李 健
(山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司,山西 長治 047100)
煤炭資源是一種重要的能源,也是人們?nèi)粘I钪械闹饕茉粗?,為了與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng),相關(guān)的煤礦企業(yè)必須對采煤法進(jìn)行改進(jìn),已達(dá)到產(chǎn)能增加的效果。因此就必須采用產(chǎn)量高、效率高的采煤法,綜采放頂煤開采法是一種主要用于開采中厚煤層的采煤法,為了提高這種采煤法的效率,提升采煤產(chǎn)量,使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)高效,就要深入了解綜采放頂煤開采工藝。
將工作面安裝鋪設(shè)在被開采煤層的底部是放頂煤開采工藝的第一步,其中煤層的切割主要通過采煤機(jī)完成,并且在切割過程中要進(jìn)行支護(hù)配合,通過液壓支架完成,并要與工作面的推移同步進(jìn)行。這時向著煤壁位置將工作面前段的刮板輸送機(jī)推移過去,在推移到應(yīng)在位置后,便可以開始采煤機(jī)的割煤工作。割煤工作中,通常1~3刀切割后便可以按照放頂煤技術(shù)的規(guī)定要求打開放煤口,排除已破碎的煤炭。根據(jù)允許額度,在煤炭矸石放出含量與額度不相符時,放煤口應(yīng)立即關(guān)閉,以上便是一個放頂煤開采工藝循環(huán)的流程。
通常放頂煤采煤法與實際厚煤層的環(huán)境條件相結(jié)合進(jìn)行分類,具體如下。
一次采全厚放頂煤開采需要布置一個開采放頂煤的長壁工作面,該長壁工作面的布置方向要沿著煤層底板方向進(jìn)行布置,實現(xiàn)一次放出頂煤全厚,可提高煤礦開采效率與煤礦開采產(chǎn)量。該采煤法見圖1。
圖1 一次采全厚放頂煤開采示意圖
預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采需要布置一個長壁工作面,該長壁工作面的布置方向要沿著煤層的頂板方向,在布置完成長壁工作面后要完成鋪網(wǎng)分層工作,破落頂板后便要鋪設(shè)一個放頂煤工作面,該工作面的鋪設(shè)要順著煤層底部的方向,最終將兩工作面之間的煤炭從所鋪設(shè)的網(wǎng)下放出。該采煤法見圖2。
通常傾斜分層放頂煤開采主要運(yùn)用在開采厚度在15~20m間的煤礦中,在采用傾斜分層放頂煤開采工藝時會將煤層分成厚度為8~12m厚度的上下部煤層進(jìn)行開采。該采煤法見圖3。
圖2 預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采示意圖
圖3 傾斜分層放頂煤開采示意圖
以上3種工藝的應(yīng)用條件、優(yōu)點與注意事項的對比見表1。
表1 3種采煤法對比
雙輸送機(jī)放頂煤技術(shù)是一種利用前方輸送機(jī)形成采煤機(jī)的導(dǎo)軌,第一步對煤層底部進(jìn)行切割,然后使用前段輸送機(jī)將切割下的煤炭運(yùn)輸走,并將液壓支架與其同步向前遷移的技術(shù)。這時頂板會出現(xiàn)破落情況,當(dāng)頂板達(dá)到一定程度的破裂后,打開放煤口,使煤炭流動至后端的輸送機(jī),后端的輸送機(jī)再運(yùn)走煤炭。
(1)采煤時通過雙輸送機(jī)放頂煤技術(shù)會產(chǎn)生兩條煤炭運(yùn)輸線路,遷移液壓支架、采煤機(jī)割煤、移動前部輸送機(jī)等其他工序,與普通煤礦綜采放頂煤開采工藝相似。
(2)在支架移動過程中,即前部輸送機(jī)移動后,后部輸送機(jī)也要與支架同步遷移,要特別注意中部槽的連接部位,防止在操作過程出現(xiàn)錯槽事故。
(3)初次應(yīng)用放頂煤技術(shù)進(jìn)行開采時,在支架推出切眼后,要根據(jù)頂煤冒落情況開始放煤,放頂煤要在支架排成直線后再放,要從順槽一端依次向另一端放煤,通常每次放1~2架,實際放架次數(shù)要結(jié)合實際情況確定??梢酝瑫r進(jìn)行放煤工序與切割工序,也可以一段放煤、一段切割煤炭,通過將工作面劃為兩段的形式來完成。根據(jù)允許額度,在煤炭矸石放出含量與額度不相符時,放煤口應(yīng)立即關(guān)閉。可以通過采用升降放煤板的方式處理大塊煤炭堵塞放煤口的情況。
雙輸送機(jī)放頂煤工藝與單輸送機(jī)放頂煤工藝相似,而后者具有占用設(shè)備少、機(jī)頭易移動、操作程序簡單的特點。但也存在厚煤層較軟時單輸送機(jī)放頂煤技術(shù)在架前、架上容易產(chǎn)生較多煤塵的問題,同時也會容易發(fā)生冒空現(xiàn)象。
在初采時通常推進(jìn)10~20m不放頂煤的距離,因為在初期我國采用放頂煤工藝時,以此實現(xiàn)預(yù)防頂板破碎掉落。但隨著時間的推移,發(fā)現(xiàn)這種方式并不能有效起到保護(hù)作用,于是在放頂煤工藝不斷發(fā)展的情況下,現(xiàn)在綜采工作面使用主要工藝是推開切眼就直接放頂煤。切頂巷工藝與深孔爆破工藝是為了提高初采回收率,盡可能地使步距縮短,是現(xiàn)在所采取的主要工藝。
停止開采放頂煤在即將完成工作面開采的大約20m左右前,并鋪設(shè)金屬網(wǎng)是早期放頂煤技術(shù),而現(xiàn)在為了盡可能地節(jié)約煤炭資源,在技術(shù)方面也不斷進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展,使停采距離盡可能地縮短,目前可以達(dá)到大約10m,但要有針對性地解決整個生產(chǎn)工藝中的兩個問題,一是要與實際情況相結(jié)合,選擇相對穩(wěn)定的頂板條件的位置設(shè)置停采線;二是要使矸石壓住金屬網(wǎng),使后方矸石不竄入工作面。
特種端頭的使用在煤礦開采場地通常會有許多支架,進(jìn)行放頂煤時維護(hù)端頭的方式都是采用放頂煤的支架或者是采用改良后的支架。另外,由于需要加高輸送機(jī)的過渡槽在端頭位置導(dǎo)致支架過煤難、放煤難的問題。為了解決這個問題,通常會留出2~4架支架,支架上不放頂煤,將支架留至工作面兩端,需要不斷提升支架與輸送機(jī)技術(shù),及時更新端頭設(shè)備,具體途徑見表2。
表2 解決端頭放煤問題的途徑
面臨地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、有著較大厚度變化的煤層,需要預(yù)留煤層頂部或底部的厚煤層工作面,而分層開采技術(shù)煤炭的回采率通常要低于綜采放頂煤開采。為了提升綜采放頂煤開采技術(shù)煤炭的回收率,主要采用以下途徑。
(1)放煤工藝與放煤步距在選擇時要盡可能的合理科學(xué),與放煤口尺寸、放煤口具體位置、煤層厚度、矸石排放能力相結(jié)合,放煤步距可以在放煤口需要大的時候同步地適當(dāng)增大;可以在開采煤層較薄時將放煤步距適當(dāng)縮小;可以在矸石排放能力強(qiáng)、采用洗選加工工藝采煤時適當(dāng)?shù)厥鬼斆翰骄鄿p小,盡可能地使煤炭回采率提升的同時提升煤炭的質(zhì)量。
(2)擴(kuò)大端頭放煤距離。要對端頭支架不斷地進(jìn)行完善與改進(jìn),盡可能地使端頭實現(xiàn)全部放煤,在端頭支架尾部可以安設(shè)放煤插板,要使端頭插板能夠擺動,提高煤炭回收率。
(3)不斷加強(qiáng)工作面初采階段的放煤管理。在綜采放頂煤工作面推出開切眼時必須馬上放煤,盡可能避免初采過程的丟煤現(xiàn)象。為了加強(qiáng)生產(chǎn)管理力度,操作人員要深刻學(xué)習(xí)放頂煤操作制度,加強(qiáng)生產(chǎn)管理。在進(jìn)行綜采放頂煤操作時需要由專業(yè)的操作人員進(jìn)行,以使煤炭回采率最大化。
綜采放頂煤開采技術(shù)是一種能夠有效提高煤礦開采安全性與厚煤層煤礦開采效率的先進(jìn)采煤技術(shù),雖然已經(jīng)成為主要開采厚煤層的技術(shù),但因為我國應(yīng)用時間較短,還面臨著許多問題,為了更好地利用這種采煤技術(shù),仍需要不斷地研究探討,加以改進(jìn),服務(wù)于煤礦企業(yè)。