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浅谈煤矿厚煤层采煤工艺的选择

更新时间:2009-03-28

我国煤炭资源非常丰富,长期以煤为主要能源资源的主体结构。但煤层的具体地质赋存条件具有明显的差异,虽然近年来我国的采煤工艺取得了较大的进步,但仍存在许多问题需要解决。当前我国煤炭资源中,厚及特厚煤层的所占比重高达40%[1-2]。针对具体的地质条件,合理选择适当的采煤方法与采煤工艺成为矿井经济、安全和高效开采的核心。

该类维修集约范式有助于实现资源的优势互补,但由于日常维护与集中维护、应急维修分别由不同的维修主体负责,不利于维护责任的界定。

(4)有些特殊水域,车辆到达附近岸边很容易,而航标船前往则较困难且耗油、费时、费力,只能依靠其他的方法靠近。

文章针对厚煤层的开采方法,阐述了厚煤层采煤方法的选择原则,不同采煤方法的适用条件,提出了几点高效开采工作面回采工艺优化建议。

采取人工或各种除草机械等手段,在线辣椒播前、苗前或各生育期进行耕翻、耙土、中耕等措施进行除草。该措施能杀除已出土的杂草或将草籽深埋,也可将地下根茎翻出地面使之干死或冻死,这是我国北方旱区目前使用最为普遍的措施。

1 厚煤层开采现状

1) 最大采出率原则。煤炭资源是有限且不可再生的化石资源,《煤矿安全规程》对煤炭的采出率有着明确的限定。在保证安全的情况下,尽量采取煤炭采出率较高的采煤方法及工艺。近年来,由于煤炭资源的有限性,许多矿井都开始了残煤复采,残煤复采虽然一定程度上回收了有限的煤炭资源,但是仍然付出了较大的成本。因此,在首次进行煤层开采的时候,就应该考虑以尽可能大的采出率进行开采,防止返工。

2 厚煤层采煤工艺的选择原则

采煤工艺选择是否合理直接制约着煤矿能否安全、经济和高效的开采,对煤矿的经济效益和社会效益有着重要的意义。针对不同的煤层赋存条件,要选取合理的采煤方法及工艺,需符合以下原则。

我国煤矿地质赋存条件差异较大,煤炭资源南北分布不均匀。但厚煤层占据了很大的比重,相较于薄煤层,厚煤层资源丰富,蕴藏的煤炭资源生产力较大,厚煤层开采时工作面空间较为宽敞,便于工作人员与机械设备的工作。随着采煤技术的不断发展,厚煤层采煤方法逐渐形成了以分层开采、大采高开采及放顶煤开采为主的三种采煤工艺[3]

2) 安全原则。安全生产乃是煤矿开采工作及社会一切生产活动的首要原则。煤炭开采处于地下工作,环境较为恶劣。在进行采煤方法及工艺的选取时,应首先考虑开采工作的安全性,保证各个生产环节及工序都应保证安全,符合《煤矿安全规程》的规定。特别是煤与瓦斯突出矿井,更应制定合理的安全准则,尽量减少煤矿事故的发生。

开采厚煤层时,由于煤层厚度过大,煤矿没有合适的机械设备与配套的技术措施,在此情况下提出了分层开采。分层开采是将厚煤层划分为适用于煤矿普遍机械设备的中等厚度的若干个分层,再依次开采各个分层的开采方式。根据煤层不同的地质赋存条件,又可以分为倾斜分层、水平分层和斜切分层。在使用分层开采时,顶分层开采时要铺设人工假顶以防止垮落矸石混入下分层开采中。适用于煤层直接顶较厚的具有一定角度的倾斜厚煤层。分层开采方法有以下特点:

2.1.2 紧凑度指数 紧凑度指数用来衡量城市空间斑块的完整性和城市集聚程度,是反映城市空间形态的一个十分重要的指标,通常利用Batty[15]提出的紧凑度公式来计算.公式为

3 厚煤层采煤工艺的选择

1) 放顶煤开采采煤效率较高,多个放煤口同时出煤,降低了人力成本。但夹矸率较高,需采取一定措施进行控制。

对于进入军品市场的民营企业,定期对其法人资格、专业队伍、质量管理、财务资金状况、保密资格等要素实施连续性的承制资格例行监督。实行准入准出并行制度,对监督中发现的问题,应加大整改督促力度,充分利用警告、暂停资格等手段,促进民营企业整改。对于整体承制能力、质量管理水平下滑或出现重大问题的民营企业,依法取缔军品资格。

3.1 分层开采

3) 技术与机械设备先进性原则。随着科研工作和采煤技术的不断推进发展,适用于各种条件下的先进采煤方法的工艺及其配套的技术与机械设备都已研发出来。采用先进的采煤方法和工艺,有利于提高工作面生产效率,降低工人的劳动强度,实现自动化采煤。机械设备的选择在一定程度上决定了采煤工艺的选择,要综合考虑,选取最合适的采煤方法及工艺。

1) 工作面煤炭资源回收率高,厚煤层回收率可以达到95%。

2) 工作面回采工艺复杂、效率相较于其他两种采煤方法较低、成本较高。

3) 工作面需要进行搬家,并多掘进几条巷道,增加了工程量,下分层开采时工作面布置回采较为困难。

3.2 大采高开采

1) 大采高开采相较于其他两种采煤方法,开采工序少,煤炭资源一次回收率高,降低煤炭含矸率。

大采高一次采全厚采煤法是使用配套的综采设备与液压支架一次开采全厚的长壁开采方法,开采厚度范围为3.5~6 m,但因工作面较高等稳定性的限制,仅适用于倾角较小的厚煤层。目前,大采高开采方法应用广泛,随着科研水平和技术设备的不断发展,适用于各高度的大采高成套设备也一应俱全。大采高开采方法具有下特点:

①素填土层,呈松散状,压缩性高,承载力较低,分布较均匀,未经过处理,不能直接作为拟建建筑物的天然地基浅基础的持力层;

3) 大采高开采需要配套的采煤设备和液压支架等体积较大,不便于运输、安装和操作。

3.3 放顶煤开采

放顶煤开采是沿着厚煤层底部布置一个普通采高的综采采煤工作面,上部煤炭资源采用松动爆破或矿山压力破碎为散体后,于液压支架上方或后方“放煤窗口”放至刮板输送机的一种采煤方法[5]。具有以下特点:

目前,我国厚煤层矿井较多,厚煤层是指煤层厚度大于3.5 m。经过不断地研究与实践,厚煤层的采煤工艺主要为以下三种:分层开采、大采高开采和放顶煤开采。不同的采煤工艺适用于不同的地质情况中[4]

2) 由于一次开采高度过大,矿压规律显现异常明显,导致地质岩层结构发生严重破坏。

2) 相比较其他两种采煤方法,工作面搬家次数少,达到了生产集中化。

(5) 从耗能能力上来看,角钢钢肢厚度对耗能影响并不大,梁腹开孔控制距离后对耗散影响也不大,而经过较大转角实验的节点替换角钢会明显降低节点能力耗散系数。当破坏发生在梁端时,节点耗能能力主要取决于梁的抗弯能力及翼缘抗拉抗压能力。

3) 放顶煤开采对煤质要求较高,需判断顶煤冒放性。

4 高效开采工作面回采工艺优化建议

4.1 重视机械技术升级

虽然当前我国采煤技术已经得到了飞速的发展,并对大部分厚煤层都可以采取适当的方法及工艺进行开采,但与国外先进的机械化采煤仍有一定差距。如:放顶煤开采时“放煤窗口”的进一步优化。使其放煤效率更高,煤质更好,降低混入矸石率。大采高配套机械设备的进一步研发,国外的一次采全高8 m技术及设备已经成熟,而我国还需进一步的探索实践,才能更好地投入使用。此外,我国的机械化采煤程度还较低,采煤过程中太过于重视经济利益,而忽视了对自然环境的保护,地质条件被破坏严重。因此,应加大科研及技术研发投入,研发或进一步改进配套的机械设备与采煤技术,通过先进的技术与设备,保证厚煤层安全、高效的开采,全方位保障煤矿的安全生产,提高煤炭资源的回收率。

4.2 灵活采用采煤方法

煤矿应以煤层的具体地质赋存条件为基础,掌握多种采煤方法及采煤工艺,针对具体条件灵活应用,也不要被传统的采煤方式所限制,大胆并谨慎地采用科学的、合理的和高效的采煤方法及工艺。如:何满潮院士提出的110工法,进行无煤柱采煤、阶梯式分层开采厚煤层和充填法相结合,边采边充维护工作面安全生产。在工作面回采过程中,也要保持灵活变通的思想,打破旧有的思想观念,在保证安全的情况下,大胆尝试,采取一定的措施提高生产效率和煤炭资源回收率。

4.3 合理控制采煤工序

对工作面回采工艺优化设计首先要对采煤的每一道工序进行合理控制。在一些工序的关键点,认真监督,防止出现一些细节问题,最终导致整个采煤系统出现事故。如:优化采煤机进刀方式,采用双向割煤时,充分利用工作面端头的采煤机等待时间,提高工作效率;优化放顶煤移架前后放煤工序,使其放煤效率更高,煤质更好;优化超前支护方式,降低采煤机停顿时间,提高采煤机工作效率。为了保证工作面采煤的顺利进行,借鉴其他矿区工作面成功回采的经验,针对采煤每一步工序的控制非常有必要。

4.4 采取有效安全措施

为了保障采煤工作面的安全生产与工作人员工作安全的作业环境,应制定合理的安全作业规程,定时培训工人安全知识,提高公认的安全意识与面对事故所需的处理技能,以保障矿山安全生产。

5 结 语

针对厚煤层开采的现状及发展历史,阐述了厚煤层采煤方法与采煤工艺选择的原则,并比较了厚煤层三种采煤工艺的优缺点,最后提出了几点高效开采工作面回采工艺优化建议,提高工作面回采效率。

参考文献:

[1] 刘 涛.厚煤层采煤工艺的选择[J].黑龙江科技信息,2017(15):18.

[2] 王星慧.厚煤层放顶煤采煤工艺探析[J].机械管理开发,2016,31(6):130-131,155.

[3] 陆积建.中厚煤层高产高效工作面采煤工艺优化设计[J].黑龙江科技信息,2014(25):57.

[4] 张 巍.厚煤层采煤工艺特点[J].黑龙江科技信息,2014(17):5.

[5] 左秀峰,王玉浚,张小平,等.缓斜厚煤层采煤工艺及设备的选择方法[J].山东矿业学院学报,1998(4):25-30.

 
孙卫峰
《煤》 2018年第05期
《煤》2018年第05期文献

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