淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施

尚曉凱

【摘 要】 煤礦綜采放頂煤工作面開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、粉塵濃度高，因而對塵毒的治理難度大。為此，提出了治理的總體思路、防治方案并在幾十個煤礦綜采放頂煤工作面推廣，取得了很好的效果。

【關鍵詞】 綜采放頂煤工作面 粉塵 綜合防治

中圖分類號： P618.11

1 前 言

綜采放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的采煤方法。由于它具有高產(chǎn)、高效、低耗等一系列優(yōu)點，近十年來，在我國得到了較迅速的推廣，成為實現(xiàn)我國煤礦高產(chǎn)、高效的主要途徑之一。但這種采煤方法由于開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達（2000～5000）mg/m3，因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中，由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化，嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

2 綜放面高濃度粉塵防治的總體思路

綜放工作面采煤機采煤和液壓支架移架均是移動性塵源，工作面直流通風，風流流場難以控制（風速每秒高達2m），工作面空間狹小且有變化，還有片幫冒頂?shù)炔焕蛩氐挠绊懀瑮l件十分惡劣。考慮了上述條件后，提出了治本和治標兩手抓的總體思路：一是減少粉塵的產(chǎn)生；二是要針對不同塵源的特點，采取防治措施。

3 綜放面粉塵防治的技術方案及效果

3.1 綜放工作面煤層注水

為了使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到較好的濕潤，采用了雙向扇形鋁孔布置和三巷鉆孔長鉆孔靜壓注水的方式。

由于在試驗工作面上煤的自然孔隙率僅為2.76%，透水性系數(shù)僅為0.01536，屬難注水煤層，在原始應力區(qū)注水是難以取得較理想的注水效果的。根據(jù)試驗工作面礦山壓力觀測及頂板位移規(guī)律資料的分析，回風巷在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi)，進風巷靠工作面35m左右范圍內(nèi)，受礦壓及頂板位移影響，煤層中存在較發(fā)育的次生裂隙，煤層的滲透性大大提高，并可降低注水壓力。決定注水區(qū)域在距工作面（35～40）m開始注水，距工作面（5～6）m停止注水，注水時間約8天。注水系統(tǒng)主要由注水流量表、分流器、高壓閥門、注水管、封孔器等組成。注水中有關注水的一些參數(shù)分別由以下公式確定。

單孔注水量由（1）式確定

Q=KLBhγδ

（1）

式中，Q—單孔注水量，m3；K—注水系數(shù)，取K=1.1；L—鉆孔長度，m；B—鉆孔間距，m；h—鉆孔范圍內(nèi)應濕潤的煤層厚度，m；γ—煤的密度，t/m3；δ—噸煤注水量，m3/t，取δ=0.025m3/t。通過計算，回風巷上孔注水量Qs=127m3，每個下孔注水量Qx=104m3，進風巷每個鉆孔注水量Qj=166m3。

注水壓力按（2）式確定

（1.2～1.5）Pw≤Pz≤0.75Pf

（2）

式中，Pz—煤層注水壓力，MPa；Pw—煤層瓦斯壓力，MPa；Pf—上覆巖層壓力及煤層剪切強度之和，MPa。試驗礦井鮑店煤礦防塵用水靜壓在（3.0～4.0）MPa之間，能滿足上述要求。

注水時間按（3）式進行計算

（3）

式中，T—總注水時間，d；D—開始注水時鉆孔距工作面距離，35m；d—結(jié)束注水時鉆孔距工作面距離，5m；i—工作面日推進度，按設計，取i=3.6m/d。通過計算，T=8.3d。

單孔注水流量按（4）式計算

（4）

式中，q—單孔注水流量，l/min。通過計算，回風巷上孔qs=11l/min，下孔qx=9l/min，進風巷鉆孔qj=14l/min。

工作面注水后煤的實際水份增量達到了（1.4～1.8）%，注水增量一般大于1%即有較好的防塵效果。

3.2 采煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

采煤機割煤過程是綜放工作面的主要產(chǎn)塵塵源，約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中，采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散，污染作業(yè)環(huán)境。同時，在液壓支架探梁上設噴嘴，在采煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧，在采煤機上方形成第二道噴霧屏障。

3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

液壓支架移架和放煤是綜放工作面的兩個主要產(chǎn)塵塵源，約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右，亦是綜放工作面防塵的重點之一。

液壓支架移架產(chǎn)塵的特點是，只在移架作業(yè)（降柱、拉架、升柱）過程中產(chǎn)塵，產(chǎn)塵時間極短；產(chǎn)塵部位主要在液壓支架架間，尤其在液壓支架前半部，處在工作面采場主風流中，產(chǎn)生的粉塵在風流作用下極易擴散。放煤口放煤產(chǎn)塵的特點是，主要在放煤作業(yè)時產(chǎn)塵，尤其在放煤初始階段產(chǎn)塵量大；產(chǎn)塵部位在液壓支架后部刮板運輸機處；支架后部由于受到支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件阻礙與支架前部主風流相比風速較小，但在后部刮板輸送機處有一較寬闊的連通空間，放煤時產(chǎn)生的粉塵如未被沉降，易隨風流沿此通道向下風鄰架擴散。

參考文獻

1 煤炭科學研究總院重慶分院綜采防塵課題組.放頂煤綜采工作面高濃度粉塵綜合防治技術的研究科學研究報告，1994.12.

2 王晉育. 我國放頂煤綜采工作面防塵技術現(xiàn)狀評述及提高防塵效果的探討.煤炭部放頂煤綜采學術研討會，1993.2.

3 兗州礦務局興隆莊煤礦、煤炭科學研究總院重慶分院. 兗洲礦務局興隆莊煤礦5306綜采放頂煤工作面粉塵防治技術及其效果考察，1992.10.endprint

【摘 要】 煤礦綜采放頂煤工作面開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、粉塵濃度高，因而對塵毒的治理難度大。為此，提出了治理的總體思路、防治方案并在幾十個煤礦綜采放頂煤工作面推廣，取得了很好的效果。

【關鍵詞】 綜采放頂煤工作面 粉塵 綜合防治

中圖分類號： P618.11

1 前 言

綜采放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的采煤方法。由于它具有高產(chǎn)、高效、低耗等一系列優(yōu)點，近十年來，在我國得到了較迅速的推廣，成為實現(xiàn)我國煤礦高產(chǎn)、高效的主要途徑之一。但這種采煤方法由于開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達（2000～5000）mg/m3，因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中，由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化，嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

2 綜放面高濃度粉塵防治的總體思路

綜放工作面采煤機采煤和液壓支架移架均是移動性塵源，工作面直流通風，風流流場難以控制（風速每秒高達2m），工作面空間狹小且有變化，還有片幫冒頂?shù)炔焕蛩氐挠绊?，條件十分惡劣?？紤]了上述條件后，提出了治本和治標兩手抓的總體思路：一是減少粉塵的產(chǎn)生；二是要針對不同塵源的特點，采取防治措施。

3 綜放面粉塵防治的技術方案及效果

3.1 綜放工作面煤層注水

為了使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到較好的濕潤，采用了雙向扇形鋁孔布置和三巷鉆孔長鉆孔靜壓注水的方式。

由于在試驗工作面上煤的自然孔隙率僅為2.76%，透水性系數(shù)僅為0.01536，屬難注水煤層，在原始應力區(qū)注水是難以取得較理想的注水效果的。根據(jù)試驗工作面礦山壓力觀測及頂板位移規(guī)律資料的分析，回風巷在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi)，進風巷靠工作面35m左右范圍內(nèi)，受礦壓及頂板位移影響，煤層中存在較發(fā)育的次生裂隙，煤層的滲透性大大提高，并可降低注水壓力。決定注水區(qū)域在距工作面（35～40）m開始注水，距工作面（5～6）m停止注水，注水時間約8天。注水系統(tǒng)主要由注水流量表、分流器、高壓閥門、注水管、封孔器等組成。注水中有關注水的一些參數(shù)分別由以下公式確定。

單孔注水量由（1）式確定

Q=KLBhγδ

（1）

式中，Q—單孔注水量，m3；K—注水系數(shù)，取K=1.1；L—鉆孔長度，m；B—鉆孔間距，m；h—鉆孔范圍內(nèi)應濕潤的煤層厚度，m；γ—煤的密度，t/m3；δ—噸煤注水量，m3/t，取δ=0.025m3/t。通過計算，回風巷上孔注水量Qs=127m3，每個下孔注水量Qx=104m3，進風巷每個鉆孔注水量Qj=166m3。

注水壓力按（2）式確定

（1.2～1.5）Pw≤Pz≤0.75Pf

（2）

式中，Pz—煤層注水壓力，MPa；Pw—煤層瓦斯壓力，MPa；Pf—上覆巖層壓力及煤層剪切強度之和，MPa。試驗礦井鮑店煤礦防塵用水靜壓在（3.0～4.0）MPa之間，能滿足上述要求。

注水時間按（3）式進行計算

（3）

式中，T—總注水時間，d；D—開始注水時鉆孔距工作面距離，35m；d—結(jié)束注水時鉆孔距工作面距離，5m；i—工作面日推進度，按設計，取i=3.6m/d。通過計算，T=8.3d。

單孔注水流量按（4）式計算

（4）

式中，q—單孔注水流量，l/min。通過計算，回風巷上孔qs=11l/min，下孔qx=9l/min，進風巷鉆孔qj=14l/min。

工作面注水后煤的實際水份增量達到了（1.4～1.8）%，注水增量一般大于1%即有較好的防塵效果。

3.2 采煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

采煤機割煤過程是綜放工作面的主要產(chǎn)塵塵源，約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中，采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散，污染作業(yè)環(huán)境。同時，在液壓支架探梁上設噴嘴，在采煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧，在采煤機上方形成第二道噴霧屏障。

3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

液壓支架移架和放煤是綜放工作面的兩個主要產(chǎn)塵塵源，約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右，亦是綜放工作面防塵的重點之一。

液壓支架移架產(chǎn)塵的特點是，只在移架作業(yè)（降柱、拉架、升柱）過程中產(chǎn)塵，產(chǎn)塵時間極短；產(chǎn)塵部位主要在液壓支架架間，尤其在液壓支架前半部，處在工作面采場主風流中，產(chǎn)生的粉塵在風流作用下極易擴散。放煤口放煤產(chǎn)塵的特點是，主要在放煤作業(yè)時產(chǎn)塵，尤其在放煤初始階段產(chǎn)塵量大；產(chǎn)塵部位在液壓支架后部刮板運輸機處；支架后部由于受到支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件阻礙與支架前部主風流相比風速較小，但在后部刮板輸送機處有一較寬闊的連通空間，放煤時產(chǎn)生的粉塵如未被沉降，易隨風流沿此通道向下風鄰架擴散。

參考文獻

1 煤炭科學研究總院重慶分院綜采防塵課題組.放頂煤綜采工作面高濃度粉塵綜合防治技術的研究科學研究報告，1994.12.

2 王晉育. 我國放頂煤綜采工作面防塵技術現(xiàn)狀評述及提高防塵效果的探討.煤炭部放頂煤綜采學術研討會，1993.2.

3 兗州礦務局興隆莊煤礦、煤炭科學研究總院重慶分院. 兗洲礦務局興隆莊煤礦5306綜采放頂煤工作面粉塵防治技術及其效果考察，1992.10.endprint

【摘 要】 煤礦綜采放頂煤工作面開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、粉塵濃度高，因而對塵毒的治理難度大。為此，提出了治理的總體思路、防治方案并在幾十個煤礦綜采放頂煤工作面推廣，取得了很好的效果。

【關鍵詞】 綜采放頂煤工作面 粉塵 綜合防治

中圖分類號： P618.11

1 前 言

綜采放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的采煤方法。由于它具有高產(chǎn)、高效、低耗等一系列優(yōu)點，近十年來，在我國得到了較迅速的推廣，成為實現(xiàn)我國煤礦高產(chǎn)、高效的主要途徑之一。但這種采煤方法由于開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達（2000～5000）mg/m3，因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中，由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化，嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

2 綜放面高濃度粉塵防治的總體思路

綜放工作面采煤機采煤和液壓支架移架均是移動性塵源，工作面直流通風，風流流場難以控制（風速每秒高達2m），工作面空間狹小且有變化，還有片幫冒頂?shù)炔焕蛩氐挠绊?，條件十分惡劣。考慮了上述條件后，提出了治本和治標兩手抓的總體思路：一是減少粉塵的產(chǎn)生；二是要針對不同塵源的特點，采取防治措施。

3 綜放面粉塵防治的技術方案及效果

3.1 綜放工作面煤層注水

為了使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到較好的濕潤，采用了雙向扇形鋁孔布置和三巷鉆孔長鉆孔靜壓注水的方式。

由于在試驗工作面上煤的自然孔隙率僅為2.76%，透水性系數(shù)僅為0.01536，屬難注水煤層，在原始應力區(qū)注水是難以取得較理想的注水效果的。根據(jù)試驗工作面礦山壓力觀測及頂板位移規(guī)律資料的分析，回風巷在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi)，進風巷靠工作面35m左右范圍內(nèi)，受礦壓及頂板位移影響，煤層中存在較發(fā)育的次生裂隙，煤層的滲透性大大提高，并可降低注水壓力。決定注水區(qū)域在距工作面（35～40）m開始注水，距工作面（5～6）m停止注水，注水時間約8天。注水系統(tǒng)主要由注水流量表、分流器、高壓閥門、注水管、封孔器等組成。注水中有關注水的一些參數(shù)分別由以下公式確定。

單孔注水量由（1）式確定

Q=KLBhγδ

（1）

式中，Q—單孔注水量，m3；K—注水系數(shù)，取K=1.1；L—鉆孔長度，m；B—鉆孔間距，m；h—鉆孔范圍內(nèi)應濕潤的煤層厚度，m；γ—煤的密度，t/m3；δ—噸煤注水量，m3/t，取δ=0.025m3/t。通過計算，回風巷上孔注水量Qs=127m3，每個下孔注水量Qx=104m3，進風巷每個鉆孔注水量Qj=166m3。

注水壓力按（2）式確定

（1.2～1.5）Pw≤Pz≤0.75Pf

（2）

式中，Pz—煤層注水壓力，MPa；Pw—煤層瓦斯壓力，MPa；Pf—上覆巖層壓力及煤層剪切強度之和，MPa。試驗礦井鮑店煤礦防塵用水靜壓在（3.0～4.0）MPa之間，能滿足上述要求。

注水時間按（3）式進行計算

（3）

式中，T—總注水時間，d；D—開始注水時鉆孔距工作面距離，35m；d—結(jié)束注水時鉆孔距工作面距離，5m；i—工作面日推進度，按設計，取i=3.6m/d。通過計算，T=8.3d。

單孔注水流量按（4）式計算

（4）

式中，q—單孔注水流量，l/min。通過計算，回風巷上孔qs=11l/min，下孔qx=9l/min，進風巷鉆孔qj=14l/min。

工作面注水后煤的實際水份增量達到了（1.4～1.8）%，注水增量一般大于1%即有較好的防塵效果。

3.2 采煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

采煤機割煤過程是綜放工作面的主要產(chǎn)塵塵源，約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中，采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散，污染作業(yè)環(huán)境。同時，在液壓支架探梁上設噴嘴，在采煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧，在采煤機上方形成第二道噴霧屏障。

3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

液壓支架移架和放煤是綜放工作面的兩個主要產(chǎn)塵塵源，約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右，亦是綜放工作面防塵的重點之一。

液壓支架移架產(chǎn)塵的特點是，只在移架作業(yè)（降柱、拉架、升柱）過程中產(chǎn)塵，產(chǎn)塵時間極短；產(chǎn)塵部位主要在液壓支架架間，尤其在液壓支架前半部，處在工作面采場主風流中，產(chǎn)生的粉塵在風流作用下極易擴散。放煤口放煤產(chǎn)塵的特點是，主要在放煤作業(yè)時產(chǎn)塵，尤其在放煤初始階段產(chǎn)塵量大；產(chǎn)塵部位在液壓支架后部刮板運輸機處；支架后部由于受到支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件阻礙與支架前部主風流相比風速較小，但在后部刮板輸送機處有一較寬闊的連通空間，放煤時產(chǎn)生的粉塵如未被沉降，易隨風流沿此通道向下風鄰架擴散。

參考文獻

1 煤炭科學研究總院重慶分院綜采防塵課題組.放頂煤綜采工作面高濃度粉塵綜合防治技術的研究科學研究報告，1994.12.

2 王晉育. 我國放頂煤綜采工作面防塵技術現(xiàn)狀評述及提高防塵效果的探討.煤炭部放頂煤綜采學術研討會，1993.2.

3 兗州礦務局興隆莊煤礦、煤炭科學研究總院重慶分院. 兗洲礦務局興隆莊煤礦5306綜采放頂煤工作面粉塵防治技術及其效果考察，1992.10.endprint