賈光明(新疆庫爾勒塔什店鎮(zhèn)金川礦業(yè)公司,新疆 庫爾勒 841011)
綜放工作面提高放煤率工藝探討
賈光明
(新疆庫爾勒塔什店鎮(zhèn)金川礦業(yè)公司,新疆 庫爾勒 841011)
隨著綜放技術(shù)的普及,礦井產(chǎn)量日益提高,但隨著開采深度的增加,工作面放頂問題又困擾著開采安全?;夭晒ぷ髅娴捻斆洪_采所采用的采煤工藝裂破碎頂煤的方式,直接影響其冒放性,提高工作面放煤率,并防止采空區(qū)大面積懸頂。
綜放工作面;放煤率;工藝;探討
以往我國在工作面爆破處理頂煤時發(fā)生多起事故,因此國家安全監(jiān)察局規(guī)定“采用預(yù)裂爆破對堅硬頂板或堅硬頂煤進(jìn)行弱化處理時,必須在工作面未采動區(qū)進(jìn)行,嚴(yán)禁在工作面上、下隅角爆破落煤和在工作面內(nèi)采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板及卡在放煤口的大塊煤炭和矸石”。
目前國內(nèi)頂煤和巖層頂?shù)装逄幚矸绞交居幸韵聨追N:
即通過向煤層和巖層頂板高壓預(yù)注水,降低煤層和巖層頂板自身的強度,同時利用高壓水的切割作用,使煤體產(chǎn)生裂隙,從而達(dá)到隨采隨冒的目的,該方式目前還在試驗之中,國內(nèi)目前使用較少。
優(yōu)點:水力化措施與炸藥爆破相比施工過程較為安全,無火花及有毒有害氣體產(chǎn)生。
缺點:工藝相對復(fù)雜,且施工時管路系統(tǒng)為承壓狀態(tài),操作人員受高壓水傷害威脅。水平分層工作面上部頂煤厚度較大,煤體吸水性較差;工作面上方及采空區(qū)內(nèi)大量注水易引發(fā)井下水害事故。
優(yōu)點:炸藥爆破能量大,技術(shù)成熟,可借鑒的資料較多;頂煤、頂?shù)装逋ㄟ^超前預(yù)裂爆破的形式處理采空區(qū)大面積懸頂?shù)男Ч^好;通過爆破,放頂煤工作面頂煤的冒放性較好。
缺點:爆破材料的運輸以及爆破施工時危險性較大;受頂煤離層影響,爆破火焰易引爆放空區(qū)瓦斯,導(dǎo)致瓦斯爆炸等次生災(zāi)害。
該方案的缺點是采取超前預(yù)裂措施,超前工作面30米,爆破時沒有自由面,因此爆破效果受到影響。預(yù)裂爆破鉆孔從兩巷向工作上方打鉆,鉆孔數(shù)量有限,且工作面頂板高6-8m左右,工作面中間區(qū)域基本為鉆孔空白帶,這部分頂煤不能跨落,對上部煤體起到支撐的作用,大大降低了超前預(yù)裂的效果。見圖1。
圖1 45號煤層爆破預(yù)裂鉆布置圖
二氧化碳致裂的原理是:利用二氧化碳從液態(tài)相變到氣態(tài)瞬間氣化膨脹并產(chǎn)生高壓,打碎泄能片,高壓氣體從泄爆口釋放,作用在煤(巖)體上,從而達(dá)到致裂的目的。
優(yōu)點:利用二氧化碳致裂器工作時不產(chǎn)生任何明火或火花;致裂后致裂器表面溫度極低,產(chǎn)生的的二氧化碳?xì)怏w營造了一個惰性氣體環(huán)境,從本質(zhì)上杜絕了瓦斯爆炸的可能性;二氧化碳致裂器拋煤量多塊度可控、拋出距離短,且不會發(fā)生放炮崩人事故;致裂后基本不揚塵,無炮煙、不產(chǎn)生有毒有害氣體,不危害工人身體健康。致裂器一次投入可反復(fù)使用。爆破可避免炸藥爆破時產(chǎn)生的火花以及有毒有害氣體的產(chǎn)生。
缺點:相比炸藥爆破威力較小。但由于其安全性好,可在工作面支架上部直接采取局部致裂措施,煤體自由面較大,不需要太大的威力,以免煤體過度破碎,或煤體受力過大拋入采空區(qū)。這個缺點甚至變成了優(yōu)點。
綜上分析,選擇區(qū)域性措施與局部措施相結(jié)合的方式,即超前工作面爆破預(yù)裂頂煤和頂?shù)装宓拇胧┙Y(jié)合局部措施采用二氧化碳致裂強制放頂措施。可大幅度提高頂板裂破碎頂煤,直接提高煤炭冒放性,提高回采率。
在禁止在工作面進(jìn)行采用爆破對硬頂煤進(jìn)行處理之前,我國大傾角水平分段放頂煤工作面普遍采用工作面架間向上方打眼,爆破弱化頂煤,實踐證明,除安全性差外,工藝是完成可行的,弱化處理頂煤的效果也很好。采用二氧化碳致裂代替炸藥強制放頂,避免了次生災(zāi)害的發(fā)生。
二氧化碳致裂弱化處理頂煤的技術(shù),是一項新技術(shù),通過不斷的實踐、改進(jìn),可以達(dá)到使頂煤及頂板隨采隨冒的目的。
該項技術(shù)可針對不同的地質(zhì)條件,通過調(diào)整致裂孔布置、液態(tài)二氧化碳充裝量及泄能片壓力大小等參數(shù),以達(dá)到處理頂煤和巖層頂?shù)装宓哪康模哂嗅槍π詮?,適用范圍廣的特點。作為煤礦安全生產(chǎn)的新技術(shù)極具推廣價值。
[1]索永錄.堅硬煤層綜采放頂煤開采技術(shù)[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2001:1-240.
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