宋亮

摘 要：盡管經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對資源利用的總量、類型和方式等都提出了新的要求，但是煤炭依舊是生產(chǎn)生活中應(yīng)用最為基礎(chǔ)的、廣泛的能源。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤炭開采業(yè)的技術(shù)也在不斷優(yōu)化，但是仍舊有進(jìn)一步發(fā)展的空間。放頂煤因?yàn)榭梢暂^好的解決傳統(tǒng)的分層開采技術(shù)中出現(xiàn)的細(xì)節(jié)問題，所以放頂煤在擔(dān)心該的開采業(yè)中應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。放頂煤工作面頂煤破碎機(jī)理是提高放頂煤質(zhì)量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，在進(jìn)行放頂煤工作中涉及到的各種因素，也可以作為回收率技術(shù)提高的重要內(nèi)容。文章就當(dāng)下的放頂煤工作現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了建議和對策。

關(guān)鍵詞：破碎機(jī)理;回收利用;工作面遷移;煤體間距

中圖分類號：TD823.49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0175-02

0 引言

放頂煤是指在厚煤層中沿著整個(gè)煤層的底板布置一個(gè)高度在一米八以上的工作面，通常都是采用常規(guī)的方式來進(jìn)行回采，也就是所謂的打眼放炮或者是采煤機(jī)的落煤，在利用礦山的壓力來時(shí)的支架上方的頂煤可以破碎成散體，將工作的軟綿放出來，進(jìn)行厚煤層的一次性采集。

1 放頂煤工作面的破碎機(jī)理和回收的應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年，許多礦業(yè)的集團(tuán)公司都在引進(jìn)放頂煤的采全高的新工藝，在實(shí)際施工中也針對取得了良好的效果。不僅是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了高產(chǎn)量和高效益的目標(biāo)，也較低了巷道的挖掘效率以及材料消耗等各方面的成本，所以經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。在施工過程中，也減少了工作面根據(jù)施工的位置變化不停的進(jìn)行變動(dòng)，所以提高了全員的效率，提高了人力物力的利用率，在煤炭的生產(chǎn)中得到了普遍的推廣和應(yīng)用[1]。實(shí)踐證明，采用放頂煤方法來開采緩慢傾斜的厚煤層，比分層開采的方式要更能集中生產(chǎn)力，并且強(qiáng)度也可以保持在較高的水平，減少整個(gè)巷道的工程量，將資源進(jìn)行高效率的回收。我國的綜合采放頂煤的技術(shù)起步較晚，雖然現(xiàn)在在全國的應(yīng)用已經(jīng)大面積拓展，但是技術(shù)仍舊需要進(jìn)一步優(yōu)化提高。但是，經(jīng)過近20年的應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)踐，也的確有相當(dāng)一部分工作面的效益不太理想，有許多亟待解決的問題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，在放頂煤的工作面中，影響生產(chǎn)的不僅僅是具體的工作程序，還有應(yīng)用技術(shù)。傳統(tǒng)的割煤和移架工序的問題，經(jīng)過發(fā)展變化，已經(jīng)上升成了放煤工序的問題。在影響放煤效果的各種因素的調(diào)查中，得出不同因素的不同影響程度，但主要是頂煤的破碎程度影響最大[2]。放頂煤的綜采可以較好的解決問題，因?yàn)樵摷夹g(shù)可以將分層開采所需要的分層開采兩一次性采集完，在煤層的底部按照傳統(tǒng)的方式開采之后，便可以用重力的自然因素等來時(shí)的頂部煤炭自動(dòng)落下來。支撐壓力對頂煤起著預(yù)壓裂的作用，當(dāng)煤體中的內(nèi)力強(qiáng)國可供支撐的強(qiáng)度極限時(shí)，煤體就會(huì)產(chǎn)生裂隙，只有當(dāng)煤體處于壓力相互平衡的狀態(tài)下，才能保證整體的完整性。工作面的支架和反復(fù)支撐，可以將頂煤進(jìn)一步破碎的范圍擴(kuò)大，提高頂煤放置的效率。在上方裂隙產(chǎn)生張開和閉合的作用之下，其實(shí)產(chǎn)生的作用的大小和反復(fù)支撐次數(shù)有較大的關(guān)系。根據(jù)頂煤中的應(yīng)力、變形和破壞發(fā)展的規(guī)律，可以沿著走向分為幾個(gè)不同的區(qū)域。

2 放頂煤工作面的破碎機(jī)理和回收的應(yīng)用

2.1 主要因素

影響的主要因素有開采深度、煤層強(qiáng)度、支護(hù)強(qiáng)度以及煤層厚度等各種。開采深度中的工作面的頂煤破碎，是需要在合適的垂直應(yīng)力以及開采深度下的，高度達(dá)到兩百米以上時(shí)，工作面前方的頂煤均需要進(jìn)行預(yù)破碎的預(yù)測，以及采煤深度增大的調(diào)查，將頂部可以開采的區(qū)域進(jìn)行平衡放大。而煤層的深度則是因?yàn)?，煤體破壞的實(shí)質(zhì)是其受到的應(yīng)力超過了其強(qiáng)度的極限。一般來說，煤體的強(qiáng)度越大，就會(huì)越難被破壞，無法解決煤層強(qiáng)度，就會(huì)影響頂煤自降的質(zhì)量。頂煤在不同的支架阻力的情概況下，破煤的效果時(shí)截然不同的。經(jīng)過調(diào)整支架的阻力后發(fā)現(xiàn)，支架的阻力較小的時(shí)候，頂煤可以更容易在煤壁的上方發(fā)生破壞[3]。但是當(dāng)支架的阻力較大時(shí)，就會(huì)破壞使用支架的后部，破碎的程度和范圍都會(huì)越大。頂煤的整體破碎程度和支護(hù)的強(qiáng)度之間，有一套可供參考的數(shù)據(jù)計(jì)算模式。而一般來講，如果煤層的強(qiáng)度足夠低，而頂煤的厚度足夠大，就更加容易產(chǎn)生剪切破壞和水平位移的作用。頂煤的厚度處理和維護(hù)的難度較大，經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴徽?dāng)?shù)牟僮髟斐烧麄€(gè)采集工程的功虧一簣。在支護(hù)區(qū)的上方頂煤有一定的厚度，是對工作面工作空間頂板穩(wěn)定性是有力的。如果頂煤的厚度加大之后，頂煤的破碎程度就要進(jìn)一步降低，緩沖了支架的作用，所以煤層的厚度和整體破碎度之間也有定量關(guān)系。

2.2 放頂煤工藝參數(shù)

放頂煤通常是經(jīng)過移動(dòng)支架等來進(jìn)行可打眼的爆破，但是這種放頂煤的強(qiáng)度、步距等都有一定的標(biāo)準(zhǔn)。放頂煤是綜放開采的關(guān)鍵工序，應(yīng)該確定放煤工藝參數(shù)和放煤順序。放煤的步距實(shí)際上就是指，在工作面的推進(jìn)方向，將兩次放頂煤間的推進(jìn)距離，也就是循環(huán)放煤步距。在確定放煤步距的過程中，需要是的頂煤的破碎和松散等需要控制在合理的范圍內(nèi)，提高了采出率。放煤的步距和煤的軟硬程度以及層節(jié)理發(fā)育等都有密切的聯(lián)系[4]。在確定放煤的步距時(shí)，需要考慮到支架的結(jié)構(gòu)以及放煤口的位置。進(jìn)過一次性的放煤后，松散的煤體也有自身的活動(dòng)規(guī)律，會(huì)受到放煤漏斗等的影響。但是放煤的步距數(shù)據(jù)要想保證科學(xué)性，就需要通過復(fù)雜的計(jì)算和作圖等方法來進(jìn)行確定。放煤口的間距大小的作用和放煤的步距作用相抵，只要間距過大，煤炭的損失量就會(huì)增加;但是間距太小，就會(huì)使得煤炭的質(zhì)量較低，所以控制間距的大小是非常重要額步驟。放煤口的高度也是影響煤炭回收率的重要因素，當(dāng)放煤扣得高度較高時(shí)，放煤的體積就會(huì)減少。但是又必須高于輸送機(jī)的高度，否則就會(huì)出現(xiàn)裝煤困難等問題。無論是放煤口的間距和高度，都需要控制在合理的范圍之內(nèi)，都有不同程度的限制。而放煤的方式則是針對工作面的煤炭采出率而言的，對總的放煤速度和正規(guī)循環(huán)的完成度產(chǎn)生影響的部分。放煤的方式一般包括放煤順序和一次性頂煤的放出量。即便是采用放頂煤的方式，也可以采取單輪順序的放煤或者是多輪順序的放煤等。

3 放頂煤工作面的破碎機(jī)理和回收的應(yīng)用問題和措施

在放頂煤的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)亟待解決的問題，很多都會(huì)造成放煤的不正常。碎煤如果成拱形，就會(huì)放不下來;如果是每塊的體積過大，大塊的煤堵在放煤口，也會(huì)導(dǎo)致煤采集的失敗。在處理頂煤破碎的過程中，常用的方式便是通過擺動(dòng)支架的尾梁，也可以通過升降支架來解決。但是不同的問題的解決方式也不同，如果選擇的方式不當(dāng)，也會(huì)使得解決問題的工具遭受不同程度的損害。在工作面頂板穩(wěn)定的條件之下，也可以適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)支架來將頂煤進(jìn)行松動(dòng)破碎。遇到大塊的煤體時(shí)，應(yīng)該采用打眼爆破的方式，防治在工作面端頭因?yàn)檩斔蜋C(jī)的過煤高度產(chǎn)生阻礙的煤塊[5]。而在解決問題的措施研究中，也有許多有力的措施。如適當(dāng)加大工作面長度，根據(jù)不同工作面長度的數(shù)值表明，隨著工作面的推進(jìn)，支撐的壓力也會(huì)不斷增大。所以可以盡可能的加大工作面的長度，有利于對頂煤初始破壞，提高采出率和工作面的產(chǎn)量。也需要縮小區(qū)段之間的煤柱的尺寸，煤柱的尺寸過大就會(huì)影響整個(gè)煤炭開采的流暢度，但是煤柱較小就會(huì)造成煤炭開采過程中出現(xiàn)危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)擴(kuò)大。要想加強(qiáng)工作面初采的質(zhì)量，就需要你找規(guī)定的要求操作，減少工藝過程中的丟煤損失。工作面的煤炭開采效率和工人的素質(zhì)以及生產(chǎn)管理水平等因素都相關(guān)。人為因素在整個(gè)過程中，解決的難度較低，所以必須盡可能的減少人為原因的影響。

4 放頂煤工作面的破碎機(jī)理和回收的應(yīng)用建議

實(shí)現(xiàn)頂煤的有效破碎和順利放出是放頂煤的核心問題，也是在進(jìn)行支架選型和確定放頂煤工藝的重要依據(jù)。在采用放頂煤開采中，首先需要了解頂煤的破碎機(jī)理和頂煤的自然落下的高度，確保需要開采的煤層真的具有可放性的特點(diǎn)，保證施工中的各種應(yīng)用可以最大限度的提高煤炭的回收率，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)降耗的目的。放煤的工作面在回采的過程中，是需要根據(jù)采煤的工作面壓力分布來確定應(yīng)力的集中區(qū)，根據(jù)煤層自身具有的支撐壓力的度，來采取不同強(qiáng)度的安排。頂煤破碎是支撐壓力、頂板活動(dòng)等共同作用的結(jié)果[6]。

隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，支架的反復(fù)支撐對工作面支架的頂煤直接起到直接作用，壓力的周期性變化會(huì)使得壓力的作用更加明顯，利用得到就可以對頂煤的破壞起到進(jìn)一步的發(fā)展，但是運(yùn)用不當(dāng)便會(huì)使得整個(gè)開采的過程難度系數(shù)都直接上升。根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律和工作面開采的各種共同作用，工作面推進(jìn)的方向分為完整區(qū)、破壞發(fā)展區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)以及垮落破碎區(qū)等各個(gè)部分。不同區(qū)域有著各自的區(qū)域特性，工作面應(yīng)該根據(jù)不同區(qū)域的特性來為整個(gè)實(shí)踐過程提供科學(xué)的依據(jù)，達(dá)到放頂煤的工作面的預(yù)期效果。

放頂煤的高度的合理確定需要在一定范圍內(nèi)，頂煤的最大可放高度也需要通過相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析確定。根據(jù)已經(jīng)收集到的各種數(shù)據(jù)顯示，煤層高度的增加會(huì)減少頂煤裂隙的擴(kuò)容系數(shù)，在后期的施工中影響具體坡面的遞減速率，影響形成暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間。

5 結(jié)語

綜上所述，新時(shí)代下的工業(yè)發(fā)展，一直都很注重經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的相互平衡，所以對于工業(yè)發(fā)展中的資源使用以及資源回收利用等，都提高了重視程度。放頂煤工作面的開采技術(shù)，是在傳統(tǒng)的分層開采技術(shù)上發(fā)展而來的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的分層技術(shù)中會(huì)因?yàn)槿肆ω?cái)力物力等的額外投入，增加相應(yīng)的生產(chǎn)成本，而且生產(chǎn)的技術(shù)并沒有減少，所以性價(jià)比較低，被逐漸淘汰。

參考文獻(xiàn)

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