炮采放顶煤开采工艺研究与实践
     
     摘要：主要介绍炮放工作面的一些技术实践，解决困难条件下炮放工作面的安全生产问题，提高工作面单产。
关键词：放顶煤  技术  研究
放顶煤开采，条件适宜时，具有高产高效，安全低耗等优点，是建设高产高效矿井的有效途径，济源鹤济克井二矿自2008年在2202工作面放顶煤开采以来，先后在23012、23032工作面采用了网下放顶煤开采。取得了成功，但还存在着工程质量差，单产低，回收率低等问题。2009年，鹤济克井二矿在前几个工作面取得一定经验的基础上，准备了2505全层炮采放顶煤工作面，在该面的开采实践中，依靠科技进步，加强质量管理，工作面工程质量和单产及回收率都大幅度提高。具体情况介绍如下：
1、工作面地质条件：
2505工作面位于克井二矿二水平五采区南部，西部和25031工作面（未开采）相邻，南到F7断层防水煤柱边界，东与2507工作面（未开采）相接，北为-400皮带下山保护煤柱。工作面平均走向长度750m，平均倾斜长度120m，地质储量89.2万吨。
2505工作面直接顶为砂质泥岩，厚约5.4m，老顶为中粒砂岩、砂质泥岩，厚15.5m;直接底为砂质泥岩，厚约2.8 m，老底为中粒砂岩，厚5.6m。工作面煤层为二迭系山西组二1煤层，稳定性为I类，厚约8.48m=6.71（0.22）1.55；煤层倾角9-16°，平均12。，掘进工作面时揭露三条断层，分别为F106、F108、F108，断层，其中F108断层，落差3.2m，对回采影响较大，F106断层落差1.2m，对回采有一定影响，F108，断层落差0.5m，对工作面影响不大。
工作面瓦斯相对涌出量为6.7m3/t，煤尘爆炸指数13.34~16.76％，煤的自燃发火期为10—16个月。影响本工作面回采的主要含水层为山西组顶板砂岩含水层，顶板砂岩含水层位于二1煤上5.4—35.4m，平均间距10.7m（S10、S11、S12三层砂岩共厚5.2米），根据历年开采经验，二1煤层顶板砂岩含水层为弱含水层，属承压裂隙水，水量不大，易于疏干，工作面正常涌水量平均为14.4m3/h，最大涌水量36.1m3/h。
2、工作面概况
2.1、工作面基本支架
工作面采用DZ-22型单体液压支柱配合2.4mπ型钢梁对棚支护，组成基本支架控制顶板，支架沿走向架设，倾斜成对布置，二梁六柱上下梁交替迈步前移。棚距600mm，排距机道0.8m，人行道1.2m，最大控顶距3.6m，最小控顶距2.4m，放煤步距1.2m。
2.2、端头支架
采用铰接梁配合4对3.6m的长钢梁，一梁三柱分成四对架设在机头上方的铰接梁下，托住铰接梁。机头棚棚距600mm。
工作面设下安全口，长2-3m，宽1-2m，工作面不设上安全口。
2.3、设备配备
工作面配备一部SGW-40T型刮板运输机，下顺槽配备一部SGW-40T型刮板运输机和三部STG-800型胶带运输机。上、下顺槽各配备一台7.5KW回柱绞车，上顺槽配备三台11.4KW小绞车，乳化液泵2台，XPXTA乳化液箱一个。
2.4、回采工艺流程
本工作面为炮采全层放顶煤。
煤体注水、预裂爆破→打眼→装药、准备→放炮→串下梁→出煤、打柱→移上梁、打柱→放顶煤→移槽、打柱。工作面采用“三八”制作业，即边采边准备。工作面采高定为1.9 ± 0.1m，放煤平均厚度为6.58m。假顶铺设1.6×1.2（m2）的10#冷拔丝菱形网。
放煤采用间隔多轮放煤法，即先放“1、3、5、7……”棚内的煤，再放“2、4、6、8……”棚内的煤。坚持上、下端头放煤，老塘网下掏煤，放煤顺序自上而下，分段距离不少于10m。移槽按自上而下的顺序推槽
2.5、上、下顺槽
 上顺槽支护形式采用2.4mⅩ2.4m工字钢梯形棚支护，棚距0.6m，断面5.6m2；下顺槽支护形式采用2.6mⅩ2.4m工字钢梯形棚支护，棚距0.6m，断面6.0m2。
3、2505工作面开采实践中的技术创新与研究
2505工作面除采用了常规的炮放工艺外，在开采实践中，我们还采用了以下一些新的技术措施，这些新技术措施的实施，对工作面安全生产，提高单产和回收率起到了十分关键的作用。
3.1、工作面设计
炮采工作面获得高产高效，工作面设计合理是基础，如在设计阶段能布置一个走向长，倾斜长度适中的工作面，实现高产高效则事半功倍。在2505工作面设计阶段根据该区条件，我们考虑将工作面走向长度设计成最大长度750m，为解决长距离煤巷掘进困难和接替问题，结合现有生产系统将工作面分成内段、外段两部分，内段构成初期投产系统，外段构成后期投产系统。根据以往工作面开采设备管理的经验，我们将工作面长度布置成120m，便于设备管理，减少机电设备事故，同时该长度又便于生产循环劳动组织，最大限度地发挥了设备的能力和劳动组织的实施，是工作面实现高产高效的基础。
3.2、合理确定工作面采宽、放煤步距，提高工作面单产、回采率
在工作面回采初期，我们沿用了过去炮放工作面1.0m的采、放步距，单产2.8万吨左右，回收率达到81％。在2003年3月份我们对作业规程进行了修改，把工作面循环进度和放煤步距改为1.2m,每5天一分析，10天一总结，单产和回收率都有所提高，据月末统计单产提高0.5万吨，回收率提高5个百分点。工作面增加采、放步距后，在相同的操作步骤下，单产和回收率都得到了提高。
根据放煤椭球理论，最佳放煤步距L=0.2H（H为顶煤厚度），工作面采、放步距确定为1.2m，工作面每采一个循环产量增加200吨。根据2505工作面推进度统计，每月循环数一般在25个左右，这样，每月工人在付出相同劳动的情况下，工作面将多出煤5000吨。
工作面采用此循环后，2003年、2004年年产都在40万吨以上，月产一般都在3.3万吨以上，最高月产达到4.13万吨。
2505工作面回采结束后，对工作面回收率进行了统计，工作面动用储量为89.2万吨，实际采出量为77.1万吨，工作面回收率为86.4%。
改变采、放步距后，在不增加工人劳动强度的情况下，工作面单产获得提高，工作面回收率比计划的80％提高了6.4个百分点。在炮放工作面回采工艺的改进探索方面，获得了成功。
3.3、切眼内预裂爆破，增加支架稳定性，提高煤炭回收率
    采用放顶煤开采工艺后，初采时，工作面都是采5趟后才开始放煤。从支架的稳定性看，切眼掘进时存在蒙顶空现象，支架接顶不实，切眼替棚后，蒙顶空现象更严重，切眼内存在多处支架接顶不实，因此，初采出切眼存在着较大的安全隐患。从顶板管理看，前5趟不放煤，只是将老顶断裂位置改变，断裂步距并不改变，初采要求前5趟不放煤，只是将直接顶跨落位置向煤墙方向推移，且损失了部分煤炭储量。
总结过去炮放面的开采经验，在2505工作面初采出切眼提出了新的措施，即：在切眼内打三排顶板预裂眼，一排距煤墙侧1m垂直顶板打，一排在中间柱以45。角度向老塘方向打，眼深6m，眼距1m，装药10—15卷。经过预裂爆破顶煤能够随采随落，工作面支架接顶较实，有足够的初掌力，放煤由过去的前5趟不放煤改为工作面出切眼开始放煤，提前3趟放煤，多回收煤炭2000吨，将直接顶跨落位置向老塘侧移3米。经2505工作面实践验证，该方法有利于安全采出切眼，且提高煤炭回收率。
3.4、工作面治理顶板砂岩水
工作面初采时，大顶来压后，顶板砂岩水涌出，涌水量最大达到30m3/min。水由顶板淋下自老塘涌出，造成工作面出水煤、底板光滑，工人推槽、打柱过程中容易摔倒，工作面面临停产。为解决水的问题，有关人员在现场进行了仔细观察和分析，提出了沿工作面老塘侧铺设挡水沟的方案，即采煤串二棚之前，沿中间柱靠老塘侧沿底板铺二层黄泥袋挡水，在黄泥袋上至老塘柱铺一层半圆木，上覆荆芭片，形成暗沟，使水沿老塘侧经下尾巴流至下顺槽水窝，再排至水仓，水流不到工作面，保证了安全生产。在生产过程中摸索出工作面涌水和顶板周期来压的关系，在每次顶板周期来压、涌水量增大之前，提前在工作面靠老塘侧铺设导水沟，将水对生产的影响降到最低限度，确保了工作面安全生产和产量稳步提高。
3.5、工作面采用对接抬棚
工作面在进行预裂爆破时，冲击压力容易造成支架失稳，工作面在放煤后，老塘侧支柱接顶不实，也容易造成支架失稳，老塘侧支柱工作阻力小，受煤层倾角影响，上方煤向下流出时，容易造成支架歪扭，为解决这个问题，沿工作面倾向用单体柱配合2m方木以一梁两柱形式打通趟对接抬棚，提高工作面支架的稳定性。采煤后，打在中间柱靠煤墙侧，顶煤进行预裂爆破时，能够增加支架的稳定性，放煤推槽后打在老塘侧，能够防止支架歪扭。采用对接抬棚后，工作面预裂爆破时支架稳定，放煤后，歪扭支架减少，对提高工作面支架的稳定性和工作面的支护质量起到了很好的作用。
3.7、工作面煤墙注水
为湿润工作面顶煤和煤墙、降低煤尘，摸索出了一套超前煤壁注水的参数。
注水眼以煤墙距底板1.6m处向工作面煤墙以45-60°的角度向上打眼，眼深5m，眼距3m，注水以注到煤墙湿润、向外渗水为止。
实施煤墙注水后，煤尘得到明显下降。同时，在煤层松软破碎时，注水后能提高煤体的整体性，有利于顶板维护。
3.6、对顶煤进行预裂爆破
本工作面采高为1.9m，放煤厚度6.58m。由于该煤层松软，不易跨落，因此回采后，容易造成局部支架接顶不实，支柱初撑力低。老塘放煤时，顶煤下落效果差，回收率低。因此在生产实践中，摸索出了一套对顶煤进行预裂爆破的参数。
顶煤预裂爆破参数：沿工作面倾向每隔1m打一个预裂爆破眼，眼深6m，炮眼垂直工作面顶板布置，每眼装药8-12卷。
实施预裂爆破后，提高了工作面支架的稳定性和煤炭回收率。
    4、结论
炮放工作面具体条件差别大，针对不同的生产条件，需要我们从技术方面为生产创造好的条件，采取有针对性的措施，从客观条件上为生产打下良好的基础，再辅以管理到位，就能实现炮放工作面的高产高效。
（1）、在适宜的条件下，合理确定采、放步距，能够提高工作面的单产和回收率。
（2）、采取工作面老塘侧铺设水沟，解决顶板砂岩涌水，保证了工作面正常生产。
（3）、利用在工作面打通趟对接抬棚，提高了工作面支架的稳定性，解决了工作面老塘放煤后支架歪扭问题。
（4）、工作面超前注水，大大降低了煤尘，同时在顶板破碎时能够提高煤体的粘结性，有利于维护顶板
（5）、工作面进行预裂爆破，提高了煤炭回收率。
（6）、采取瓦斯综合治理措施，降低瓦斯效果明显，是实现高产高效的保障。

手机：18265500222

QQ：120998065

公司网站：www.lw1718.com      www.1718qikan.com      www.qikan1718.com
  论文1718网   1718期刊网

各专业论文发表   毕业论文     学术论文发表   国家级省级期刊发表

如何发表论文  经济论文发表   医学论文发表  代发表论文  职称论文发表网站

   1718期刊网，专业、权威、期刊发表网站。------博远文化传播有限公司