萬(wàn)t,工效40~50 t/工,實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。

　　3.2節(jié)省掘進(jìn)工程量、緩和采掘關(guān)系

　　對(duì)于7~8m的緩傾斜特厚煤層,用放頂煤開采比分層開采可節(jié)省2條順槽和1條切割巷道,簡(jiǎn)化巷道布置,掘進(jìn)率降低50%,20~30m厚的急傾斜特厚煤層不僅節(jié)省分層分段平巷及斜巷,還節(jié)省小眼及橫川,節(jié)省巷道2/3。綜放面不需要人工鋪設(shè)假頂,因而杜絕了鋪網(wǎng)、連網(wǎng)、扯網(wǎng)、割網(wǎng)、補(bǔ)網(wǎng)、攝頂、片幫等傷人事故,由于割煤放煤不與頂板接觸,減少頂板冒落的威脅。采的快,對(duì)采區(qū)密閉及時(shí),可防煤炭自然;經(jīng)濟(jì)效益好。綜放開采比分層開采每噸煤成本低10元,原因是材料消耗少。不鋪網(wǎng)、不消耗假頂材料、設(shè)備搬家次數(shù)少、節(jié)省費(fèi)用、電力消耗少、掘進(jìn)量少、維護(hù)費(fèi)用少。

　　4 綜采放頂煤采煤法安全施工

　　放頂煤開采比普通綜采增加一道放煤工序,使工作面推進(jìn)速度慢,出煤量大而集中,瓦斯涌出量大,煤塵飛揚(yáng),老塘丟煤與空氣接觸時(shí)間長(zhǎng),易氧化自然。

　　4.1防火

　　放頂煤開采回采率比分層鋪網(wǎng)開采回采率低,易造成自然發(fā)火,必須采取有效的防滅火措施。我國(guó)試驗(yàn)放頂煤開采的礦區(qū)多采用均壓通風(fēng)、及時(shí)封閉采空區(qū)、噴射阻化劑、黃泥灌漿、束管檢測(cè)系統(tǒng)、以及氮?dú)夥阑鹦录夹g(shù)等。撫順龍鳳礦成功地采用氮?dú)夥阑鸺夹g(shù),取得顯著效果。其實(shí)質(zhì)是向采空區(qū)注入大量氮?dú)?置換出氧氣,以保持采空區(qū)氣體惰性化。距工作面30m處,氧氣含量低于10%,60m處低于5%,一氧化碳含量小于30ppm,則可認(rèn)為是安全的;當(dāng)氧氣含量超過(guò)規(guī)定指標(biāo)就向采空區(qū)注氮?dú)狻Ｒ荒陮?shí)踐證明注氮防火是有效的。

　　4.2防治瓦斯

　　頂板冒落后,采空區(qū)瓦斯要大量滲入工作面,瓦斯可能超限。防治措施有:鄰近層抽放瓦斯或本層抽放瓦斯達(dá)到規(guī)定要求;工作面上隅角和回風(fēng)道設(shè)瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警儀器,瓦斯超限時(shí)能自動(dòng)報(bào)警斷電;預(yù)采頂分層有效地排放瓦斯。

　　具體做法:

　　(1)在高瓦斯礦井中實(shí)行綜放開采時(shí),必須預(yù)先在工作面或采空區(qū)抽放瓦斯。

　　(2)在有條件的礦井開采解放層,以降低本層的瓦斯含量。

　　(3)改變綜放工作面通風(fēng)系統(tǒng),將U型改為Y型通風(fēng)。

　　(4)設(shè)置瓦斯報(bào)警儀和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)綜放工作面和采空區(qū)的瓦斯含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　4.3防塵、防水

　　綜采放頂煤工作面有割煤放煤兩個(gè)塵源,煤塵極大,必須采取綜合防塵措施:

　　(1)在綜放工作面上下順槽各設(shè)一趟水管,一趟供煤機(jī)噴射霧,另一趟供膠帶輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及支架噴霧。配備噴霧泵,保證水壓達(dá)到3~5MPa,在管路上設(shè)幾道過(guò)濾器,以保證噴霧的水質(zhì)。

　　(2)使用降塵化學(xué)劑,改變水的物理性質(zhì),提高噴霧效果;除采煤機(jī)內(nèi)外噴霧降塵外,在支架前探梁下增設(shè)一道噴霧,上下配合降低采煤機(jī)附近的煤塵。

　　(3)在支架頂梁及掩護(hù)梁兩側(cè)各安設(shè)水力引射器,用以在移架和放頂煤時(shí)噴霧降塵。

　　(4)在有條件的礦井,可實(shí)行煤體預(yù)先注水,濕潤(rùn)煤層,減少煤塵飛揚(yáng)。

　　(5)盡可能選用低位放煤口支架,減少煤塵。

　　總之，由于綜采放頂煤采煤法開采工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)、掘進(jìn)率少、材料消耗少、生產(chǎn)集中、成本低等明顯的優(yōu)點(diǎn),特別是開采急傾斜特厚煤層或緩傾斜厚度變化大的煤層經(jīng)濟(jì)效益尤佳,受到廣泛的重視。法國(guó)和南斯拉夫開采特厚煤層效果顯著,采煤工作面產(chǎn)量比傳統(tǒng)式開采法翻了一番,工效提高2~3倍,掘進(jìn)巷道和維修工程量減少50%以上,相對(duì)煤炭回采率有所提高,安全好,經(jīng)濟(jì)效益好。希望我國(guó)的綜采放頂煤采煤法在高效安全應(yīng)用上能有所突破,能更上一層樓。

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