大傾角炮放工作面懸移支架放煤的研究

秦銳麒，陶航航

河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴煤十礦，河南 鶴壁 458000

近年來(lái)，炮放工藝得到了較為廣泛的推廣與發(fā)展，也較炮采工藝表現(xiàn)出較大的高產(chǎn)高效優(yōu)勢(shì)。但是，煤炭采出率成了放頂煤工藝的關(guān)鍵問(wèn)題，特別是大傾角炮采放頂煤工作面的放煤技術(shù)不被人們所掌握，采出率往往不高，施工難度大，效益不明顯。為此，我們?cè)诖髢A角炮采工作面放煤技術(shù)中做了大量的探索工作，針對(duì)影響放頂煤開(kāi)采煤炭回收率的因素以及通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)放煤工藝的實(shí)踐，通過(guò)采取不同方式進(jìn)行放煤對(duì)比，找出了在放頂煤開(kāi)采中提高煤炭回收率的解決辦法。

1 11092工作面基本概況

鶴煤十礦11092工作面開(kāi)采的是二疊系山西組的二1煤層，為我礦的主要可采煤層。工作面井下位置位于我礦11采區(qū)中部，地面標(biāo)高一般為+159.6～+179.5m之間，該工作面煤層距離地面垂深為510m～552m，第三、第四系沖積層厚度一般為174m～197m。平均走向長(zhǎng)度350m，切眼長(zhǎng)110m，平均傾角27°，面積40326m2。二1煤層直接頂為灰黑色薄層狀砂質(zhì)泥巖，破碎易冒落，含植物化石，保存完整，平均厚度7.5m。老頂為灰色，發(fā)褐中細(xì)粒砂巖，成分以石英為主次為長(zhǎng)石，含大白云母片，塊狀結(jié)構(gòu)，層厚11.49m。二1煤層偽底為黑色泥巖，遇水膨脹。直接底為灰黑色砂質(zhì)泥巖，層狀結(jié)構(gòu)，層面含炭質(zhì)和白云母片，富含植物化石，遇水膨脹，局部會(huì)發(fā)生底鼓，平均厚度1.54m。老底為灰褐色中細(xì)粒砂巖，成分以石英長(zhǎng)石為主，中厚層狀結(jié)構(gòu)，層面含白云母片，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚度26.98m?；夭烧Ｓ克繛?0m3/h～20m3/h，推測(cè)最大涌水量為30m3/h。煤層瓦斯含量為3.16m3/t左右。工作面采用走向長(zhǎng)壁傾斜炮采放頂煤采煤方法，全部垮落法管理頂板。

2 頂煤的放出運(yùn)動(dòng)規(guī)律

放頂煤采煤法從開(kāi)始采底分層到頂煤放入工作面，頂煤活動(dòng)規(guī)律主要經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程：

1）頂煤破碎。采煤工作面前方存在“前支承應(yīng)力”，由于是分層開(kāi)采，頂分層已采，煤壁上方原巖應(yīng)力已破壞。在該應(yīng)力作用下，煤體將變得松散、破碎。支架上方的煤，在支架的支撐下并不垮落；

2）頂煤放出。當(dāng)支架前移時(shí)，已處于松散狀態(tài)的煤體將沿一定方向垮落而靠近支架，最后由支架后方或上方放出。初期放出的為純煤，隨放煤量的增多，破碎的頂板巖層將逐漸混入并一同放出。它要求盡可能多地放出純煤，而不能過(guò)多地混入矸石，破壞煤質(zhì)。

3 放頂煤開(kāi)采中煤炭損失的原因

放頂煤開(kāi)采煤炭回收率的高低是由兩個(gè)方面的因素引起的：一是由于放煤工藝造成的損失；另一是由于放頂煤開(kāi)采設(shè)計(jì)就決定了的損失，這些損失有的是可避免或減少的，有些則是不可避免的。

3.1 放煤工藝引起的損失

1）采放比（頂煤厚度與工作面采高之比）的不同造成的煤損：采放比過(guò)大，底層煤開(kāi)采后，上覆頂煤不能充分松散，不易放出，頂煤的損失就增大；采放比過(guò)小，放頂煤開(kāi)采的各種效益得不到充分的發(fā)揮。

2）放煤步距損失：底分層開(kāi)采時(shí)，支架每前移一步，就放頂一次， 就有一個(gè)放頂步距的煤被松碎，但并不要求每放頂一次就放煤一次。確定放煤步距時(shí)必須考慮兩個(gè)方面的因素：一方面要考慮支架結(jié)構(gòu)、放煤口位置和頂煤第一次冒落時(shí)的冒落角等的影響，另一方面也要考慮經(jīng)一次松散后的煤再放煤時(shí)的松散煤體活動(dòng)規(guī)律。確定放煤步距時(shí)應(yīng)盡可能保證頂煤有足夠大的破碎空間，步距的大小對(duì)放煤有很大的影響。

3）放煤順序：放煤操作順序化分為兩種。一種是自下而上低位間隔多輪次放煤法，即沿工作面傾向自下而上，先放單號(hào)棚空中的煤，后放雙號(hào)棚空中的煤分三次放完。另一種是自上而下依次放煤，又稱(chēng)單輪放煤，單輪順序放煤方式的放煤順序是，工作面從機(jī)頭（或機(jī)尾）開(kāi)始，以第1、2、3 … …號(hào)支架順序放煤，依次把每個(gè)支架上的頂煤一次放完。優(yōu)點(diǎn)是放煤方式簡(jiǎn)單，易操作，不必在工作面多次往返放煤，勞動(dòng)強(qiáng)度低；但最大的缺點(diǎn)是含矸率高，先放煤支架上的冒落矸石大量涌入后放煤的支架放煤口，造成含矸率提高。

3.2 礦山壓力的影響造成的損失

與整層放煤相比，由于礦山壓力的自然破煤能力相對(duì)減弱，在網(wǎng)下放煤過(guò)程中,支架后方必然存在大量的大塊煤，隨著頂煤向放煤口的移動(dòng)，網(wǎng)上矸石同時(shí)也帶動(dòng)金屬網(wǎng)向放煤口移動(dòng)，放煤口處的通道相對(duì)變窄，小塊煤容易放出，而大塊煤由于它們之間以及它們與矸石之間相互擠壓在一起，難以放出,這樣大量的頂煤丟失在老塘，大大地降低了頂煤回收率?？梢哉f(shuō)，不采取合理的放煤工藝，網(wǎng)下放煤的頂煤回收率是相當(dāng)?shù)偷摹?/p>

4 現(xiàn)場(chǎng)對(duì)放煤工藝試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)頂煤放出規(guī)律的研究，以及分析放頂煤開(kāi)采煤炭損失的原因，重點(diǎn)是放煤工藝造成的損失，通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段放煤工藝進(jìn)行試驗(yàn)，自下而上的回收率極其低，不予考慮。到11092工作面對(duì)放煤采取不同方式論證對(duì)比：

網(wǎng)口規(guī)格（mm）（m） 放煤順序 放煤產(chǎn)量（t）400*400 30 0.8 單輪 104400*400 30 0.8 三輪 88400*500 30 0.8 單輪 119400*500 30 0.8 三輪 96400*600 30 0.8 單輪 163400*600 30 0.8 三輪 127放煤時(shí)間（min）放煤步距

5 結(jié)論

根據(jù)頂煤的放出運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及分析放頂煤開(kāi)采過(guò)程中煤炭損失的原因，可以看出放煤工藝中的兩個(gè)重要因素，一是網(wǎng)口規(guī)格；另一是放煤順序，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，得出網(wǎng)口規(guī)格為400×600，放煤順序?yàn)橛缮舷蛳聠屋喎琶悍?，?1092工作面取得了良好的效果，使其能達(dá)到最高回收率，比其他規(guī)格、放煤回收率有所提高，并大大地降低了含矸率。

11092工作面放煤示意圖

[1]錢(qián)鳴高.礦山壓力與巖層控制.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[2]煤礦安全規(guī)程.煤炭工業(yè)出版社，2006.