綜采放頂煤存在的問題及控制措施

衛廣生

摘要:霍州煤電集團回坡底煤礦9#煤層厚度不穩定,局部變化大,煤頂易冒落,煤壁易片幫,煤層底版松軟,為典型的“三軟”不穩定難采煤層。回坡底煤礦通過采用兩柱掩護式放頂煤支架放頂煤工藝,在9#煤首采面1193工作面取得了較好的效果。

關鍵詞:綜采;地質煤礦;頂煤

中圖分類號:TD82 文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-194-01

一、工作面情況

(一)地質煤礦

1193綜采工作面所采煤層為9#煤層,呈黑色煤末狀,煤體松軟,硬度低,是回坡底煤礦第一個采用兩柱掩護式支架的綜采房頂煤工作面。煤層賦存不穩定,煤層結構復雜,大面積存在夾矸。煤層傾角均12°。頂底板情況如下:

直接頂:粉細紗巖,平均4.89m,以粉砂巖為主,含細砂巖,薄～中厚層狀,夾層狀或橢球狀菱鐵質結核,易相變,不穩定。

偽頂:砂質泥巖,平均1.63m黑灰色,含碳及團塊狀黃鐵。

直接底:鋁土質泥巖,平均5.59m深灰色,含鋁土質,含較多炭化植物化石,中部夾一層厚度平均的粉砂巖。

老底:粉細砂平均13.32m,灰～深灰色,鈣泥質膠結,薄～中厚煤層狀含菱鐵質結核。

(二)采煤方法

采煤方法為走向長壁后退式開采,綜采放頂煤一次采全高,全部跨落法管理頂板。采煤工藝為綜合機械化放頂煤工藝。回采工藝過程:

開缺口→機尾返刀→移機尾→下行割煤→移架→移前溜→到機頭返刀→吃刀→移機頭→放頂煤→拉后溜,完成一個循環。

放頂煤步距確定:

煤層平均厚度為5.5m,采高2.0m,因此該面的采放比為1:1.75,為取得較大的資源回收率,確定采用一采一放,放煤步距為0.6m,放煤方式為單輪,順序,單口進行,實際回收率達到85%以上。

二、綜采放頂煤中存在的問題

隨著我國才沒技術的不斷發展,綜采放頂煤開采也得到迅速發展,主要原因在于它能實現高產高效,同時還解決了其它采煤方法無法解決的技術難題。應用綜采放頂煤開采后,不僅提高了資源回收率,并且在回采過程中沖擊礦壓明顯減弱,確保了安全生產,經濟效益顯著。但綜采放頂煤業存在以下問題:

(一)初采強制放頂煤問題

在工作面初采時,煤壁對頂煤的支撐在頂煤及頂板達不到垮落極限時,呈現出支撐梁作用。若不及時垮落,會造成有害氣體超限和風量低、相對風速,不但影響工人的工作環境,而且當頂煤、頂板初次垮落時對支架造成破壞和形成沖擊波的危害。

(二)頂煤難以放出問題

由于工人只有靠反復升降支架,在支架和頂板的反復作用下破碎頂爆,甚至采取2架或3架同時升降來破碎頂煤,致使煤壁和頂煤超前破碎,煤壁片幫深度增大,頂煤在控頂區內冒落,給安全帶來隱患。

三、綜采放頂煤的控制措施

支護方式:工作面上下端頭各裝ZFG3400-16/26型綜放過渡液壓支架,以便有足夠的后部空間來放置后部輸送機機頭部,中間架采用ZF2800-15/24兩架掩護式放頂煤支架支護頂板,同時采用超前擦頂帶壓移架和跟機拉架即使支護等頂板管理方法,再加上采煤機割煤對頂板振動小,液壓支架支糊強度大且具有朝向煤壁方向的水平力,使得工作面推進速度與頂板管理之間形成良好循環。采煤工藝循環作業方式應由“兩采一放”改為“一采一放”采、放分區平行作業改為跟機平行作業,從而可延長放煤時間,有利于頂煤放盡,提高工效。對于頂煤太厚、夾矸層強度和厚度較大的工作面,因為頂煤破碎主要依靠支承壓力和支架反復支撐卸載來實現,頂煤太厚,上部頂煤破碎不充分,破碎塊度大不易放出。應采取震動放炮等輔助方法來促進頂煤放出。

(一)工作面初采

工作面初采及正常放頂煤時,頂煤不垮落或呈鉸鏈狀而放不出,因此進行強制放頂,即沿切頂線布置單排眼。而初采為確保支架的穩定性,必須丟棄部分頂煤,其丟煤量為使冒落的頂煤能夠充填支架高度空間。

工作面切眼沿頂布置,工作面初采時要逐步托頂煤,沿底推進:

1.受推移桿影響下山角度不宜過大,工作面支架附采角度在10°左右。

2.托頂煤期間支架必須超前支護,以防止工作面大面積偏幫。

3.初采期間時刻注意工作面壓力表情況,發現礦壓變化馬上采取措施。

(二)工作面仰采

由于工作面采上山煤幫極易造成片幫事故,煤壁片幫后導致頂煤脫落,隨之直接頂跨落,頂板很難控制。針對現場實際和該支架的結構特點采取以下措施并取得了較好效果:

1.合理控制工作面采高,嚴格要求機組司機和支架工把采高控制再2.0～2.2m范圍內,一處超高按違章處理。

2.加大支架撐力,采取帶壓移架和隨拉架隨收前探梁措施,對頂板及時進行支護。

3.在前探梁上插1.5米長2寸管并背料,對頂板進行超前維護。

(三)工作面俯采

俯采期間支架尾部流碴,容易造成溜子鏈絆斷和壓瘤子事故,要保證支架后尾梁及時回收,后尾梁插板處于打開狀態,放煤時插板慢縮,見碴后立即停止并打開插板。

(四)工作面調采

1.提前畫調采示意圖,井下畫出調采起始位置。

2.調采時采用小比例調采,1:2或1:3進行調采。

3.工作面支架調整每班必須作為一道工序,防止擠架、咬架。

4.嚴格工作面單向頂拉順溜序。

(五)破碎頂煤

由于煤厚不穩定,局部變化大,煤頂易冒落,煤壁易片幫,煤層底版松軟,造成頂煤的破碎度大而難以放出,可以采取升降鄰架的方法來破碎,但放頂煤支架必須達到初撐力且放煤口不得敞開,同時加強注水濕潤煤體。注水一是可以使頂煤軟化;二是降塵;三是裂隙進水,有利于頂煤破碎,減少因操作支架而造成的煤壁片幫空頂等。

隨著才沒技術的發展,綜采放頂煤技術在現代煤礦中廣泛應用,對綜采放頂煤工作面中出現的問題,必須高度重視并進行分析研究。綜采放頂煤時必須加大對綜采放頂煤技術的綜合研究,并努力創造條件開展好探煤厚工作,加強放頂煤過程中的控制,選擇好適合放頂煤采出量的計算方法。總之,煤炭資源是不可再生的寶貴能源,必須想方設法把資源管理好,盡量避免出現浪費煤炭資源的現象。