回采工作面放頂煤工藝的優(yōu)化設(shè)計

劉宇鵬

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦二礦,河南 許昌 461000）

頂層石窟開采是一種綜合機械化的長壁開采技術(shù)，這種新的采礦技術(shù)對經(jīng)濟利益有很大的好處。然而，頂層煤層空化的新技術(shù)涉及大范圍的工作表面周圍巖石的損傷，低回收率和氣體排放量的增加。由于過去缺乏這項技術(shù)的基礎(chǔ)研究，所以在中國這項技術(shù)的進一步發(fā)展受到限制。在本文中，通過結(jié)合實際情況，將采礦和空化比，空化步驟距離，使用實驗室類似模擬方法分析從頂部煤炭碎裂等因素對頂層煤炭空化的影響,為改善完全機械化的上煤炭運輸開采中的最高煤炭回收率提供理論基礎(chǔ)。

1 回采工作面的現(xiàn)狀分析

1.1 回采工作面放煤工藝特點

頂煤挖掘技術(shù)的主要特點是，采用頂層煤炭運輸控制理論，將提高頂層煤炭的洞窟率，解決相應(yīng)的頂層煤炭損失問題。另外，根據(jù)煤層產(chǎn)生條件，通過實現(xiàn)上述對應(yīng)技術(shù)，可以使工作面的最上部煤炭分配率增加80～90%以上。一般來說，根據(jù)最高煤的采集率可以增加5～10%，其經(jīng)濟利益是相當可觀的，對于最高煤角色礦的可持續(xù)開發(fā)也是必要的。最高級的煤炭運輸技術(shù)主要是最終的煤炭運輸技術(shù)、煤炭分配步驟、煤炭運輸法和終端煤炭空化等，主要是在工作面結(jié)束之前停止分配，提前放置約10m，我們必須注意解決兩個問題，選擇最終開采線的合理位置。在穩(wěn)定的屋頂狀態(tài)下制作去除支撐的空間，有效防止后面進入。在工作方向的兩個步驟中，兩個頂層煤層空化之間的距離被稱為循環(huán)空化步驟。間接熱移動干燥機的原理是，為了確定循環(huán)煤繪制的步進距離，要完全分解，并在緩慢的范圍內(nèi)制造最高的煤炭，提高恢復(fù)率，減少致癌原率。當確定空化距離時，應(yīng)保證覆蓋開口以上最上部的煤被松軟的頂層炭填滿。空化間隔的大小主要與頂層炭的厚度有關(guān)。當最大的煤炭厚度較小時，通常采取一個采礦和一個洞穴更為合理；如果頂部的煤炭厚度較大，則可以適當?shù)卦黾涌栈襟E，并且可以使用兩個采礦和一個移動或兩個采礦和一個移動。空化距離與屋頂空化和移動特性和頂層煤炭碎裂程度有關(guān)，由圖1得出，煤層的薄厚程度對鉆孔偏斜的影響：煤層厚度在3m以下的鉆孔偏斜程度較小，煤層厚度在3m以上的鉆孔偏斜程度增加。

圖1 煤層的薄厚程度對鉆孔偏斜的影響圖

1.2 回采工作面放煤工藝優(yōu)化設(shè)計

作為優(yōu)化“煤礦開采”過程的方法，本文提出的綜合建議是完成以下步驟，根據(jù)采礦面設(shè)備的現(xiàn)狀和煤炭保管、制圖的基礎(chǔ)理論，進行了詳細的分析，選定了各種制圖采煤方式。根據(jù)礦山的實際生產(chǎn)情況，定義了用于測試實際煤炭繪制效果的特定索引，關(guān)于各自選擇的理論測試方式，依次進行運算配置，進行實證收集效果測試的所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)。冶煉煤炭的科學方法當然可以使煤的接觸面均勻，因此顯然可以截斷，最好的煤炭回收完全完成，可以減少混合。在整個煤炭制法中，如果煤炭制法不能有效控制，則頂層煤炭混合研究的情況非常嚴重，特別是導致煤炭損失的明顯情況。

2 放頂煤工藝的優(yōu)化設(shè)計

2.1 煤炭制圖步驟的優(yōu)化設(shè)計

如果煤炭制圖步驟的選擇是科學合理的，它確實可以改善恢復(fù)率，在一定程度上減少致癌原率。更好的采煤階段可以在頂層煤的頂部制造源，毫無疑問頂層煤后有時可以到達采煤口。這樣，就可以完全發(fā)揮出煤炭提取效果，達到最好的程度。如果煤炭開采超過標準限界，最上面的煤炭上的雁根將首先到達煤炭開采口。而且，在炭后面很難將其排出。如果煤炭抽選工程低于特定界限，科格爾將在煤炭初期階段進入采煤口，使上面的煤炭難以完全排出。練習后，如果空化步驟真的是科學的，最上面的煤炭對應(yīng)空化量自然會達到最大，而量也會達到最小。實際上，我們有一個特殊的理論，可以用來指導繪制方法選擇橢圓體理論。根據(jù)不同的煤炭制法，分析具體的煤炭制法，展示了在礦山后方的煤炭的伽瑪混合的實際情況。煤炭的抽選在幾個圓形截面上進行。煤炭運輸按區(qū)間和間隔按一輪的順序進行，以回環(huán)和單輪序列繪制煤炭。

2.2 煤層情況及相似模擬試驗

以15個煤層的開采為例，石層的厚度為5.4 ～7.93 米，平均6.38 米，煤層為兩層巖石，巖石的上層相對穩(wěn)定，厚度為0.2 ～0.3 m，巖石分布的下層不穩(wěn)定，厚度為0～1m，石材系數(shù)f為2.5 ，煤炭的單位重量為4.4 tm3。長方體是高純度的黑色頁巖。立即屋頂?shù)暮穸绕骄鶠?.72 米，為0.5 ～3.15 米。主要的屋頂是深灰色的石灰?guī)r和石灰質(zhì)頁巖，硬度為10.62 米。直接底為深灰砂頁巖、硬巖、厚度1.94 ～3.1 m、平均厚度2.8 m。在工作方面，采用了長壁后退的完全機械化的頂層煤炭運輸采礦，一次采用全高開采法和全覆蓋法進行管理。工作方面全長116米，罷工長861米，礦山高6.38 米。由于采掘過程中上層地基運動的特性和頂層煤籠的特性，完全機械化的上部煤層空化面中周圍巖石的移動空間包括5個區(qū)域和支撐面積，頂部煤炭破碎排放區(qū)，填充面積，在可大致區(qū)分為煤炭壁的周期性破壞和下沉區(qū)域支撐區(qū)域，主體為具有最大剛性的油壓支撐體，近似主體最終輸送的填充面積主要由浮動煤和傳動巖構(gòu)成，其密度和介質(zhì)剛度為煤厚，在由空化巖石厚度和巖相決定的石壁開采過程中，由于橋墩壓力的影響，石炭體產(chǎn)生裂縫，剛性下降的周期性破壞和沉降是伴隨周期性破壞和沉降的上層。在采礦過程中，這五個區(qū)域的位置是時間的函數(shù)，頂層煤炭破碎和放電區(qū)域?qū)攲用禾慷纯哂绊懽畲?，工作面的進展和連續(xù)變化。區(qū)域之間的邊界是模糊的，但是分割是明顯的。當現(xiàn)場觀察和測量空化比為1.8:1時，工作面加權(quán)規(guī)則的分析：長方體的第一空化步驟為13.5 m，基本屋頂?shù)牡谝患訖?quán)步驟為36.3 %m，平均周期性加權(quán)步驟為9.6 m循環(huán)的平均支撐強度為0.85 mp，上部煤炭破碎及放電區(qū)域I的長度為3.8 m。而且，頂層煤炭的碎裂是0.82 。在空化比為1.5 :1的情況下，工作面加權(quán)規(guī)則的分析：長方體的第一空化步驟為12.5 m，基本頂棚的第一加權(quán)步驟為32.6 米，平均周期性加權(quán)步驟為9.2 m循環(huán)內(nèi)的平均支撐強度為0.88 MP，上部煤炭破碎及放電區(qū)域的長度。也就是說，區(qū)域II為3.6 米，頂層煤炭的碎裂為0.85 。當空化挖掘比為1.2 :1時，工作面加權(quán)規(guī)則的分析：長方體的第一空化步驟為10.8 m，基本屋頂?shù)牡谝患訖?quán)步驟為29.2米，平均周期性加權(quán)步驟為8.8 m循環(huán)內(nèi)的平均支撐強度為0.96 MP，上部煤炭破碎及放電區(qū)域的長度。也就是說，區(qū)域II為3.3 m，頂層煤炭的碎裂為0.92 。由于上煤的壓壞程度直接影響空化效應(yīng)和回收率，所以分析了支撐壓力的分布特性。應(yīng)力集中系數(shù)為1.86 空腔化率為1.5 :1時，支承壓力的分布范圍約為50m，峰值點在工作面前25m左右，應(yīng)力集中系數(shù)為1.95 的空化比為1.2:1時，支承壓力的分布范圍約為46m峰值點在工作面前方約為23m，應(yīng)力集中系數(shù)為2.02。根據(jù)這個數(shù)據(jù)，空化比的變化直接影響空化的影響。在有煤層厚度的范圍內(nèi)，開采率增加，即頂炭的厚度越厚，峰值支撐壓力的位置就越遠離煤壁，支撐體的支撐強度比較小，即頂部炭的厚度越薄峰值支撐壓力的位置接近煤壁，支撐體的支撐強度大。也就是說，在固定了煤層厚度的情況下，最上層炭變厚的話，頂層煤就很難變松，空化性能很差。

2.3 效益預(yù)測

2.3.1 通過對臨時支援設(shè)計的優(yōu)化和管理，屋頂安全性事故發(fā)生大幅減少，出入面安全率大幅提高，保證員工的勞動環(huán)境安全。根據(jù)改進的安全系數(shù)，估計約有600萬間接利潤可以在一年內(nèi)引入礦山。

2.3.2 通過優(yōu)化臨時支撐設(shè)計，前探測光束的安裝時間大幅縮短，生產(chǎn)工作時間增加，勞動效率利用率提高。該項目將直接間接為煤礦帶來近40萬元的利潤。從這兩個優(yōu)點來看，通過對臨時支撐裝置的設(shè)計優(yōu)化，約100萬元將在一年內(nèi)保存在礦山。如果我們長期考慮的話，經(jīng)濟上的好處是無法計量。

3 結(jié)論

在本文中，基于工程學實例，結(jié)合頂煤籠敷采礦技術(shù)的特性，采用試驗方法優(yōu)化了頂層鑄造開采技術(shù)的設(shè)計。采礦技術(shù)的經(jīng)濟優(yōu)勢非常大，但是為了驗證和優(yōu)化設(shè)計還需要很多練習。礦山單位必須完全實現(xiàn)礦山技術(shù)所帶來的巨大經(jīng)濟利益，與單位操作的礦業(yè)項目相結(jié)合，將技術(shù)完全實踐，以提高采礦生產(chǎn)現(xiàn)場的技術(shù)水平實際優(yōu)化和調(diào)整開采技術(shù)。借助測試方法，進行了空化技術(shù)的科學優(yōu)化設(shè)計。這項礦山技術(shù)可以帶來非常好的經(jīng)濟效益，但是需要進行很多實際工作的確認和優(yōu)化設(shè)計。對于采礦單位來說，他們必須深入了解該礦山技術(shù)所能引導的超經(jīng)濟優(yōu)勢，將該技術(shù)整合到單位的實際開采項目中，完成具體實施在執(zhí)行過程中不斷優(yōu)化和調(diào)整挖掘技術(shù)，提高礦山生產(chǎn)的整體技術(shù)水平。