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五阳煤矿综放综采混合采煤工艺

  • 来源:豆丁网
  • 发表于:2017-02-28 09:04:54
  • 点击:1292

一、问题的提出

五阳煤矿7510工作面位于七五采区西部边界,其东面为7508采空区,西面为采区放水巷煤柱,南面为七五采区巷道保护煤柱,北面为7510上分层放水巷煤柱。在布置7510工作面时,为最大限度地采出煤炭资源,取得最大技术经济效益,将7510下分层工作面与采区边缘煤柱统一布置,进而将工作面长度加长到220 m,在上分层已采段142 m内采用下分层综采工艺,在采区边缘实煤体段78 m内采用综放工艺,这样就提出了在同一工作面采用综放与综采两种回采工艺进行混合开采的的问题。工作面平面布置如图3-16所示。

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图3-16  7510工作面平面布置图 

二、7510混合采煤工作面地质条件

工作面开采对象为山西组中下部3#煤层。煤层赋存稳定,平均厚度为6.59 m,含两层夹矸,分三个自然分层,工作面沿煤层伪倾向布置,运回两巷煤层自然坡度为2°~10°,切眼平均坡度8°,煤层普氏硬度为f = 0.8~1.0,夹矸普氏硬度f = 2~3,直接顶普氏硬度为f = 3~7,直接底普氏硬度为f = 3~8。

三、混合开采工作面设备选型及配套

综放综采混合开采工作面设备的正确选型配套,特别是综放、综采交界域的设备配套问题,是充分发挥其生产效能、达到高产高效和经济可靠运行的前提,是工作面生产的关键技术之一。根据目前生产情况,综放综采混合工作面设备选择主要从设备配套和设备适应性出发,坚持在原有综采和综放设备的基础上进行改造的原则。为此主要考虑综采和综放交界域的设备配套问题。

工作面采用MXA-300型采煤机,前部输送机为SGZ-764/630型,7510综放区域采用51组ZZP-4800/17/33低位放顶煤支架、综采区域采用93组ZY-35支架。

综放综采混合开采工作面交界域靠顶板管理困难。而综放段后部输送机的机尾必须布置在其中,本着尽量利用矿现有设备以减少投入为原则,选择了SGZ-764/2×250型后部输送机,根据现场现场情况并经过调研分析,在保证其合理牵引功率的基础上,对后部刮板输送机进行了改造,更改现有设备SGZ-764/2×250双电机牵引为单电机牵引,改造后的后部刮板输送机机尾宽为900 mm,长为500 mm,机尾不再布置驱动装置。综放综采交界域只安装基本架不需安装排尾架,这样满足了生产要求又从源头降低了综放综采交界域顶板管理的难度和后部输送机的事故率。综采与综放交界域的支架布置如图3-17所示。

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 3-17  综采与综放交界域的支架布图 

四、混合开采合理工艺参数的确定

混合开采工作面两巷布置方式的确定为避开剪应力集中区,并最大限度地减少煤柱损失,根据五阳矿75采区矿压特点,7510混合开采工作面回风巷采取与上分层回风巷中-中内错8m布置。根据现有的技术装备水平,运巷采用外错上分层运输巷78 m布置,这样7510混合开采工作面切眼长度达到220m。

混合开采工作面回采工艺的确定混合开采工作面采用端部斜切进刀双向采煤,综放区域采用一刀一放,放煤步距为0.6 m,为保证综放、综采交界处的顶板管理,综放与综采交界域综放段机尾处3架不进行放煤。

五、混合开采矿压规律及特点

为掌握混合开采工作面矿压规律,尤其是综采与综放交接处的矿压显现特点,在7510混合开采工作面布置了一套KJB-60Ⅲ压力监测系统,共设8台分机,分别安装在4、25、48、52、77、103、125、145架。

老顶活动特征根据实测,老顶的初次跨落步距为19.8~24.6m,平均为22.2 m,沿工作面出现不同步性,即老顶来压呈现综采区域超前、综放区域落后的特征,且综采综放交界区域(综放侧20m,综采侧15m)由于受上分层开采后的残余集中应力的影响,压力较其它地方明显偏大。

工作面支护阻力评价工作面支架额定工作阻力为综放4800KN,综采3920KN,根据实测综放最大3419.46KN,占额定值的71.24%;综采最大3391.2KN,占额定值的86.5%。由此可见,支架阻力有一定富裕量,就是在工作面来压时,综放富裕28.76%,综采富裕13.5%。

矿山压力控制技术综放、综采区域所采用支架的工作阻力基本满足要求,但初采阶段支架初撑力较低,工作面矿压显现较严重,一度影响到正常推进。后来从提高液压系统的工作压力、调整支架完好状态来保证支架的初撑力,采取追机作业、带压移架,及时支护,封闭工作面端面顶板,加快工作面推进速度等措施,减轻工作面矿压显现程度。 

六、混合采煤安全技术

由于工作面为综放、综采混合开采工作面,综采部分的上分层已回采,因此在煤顶与假顶茬边存在应力集中,这就造成茬边处顶板管理相当困难,经常出现片帮冒顶,影响工作面的正规循环。为此必须采取相应措施进行防范。

(一)片帮冒顶防范措施

1.控制机采高度。

将机采高度由原来的3.0m减少到2.6~2.8m。现场观测和实验室力学性质测定都证明,在距煤层底板2.8~3.2m处存在一强度较大的稳定层。这样既可防止破坏该稳定层,又可减少煤壁片帮的发生。

2.严格工程质量。

采煤机必须割平顶板,保证三直一平,支架必须及时前移,顶梁上浮煤应及时清理。这样有利于顶梁接顶,减少顶煤的悬露面积和时间。

3.保持支架良好的工作状态。

加强乳化液泵站、液压支架及管路管理,控制系统串漏液发生,保证支架的初撑力,顶梁不得低头工作,仰角不得超过5°,并采用带压移架方式。

(二)局部严重的片帮冒顶防范措施

对于局部严重的片帮冒顶区帮,在施工中采取了超前打设玻璃钢锚杆或在工作面煤壁前方预注马丽散进行化学加固。玻璃钢锚杆杆体直径为15 mm,锚杆长度为1800 mm,采用树脂全长锚固,锚杆排距1.5 m,间距1.0 m,下排锚杆距底板1.2 m,呈三花眼布置。要求锚杆与节理面应垂直,夹角至少应大于75°。对于综采与综放交界域及构造影响区域,煤壁提前片宽量大,超前打设玻璃钢锚杆不能有效控制顶板时,采用化学加固技术。化学加固材料为马丽散,孔深一般在6~8 m,孔径为32~42 mm,倾角为沿工作面推进方向向顶板倾30°~60°,间排距为3.0×3.0 m。超前打设玻璃钢锚杆和煤层预注马丽散均安排在检修班进行,不影响工作面正常生产。

七、效益分析

(一)资源采出率提高

由于混采工作面的加长部分(即综放部分)为采区边角煤柱,通常弃采或非正规开采,采出率很低,布置混采工作面,大大提高了采区及矿井资源的采出率。就7510工作面而言,布置混合采煤工作面比分别布置下分层和采用旧法等非正规采煤方法回采边角煤可多采煤23.9万t,采出率提高29.9%;比弃采边角煤可多采煤39.2万t,采出率提高49.1%。

(二)直接经济效益分析

7510混采工作面切眼长度220 m,其中放顶煤部分长度78 m,而布置下分层工作面切眼长度只有138 m,混采布置增加回采储量39.2万吨,增加产值11760万元;同时循环产量提高51%,工作面单产提高40%,万吨掘进率降低51%,吨煤单耗降低38%,工作面回采期延长4个月,具有明显的经济效益。

(三)社会效益分析

综放综采混采开采技术的应用,提高了矿井资源采出率,缓解了采掘衔接,延长了矿井的服务年限,从而提高了矿井综合经济效益。


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