综采放顶煤 [放顶煤综采技术介绍及提高煤炭回收率的方法]

Question

如题所述

Answer 1

【摘要】放顶煤综合采煤技术是针对厚煤层开采的一种方法，它将原本需要分层开采的煤炭在一次采动中完成。该技术通过在煤层底部进行传统采煤，使得上部煤炭在矿压作用下自然垮落。放顶煤综合采煤不仅适用于不稳定的厚煤层开采，而且是实现高产高效矿井建设的有效途径，为综合采煤技术的可持续发展奠定了基础。本文详细介绍了放顶煤综合采煤工艺的主要工序、操作要领、参数选择、放煤方式、放煤中的常见问题及解决办法，以及提高煤炭回收率的方法。
【关键词】放顶煤综合采煤；工序；参数；煤炭回收率
0 前言
放顶煤综合采煤技术是厚煤层煤炭开采的一种重要方法。它通过在煤层底部进行采煤，使得上部的煤炭在矿压作用下自动落下来。这种开采方式不仅适用于不稳定的厚煤层，而且是实现高产高效矿井建设的有效途径，为综合采煤技术的可持续发展奠定了基础。
1 主要工序与操作要领
放顶煤综合采煤的主要工序包括采煤机割煤、移架、推溜和放顶煤等。在割煤工序中，采煤机的进刀方式与普通综合采煤工作面相同。割完煤后，需要进行支护，通常采用支架擦顶移架的方式。移架后的放顶煤支架应成直线，移架过程中可以利用侧推千斤顶进行调架和扶架。四柱放顶煤液压支架前、后柱的高差应控制在200-250mm之间。推移输送机应在采煤机割煤15m后推溜，操作时要与放顶煤液压支架相协调，弯曲度不能太大，通常在二至三次推到位即可。
2 放顶煤放煤工艺参数
放顶煤通常是通过移架使顶煤垮落、破碎，对于不破碎的可打眼爆破，通常要求顶煤强度不大于1.5，以确保移架后顶煤能够自动垮落；同时，也要尽可能地回收已破碎的顶煤。放顶煤是综合采煤的关键工序，应确定放煤工艺参数和放煤顺序。
2.1 放煤步距
放煤步距是指在工作面推进方向上，两次放顶煤间的推进距离。确定放煤步距的要求是使放出范围内的顶煤能充分破碎和松散，提高采出率，降低含矸率。放煤步距与煤的软硬、层节理发育状况和顶板活动相关。确定放煤步距要考虑支架结构、放煤口位置和顶板冒落的垮落角，及经过一次放煤后，松散煤体的活动规律，即放煤椭球体和放煤漏斗的影响。放煤步距可通过复杂的计算或作图法确定，但最少不可使其小于顶煤松散椭球体的短轴半径。
2.2 放煤口间距与高度
放煤口间距的大小与放煤步距相似，如果间距太大，煤炭损失量增加；间距过小，可能使含矸量上升，煤质降低。因此，放煤口间距以1.5-3.0m为合适。放煤口的高度对煤炭回收率影响较大。通常，放煤口高度提高，放煤体积就将减少，因此，应尽量降低放煤口的高度。但其高度也不能太小，必须高于输送机的高度，否则就会出现装煤困难。
3 放煤方式
放煤方式对工作面煤炭采出率、含矸率的影响较大，还对总的放煤速度、正规循环的完成及高产产生影响。放煤方式一般包括放煤顺序和一次顶煤的放出量，有以下三种方式：一是单轮顺序放煤；二是多轮顺序放煤；三是单轮间隔放煤。一般采用“两采一放”或“三采一放”，即采煤机割两刀或三刀放一次顶煤。顶煤的放出顺序，要从工作面一端开始，顺序逐架依次放煤，若顶煤较厚，也可隔架轮换或2～3架一组，隔组轮换放煤。放煤时要“见矸关门”。
4 放煤中的常见问题及解决办法
在放顶煤时以下情况会引起放煤不正常：碎煤成拱放不下来；大块煤堵在放煤口，煤放不出来；顶煤过硬，难以垮落。处理碎煤成拱的方法是通过摆动支架的尾梁或掩护梁，破坏成拱的碎煤，也可升降支架破坏成拱，而这种方法却不能常用，对支架有所损害。在大块顶煤堵塞放煤口时，要通过支架上的插板、搅动杆等结构破碎或松动顶煤，在工作面顶板稳定条件下，可适当摆动支架尾梁把顶煤松动破碎。遇到大块煤时，应采用打眼爆破的方法破碎，而每个炮眼的装药量要严格控制。放落的大块煤在输送机上要及时用人工或机械的方式破碎，防止在工作面端头因输送机的过煤高度产生阻煤。处理顶煤过硬难以垮落时，要预先对顶煤进行破碎处理，主要采取从工作面向顶煤打眼爆破的方法。
5 提高煤炭采出率的措施
5.1 适当加大工作面长度。根据对不同工作面长度的数值表明，随着工作面的推进，支承压力峰值不断增大，200m左右达到基本稳定。而工作面长度越大，峰值越高。显然，应尽可能加大工作面长度，这将有利于顶煤的初始破坏，提高采出率及工作面产量。
5.2 科学选择放煤步距和放煤工艺。放煤步距要按照煤层厚度、放煤口几何尺寸及排矸能力确定，在煤层较厚、放煤口较大时，放煤步距要相应加大，反之要适当缩小。放煤工艺一般要实施单轮间隔放煤，此方法易于人员把握，脊背煤损失较少。
5.3 缩小区段煤柱尺寸。适度缩小区段煤柱尺寸。例如，把煤柱宽度由20 m缩小至5m，这样采区煤炭采出率就能提高6%-8%左右。同时，要加强工作面初采阶段的放煤操作管理，按规定要求操作，减少工艺过程中的丢煤损失。工作面煤炭采出率与工人素质、生产管理水平等人的因素相关。提高放煤人员的责任心，提高工作面煤炭采出率。
5.4 扩大端头放煤范围。使用有效的端头支架，完善支架配套，实施端头全部放煤。如端头支架尾部设有能摆动的放煤插板，可使工作面煤炭采出率提高5%—6%。
5.5 初末采放煤工艺。我国推行放顶煤开采初期，通常采取初采推进10m～20m不放煤，原意是为了防止顶板跨落对采煤工作面的威胁。我矿实践表明，综采工作面这种威胁不存在，只要采取措施，保证初次跨落时支架的稳定性，便可以推出切眼即放顶煤。在放顶煤末采初期，通常在20m左右铺双层网停止放煤，或