論文-大傾角特厚煤層走向長壁綜放采煤方法研究

1、<p>　　蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題目： 大傾角特厚煤層走向長壁綜放采煤方法研究</p><p>　　級 別 2008級 </p><p>　　專 業(yè) 采 礦

2、 </p><p>　　教 學(xué) 點(diǎn) 窯街煤電集團(tuán)公司培訓(xùn)中心</p><p>　　姓 名 孫建虎 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2010 年 10 月 28 日</p>&l

3、t;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞2</b></p><p><b>　　緒論3</b></p><p>　　1.1 論文選題的背景和研究意義3</

4、p><p>　　1.2 國內(nèi)外的相關(guān)研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.2.1 我國急斜大傾角特厚煤層開采技術(shù)發(fā)展4</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)6</p><p>　　1.3 研究方案和技術(shù)路線6</p><p>　　1.3.1 主要研究內(nèi)容6</p><p&

5、gt;　　1.3.2 研究方法和方案7</p><p>　　1.3.3 研究技術(shù)路線7</p><p>　　2.2 綜放工作面地質(zhì)條件8</p><p>　　3.1 大傾角特厚煤層采煤方法分析選擇8</p><p>　　4 大傾角走向長壁綜放工作面回采工藝研究10</p><p>　　4.1 大傾角走向長壁綜

6、放工作面回采工藝技術(shù)難點(diǎn)10</p><p>　　4.2 回采工藝主要參數(shù)分析10</p><p>　　4.2.1 采煤機(jī)進(jìn)刀和割煤方式10</p><p>　　4.2.2 移架方式11</p><p>　　4.2.3 放煤步距和放煤順序11</p><p>　　4.2.4 工作面端頭支護(hù)技術(shù)12</

7、p><p>　?。?）下端頭支護(hù)技術(shù)12</p><p>　　(2) 上端頭支護(hù)技術(shù)12</p><p><b>　　5 結(jié)束語12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p>　　大傾角特厚煤層走向長壁綜放采煤方法研究</p>

8、<p>　　蘭州資源環(huán)境管理學(xué)院 孫建虎</p><p><b>　　摘 要：</b></p><p>　　煤層傾角是影響煤層開采難度高低的關(guān)鍵因素之一。大傾角特厚煤層由于其傾角處于急傾斜和傾斜的過渡階段，現(xiàn)有的傾斜緩傾斜特厚煤層開采方法和急傾斜特厚煤層開采方法都很難適用。窯街礦區(qū)的主要可采煤層大部分為傾38°-49°、厚度13.5

9、～23m的特厚易燃煤層，研究這類大傾角特厚煤層的安全高效開采方法對窯街礦區(qū)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)窯街礦區(qū)大傾角特厚煤層的具體條件，首先通過分析比較認(rèn)為，窯街礦區(qū)的大傾角特厚煤層應(yīng)該采用走向長壁綜放頂煤采煤方法，并通過綜合理論分析、現(xiàn)場試驗(yàn)，對大傾角特厚煤層采用走向長壁綜放采煤方法時(shí)的工作面主要巷道的布置方式和回采工藝方式及主要參數(shù)等基本問題進(jìn)行了比較深入的分析研究，較好地解決了大傾角特厚煤層走向長壁綜放工作面支架—圍巖系統(tǒng)穩(wěn)定性差、

10、工作面端頭支護(hù)困難等關(guān)鍵技術(shù)難題；研究得出了工作面合力回采工藝方式和主要參數(shù)。在窯街礦區(qū)的工程實(shí)踐取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞：大傾角特厚煤層；走向長壁綜采放頂煤；工作面布置；巷道布置</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 論文選題的背景和研究意義</p><

11、p>　　近十幾年來，綜采放頂煤開采技術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展，并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，目前已成為特厚煤層開采最為有效的方法之一。煤層傾角是影響煤層開采難度高低的關(guān)鍵因素之一。大傾角斜特厚煤層是傾角處于急傾斜和傾斜過渡階段（一般認(rèn)為35°-55°）的特厚煤層，傾斜緩傾斜特厚煤層綜采放頂煤開采技術(shù)和急傾斜特厚煤層水平分段綜采放頂煤開采技術(shù)都難以直接適用。因此，大傾角特厚易燃煤層的綜采放頂煤開采起步較晚，目前還處于

12、研究之中。在我國這樣一個(gè)產(chǎn)煤大國，急傾斜、大傾角特厚煤層卻占有相當(dāng)大的比重，尤其在我國西北地區(qū)的新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西等地區(qū)大傾角特厚煤層占有相當(dāng)大的比重，而這些煤層主要還都使用傳統(tǒng)的傾斜分層開采技術(shù)或水平分段開采技術(shù)。水平分段綜采放頂煤采煤法，其運(yùn)輸平巷沿煤層底板布置，底板側(cè)很難放出的死角三角煤量大，資源回收率低，而且工作面單產(chǎn)低、回采周期短、搬家倒面頻繁。傳統(tǒng)的傾斜分層走向長壁開采，其運(yùn)輸平巷與切眼下端頭斜面連接，下出口有1.

13、5m 臺階，行人、通風(fēng)、運(yùn)料不暢通，材料消耗量大，巷道掘進(jìn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高，且由于工作面單產(chǎn)低，為了保證礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，必須布置多個(gè)工作面同</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的相關(guān)研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 我國急斜大傾角特厚煤層開采技術(shù)發(fā)展</p><p>　　我國于1982 年開始研究引進(jìn)綜采綜放設(shè)備與技術(shù)，急傾斜大傾角特

14、厚煤層開采技術(shù)發(fā)展過程大致可分為以下幾個(gè)階段：</p><p>　?。?）80 年代中期，一些開采急傾斜煤層的礦井如：開灤、鶴壁、沈陽、南桐礦、攀枝花以及北京等礦務(wù)局分別引進(jìn)德國、英國、波蘭、、西班牙、前蘇聯(lián)等國的傾斜或急傾斜綜采設(shè)備，均因設(shè)備不能適應(yīng)所開采的煤層條件而未取得好的效果，有的改用于緩傾斜煤層（新汶礦務(wù)局），有的設(shè)備閑置。</p><p>　　（2）1984 年煤炭科學(xué)研究總院

15、北京開采所研制了適應(yīng)于35°～55°煤層的ZYS9600－14/32 型重型大傾角組合式液壓支架，試制出樣機(jī)，并經(jīng)型式試驗(yàn)和臺架55°轉(zhuǎn)角試驗(yàn)合格，但未進(jìn)行成套工業(yè)性試驗(yàn)。1984 年運(yùn)用國產(chǎn)FY400－14/28 型綜放支架在沈陽蒲河煤礦首次進(jìn)行綜放開采工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)效果雖然不夠理想，但取得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)在大傾角煤層中推廣應(yīng)用。1986 年，當(dāng)時(shí)的國家煤炭部，在制定煤炭工業(yè)“七五”發(fā)展規(guī)劃時(shí)提出：“七五”期間

16、應(yīng)主要開發(fā)“三極（急）”（極厚、極薄、急傾斜）、“三軟”（軟頂、軟煤、軟底）、“二硬”（硬頂、硬煤）、“二大”（大傾角，大采高）等煤層應(yīng)用的支架，在技術(shù)上要有所突破，而首先應(yīng)解決傾角55°以內(nèi)的長壁工作面的綜采技術(shù)問題，對傾角更大的煤層應(yīng)進(jìn)一步研究合理的開采工藝及設(shè)備。從此，對大傾角設(shè)備及采煤方法的研制和試驗(yàn)進(jìn)入了一個(gè)高潮階段。1989 年我國第一套大傾角液壓支架ZYJ3200－14/32 型研制成功，填補(bǔ)了我國55°

17、;以下大傾角煤層液壓支架的空白。但經(jīng)型式試驗(yàn)和技術(shù)鑒定后未推廣使用；經(jīng)改進(jìn)后ZYJ3200/14/32G 型支架在沈陽紅菱礦進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)</p><p>　?。?）1986 年，窯街三礦率先在55°、20m 左右的特厚煤層中試驗(yàn)水平分段綜放并獲得成功。急傾斜煤層水平分層，是一種變復(fù)雜為簡單的有效途徑，窯街礦務(wù)局率先邁出了可喜的一步。之后，靖遠(yuǎn)礦務(wù)局王家山礦、燎源礦務(wù)局、平莊礦務(wù)局、烏魯木齊礦務(wù)局和華亭縣

18、煤礦也相繼采用這種采煤方法開采45°以上的特厚煤層，均取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。但這種采煤方法的工作面長度受煤層厚度限制，一般較短且經(jīng)常變化，不便于生產(chǎn)和管理，產(chǎn)量和效率比長壁工作面低，不利于集約化生產(chǎn)和建設(shè)高產(chǎn)高效礦井。沈陽礦務(wù)局紅菱煤礦采用國內(nèi)成套設(shè)備于1986 年進(jìn)行了我國第一個(gè)35°大傾角綜采工作面試驗(yàn)取得了一定經(jīng)驗(yàn)，但因種種原因未進(jìn)一步試驗(yàn)。之后，新疆艾維爾溝煤礦進(jìn)行了35°左右煤層綜采試驗(yàn)，取得

19、了一定成效。但也未進(jìn)一步試驗(yàn)。我國近幾年在解決35°以上大傾角單一中厚煤層綜采技術(shù)基礎(chǔ)上，借鑒10 多年來緩傾斜特厚煤層綜放開采的成功經(jīng)驗(yàn)，開始進(jìn)行大傾角特厚煤層綜放技術(shù)的研究試驗(yàn)。1996 年原石炭井礦務(wù)局在局部達(dá)37°的煤層進(jìn)行綜放開采試驗(yàn)取得成功之后，鶴崗竣德煤礦、平頂山礦務(wù)局十等相繼進(jìn)行了局部達(dá)35°左右8-10m 厚的大傾角煤層的</p><p>　?。?）1998 年四川

20、華鎣山礦務(wù)局綠水洞礦與西安科技大學(xué)合作研究試驗(yàn)35°以上單一中厚煤層綜采技術(shù)成功，在后來的生產(chǎn)中工作面煤層傾角最大時(shí)達(dá)到50°。綠水洞礦投入使用的ZYJ2300/13/32 大傾角支架，基本上從技術(shù)設(shè)備上（包括下端頭支護(hù)）較完全地解決了大傾角中厚煤層走向長壁綜采問題，也為大傾角特厚煤層研究采用走向長壁綜采放頂煤放開采提高了寶貴經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　?。?）2003 年靖遠(yuǎn)煤業(yè)公司王家山煤礦

21、在煤層傾角38°～49°、煤層厚度13.5～23m 的易燃特厚煤層進(jìn)行工作面傾斜布置的走向長壁綜采放頂煤開采試驗(yàn)取得成功，大傾角特厚煤層綜放開采技術(shù)取得重大了突破。目前第三個(gè)工作面正在開采之中。目前新疆建設(shè)兵團(tuán)大黃山煤礦也正在試驗(yàn)大傾角綜放開采方法。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)</p><p>　　國外對大傾角煤層長壁綜采的研究與試驗(yàn)，主要限于中

22、厚煤層。70 年代末，國外主要產(chǎn)煤國家（原西德、前蘇聯(lián)、英國、法國、波蘭等），曾研制過大傾角煤層綜采設(shè)備，使用到35°～62°煤層，因煤層傾角大，工作面設(shè)備故障多，工藝復(fù)雜，產(chǎn)量和效率較低，這幾年的研究進(jìn)展緩慢或基本停止。而大傾角特厚煤層走向長壁綜放以前還鮮見報(bào)道。大傾角煤層傾斜布置走向長壁高效綜放開采是國內(nèi)近幾年重要的研究方向之一。但由于隨者煤層傾角的增大，其開采技術(shù)的難度劇增。由于大傾角綜放工作面的傾角大、工作狀

23、況復(fù)雜，給工作面液壓支架等提出了多方面的特殊要求。我國綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)，經(jīng)過20 多年的發(fā)展，在設(shè)備配套、回采工藝、礦壓規(guī)律、頂煤破碎與放出規(guī)律、提高綜放工作面回采率，以及工作面防滅火、防治瓦斯、防塵安全技術(shù)等方面，已經(jīng)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。目前我國的綜放開采技術(shù)總體上處于國際先進(jìn)水平。但這一采煤方法從技術(shù)到裝備上目前還主要適用于緩傾斜煤層放頂煤開采和傾角在60°左右以上的急傾斜煤層采用水平分段放頂煤，而對于傾角處于3

24、5°～55°的大傾角特厚煤層，采用放頂煤開采技術(shù)具有很大的技術(shù)難度。主要表現(xiàn)在：一是大傾角煤層走向長壁</p><p>　　1.3 研究方案和技術(shù)路線</p><p>　　1.3.1 主要研究內(nèi)容</p><p>　　根據(jù)窯街三礦大傾角特厚煤層長壁綜放開采中存在的主要技術(shù)問題，本論文主要內(nèi)容包括：</p><p>　?。?

25、）工作面基本布置方式和關(guān)鍵參數(shù)的研究確定；</p><p>　?。?）工作面運(yùn)輸平巷、回風(fēng)平巷的布置方式及其支護(hù)方式確定；</p><p>　　（3）工作面回采工藝及主要參數(shù)確定；</p><p>　　（4）現(xiàn)場試驗(yàn)與工程實(shí)踐。</p><p>　　1.3.2 研究方法和方案</p><p>　　采用理論研究、實(shí)驗(yàn)研究

26、和現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的方法。由于“大傾角特厚煤層長壁綜放開采技術(shù)”問題本身為一復(fù)雜系統(tǒng)問題，涉及大量采礦、通風(fēng)等問題。本文首先對所窯街三礦大傾角特厚煤層走向長壁綜放開采工作面基本布置方式進(jìn)行分析研究，通過綜合理論分析確定大傾角特厚煤層走向長壁綜放工作面主要巷道的合理布置和支護(hù)方式，以及工作面合理回采工藝方式和主要參數(shù)，并進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐。</p><p>　　1.3.3 研究技術(shù)路線</p>

27、<p>　　煤層傾角大、厚度大給窯街三礦綜放開采及工作面巷道布置帶來很大困難。 “支架-圍巖”系統(tǒng)中支架是可操控的，支架能穩(wěn)得住、頂?shù)美?、移得?dòng)是工作面順利推進(jìn)的前提。因此必須首先解決工作面支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題。解決工作面支架穩(wěn)定性問題，一方面是提高支架自身的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，但更重要的還應(yīng)從工作面布置方面著手。本文首先分析研究大傾角特厚煤層綜放開采工作面的基本布置方式和具體參數(shù)確定方法。</p><p>

28、;<b>　　2 窯街三礦概況</b></p><p><b>　　2.1、礦井概況</b></p><p>　　窯街三礦位于甘肅省蘭州市窯街鎮(zhèn)。礦井井田東西走向長8.5km，傾斜寬3.5km，面積約25 km2，礦井地質(zhì)儲(chǔ)量3.8 億t。井田為一較陡的單斜構(gòu)造,主采一、二兩層煤，平均煤厚分別為3.98m 和14.79m，為傾斜（25-45&#

29、176;）和急傾斜（45-72°）煤層。煤炭分類為弱粘煤和不粘煤，煤質(zhì)屬低灰、低硫、低磷、高發(fā)揮分不粘結(jié)動(dòng)力煤，是“三低一高”的優(yōu)質(zhì)環(huán)保動(dòng)力煤和民用煤。窯街三礦1550m 水平以上的淺部，設(shè)計(jì)采用五對井型為30-45 萬t/a 的獨(dú)立片盤斜井群開拓。窯街三礦經(jīng)過多次采煤方法和工作面支護(hù)改革，此前已逐步形成了急傾斜大傾角煤層水平分段綜采放頂煤和傾斜分層單體柱炮采兩種采煤法。這些開采方法曾對礦井的生存和發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用，但

30、隨著市場競爭的日趨激烈和窯煤公司高效集約化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快，原設(shè)計(jì)的淺部片盤斜井群開拓的格局和現(xiàn)行采煤方法已極不適應(yīng)窯街三礦發(fā)展要求。特別是隨著井田深部的開發(fā)，首當(dāng)其沖就是需要研究開發(fā)出即適合煤層賦存特點(diǎn)，又適應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，具有較強(qiáng)市場競爭力的安全高效的大傾角特厚煤層開采方法，以實(shí)現(xiàn)礦井的可持續(xù)發(fā)展。</p><p>　　2.2 綜放工作面地質(zhì)條件</p><p>　　煤層直接

31、頂為泥巖、粉砂巖，灰、深灰色，小型斜層理發(fā)育，厚度3.8m，直接頂板之下有0.5m 厚的高炭質(zhì)泥巖偽頂，極易垮落，老頂為中粗細(xì)砂巖，淺灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，層理發(fā)育，厚度＞20.5m。</p><p>　　煤層直接底為泥巖，深灰色，致密，較硬，厚度0.8m，老底為中粗砂巖，深灰、灰綠色，局部地段含礫石，厚度17.5m。煤層直接頂板之下普遍有一層厚 0.6-1.0m 的高炭質(zhì)泥巖偽頂，極易垮落。煤層直接頂為灰、深灰色泥巖

32、和粉砂巖，小型斜層理發(fā)育，厚度8m；老頂為厚度大于25m 的中粗細(xì)砂巖，灰色、淺灰色、灰白色，具有直線型水</p><p>　　平層理及斜層理。煤層直接底為厚度0.8m 的深灰色泥巖，致密堅(jiān)硬；老底為灰白色、灰綠色粗砂巖，致密堅(jiān)硬，厚度18m。</p><p>　　3 大傾角特厚煤層走向長壁綜放工作面基本布置方式研究</p><p>　　3.1 大傾角特厚煤層采煤方

33、法分析選擇</p><p>　　特厚煤層采用放頂煤采煤方法是適應(yīng)我國煤炭工業(yè)現(xiàn)狀的一種先進(jìn)采煤技術(shù)，經(jīng)過二十年多年的迅速發(fā)展，目前我國綜采放頂煤開采技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。在緩傾斜特厚煤層，特別是十幾度以下的特厚煤層中采用綜采放頂煤開采的工作面產(chǎn)效已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。60°以上急斜特厚煤層采用水平分段放頂煤開采也已成為采礦界的共識。然而從傾斜煤層向急傾斜煤層過渡的45°左右的特厚煤層如果采用走

34、向長壁綜放開采時(shí)，存在著頂?shù)装逋瑫r(shí)運(yùn)移、支架穩(wěn)定和頂煤垮冒等方面一系列特殊的困難問題需要解決。這類特殊的大傾角特厚煤層采用水平分段和走向長壁放頂煤開采兩種方案各有利弊。</p><p>　　方案一：走向長壁綜采放頂煤</p><p><b>　　主要優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1.工作面長度大，有利于綜合機(jī)械化效能發(fā)揮；</p&g

35、t;<p>　　2.三角底煤損失小，回采率高；</p><p><b>　　3.萬噸掘進(jìn)率低。</b></p><p><b>　　主要缺點(diǎn)</b></p><p>　　1.開采設(shè)備穩(wěn)定性難保證，支架易傾倒、支架和刮板輸送機(jī)下滑難控制；2.上下端頭“V”頂板支護(hù)難度大；</p><p>

36、;　　3.斜面刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接困難；</p><p>　　4.工作面上下出口支護(hù)難度大；</p><p>　　5.采煤機(jī)裝煤效率低，大塊煤易滾落。</p><p>　　方案二：水平分段綜采放頂煤</p><p>　　1.在30m 以上的特厚煤層綜合機(jī)械化效能能夠得到較好發(fā)揮；</p><p>　　2.工作面設(shè)備水

37、平放置，穩(wěn)定性好；</p><p>　　3.設(shè)備投入量少，工作面管理簡單。</p><p><b>　　主要缺點(diǎn)</b></p><p>　　1.煤層傾角在45゜以下時(shí)，底部三角煤不易放出。</p><p>　　2.輔助巷道工程量大，萬噸掘進(jìn)率相對較高。</p><p>　　3.在煤層厚度小于20

38、m 時(shí)，工作面長度短，可采煤量小，搬家頻繁，不利于提高單產(chǎn)水平。</p><p>　　通過上述分析比較，對于窯街三礦層傾角38°-49°，厚13.5-23m、平均15.5m的煤層客觀賦存特點(diǎn)，只要工作面巷道布置科學(xué)合理，工作面設(shè)備的防倒防滑問題及關(guān)鍵工藝問題解決了，采用走向長壁綜采放頂煤開采更有利于發(fā)展生產(chǎn)力。在煤層厚度20 m 以下的大傾角（38°～49°）煤層探索走向長

39、壁一次采全高采煤方法具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。有效地解決工作面布置、工藝、裝備等問題，不但進(jìn)一步提</p><p>　　高綜放技術(shù)的應(yīng)用效果，而且促進(jìn)了窯街三礦實(shí)現(xiàn)“一井一面”或“一井兩面”的高效集約化生產(chǎn)模式建設(shè)。采用走向長壁綜放開采在技術(shù)上有一系列特殊的難點(diǎn)需要認(rèn)真對待和得到充分解決，主要有下述幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）支架在傾角20°以上就會(huì)下滑，甚至傾倒；因而，在15

40、°～20°以上煤層就需要不斷調(diào)整工作面?zhèn)涡苯?；而?dāng)傾角在35°～45°時(shí)，由于工作面頂?shù)装鍘r層都會(huì)發(fā)生破壞移動(dòng)，要保持工作面支架穩(wěn)定性的難度很大，這里既指支架本身的穩(wěn)定性，也包括支護(hù)-圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　（2）工作面回風(fēng)平巷、運(yùn)輸平巷以及切眼等巷道的布置具有特殊性，其對工作面的安全高效、頂煤的放出回收、工作面端頭支護(hù)等具有重要的作用。</p>

41、<p>　?。?）裝備是在圍巖中工作的，底板破壞后可以下滑，頂板冒落后對采空區(qū)的不同充填條件，對基本頂（老頂）運(yùn)動(dòng)有所影響，而這一切又會(huì)對工作面裝備及其實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效產(chǎn)生影響。</p><p>　?。?）大傾角時(shí)工作面采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)的安全、正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)問題。采煤機(jī)在45°左右沿傾斜采煤，輸送機(jī)輸送本身不僅有防止下滑的問題，還有在這種條件下如何實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的正常高效運(yùn)行，從而保證工作面高產(chǎn)

42、的問題。</p><p>　　4 大傾角走向長壁綜放工作面回采工藝研究</p><p>　　4.1 大傾角走向長壁綜放工作面回采工藝技術(shù)難點(diǎn)</p><p>　　回采工藝是采煤方法的兩大組成部分之一，科學(xué)合理的回采工藝是保證窯街三礦大傾角特厚煤層走向長壁綜放工作面獲得高產(chǎn)高效和安全的基本需求之一。在大傾角走向長壁綜放開采中，由于煤層傾角和工作面坡度大，工作面支架、刮

43、板輸送機(jī)極易發(fā)生下滑，工作面地板巖層可能發(fā)生滑移破壞，垮落的頂煤和頂板巖塊會(huì)沿傾向向下滾落充填，工作面礦山壓力顯現(xiàn)也明顯不同于一般的綜放工作面，支架—圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對較差，工作面液壓支架極易發(fā)生倒架、咬架和移架困難，頂煤的垮冒形態(tài)也明顯不同于一般綜放工作面，因此，大傾角綜放工作面的回采工藝具有特殊性。大傾角走向長壁綜放工作面的回采工藝，從技術(shù)方面的難度主要表現(xiàn)在：</p><p>　　(1)以支架為主的開采裝

44、備在大傾角條件下要發(fā)生下滑傾倒，底板破壞時(shí)也可能向下滑移，加劇了“支架—圍巖”系統(tǒng)的不穩(wěn)定性；</p><p>　　(2)冒落的大塊頂煤和頂板向下滑滾、充填，加劇了頂板活動(dòng)的復(fù)雜性，而頂板的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)必然對工作面的礦壓顯現(xiàn)和支架等裝備的穩(wěn)定性造成影響；</p><p>　　(3) 工作面布置采用運(yùn)輸平巷沿煤層頂板，回風(fēng)平巷沿煤層底板并破三角巖，工作面下段為“圓弧-水平”過渡的布置方式雖然簡化

45、了大傾角特厚煤層走向長壁綜放工作面下端頭支護(hù)的復(fù)雜性，但也給采煤機(jī)在圓弧段提底、挑頂、工作面支護(hù)和提高頂煤回收</p><p><b>　　率增加了難度。</b></p><p>　　(4)工作面傾角大，垮落頂煤會(huì)發(fā)生向下滑滾，沿工作面傾向不同位置頂煤的放出流動(dòng)特征和放出量不同，放煤過程的控制難度加大，放煤工藝相對復(fù)雜化。</p><p>　　

46、4.2 回采工藝主要參數(shù)分析</p><p>　　4.2.1 采煤機(jī)進(jìn)刀和割煤方式</p><p>　　機(jī)械化采煤工作面采煤機(jī)的割煤方式分為單向割煤和雙向割煤。雙向割煤對要求操作技術(shù)相對較高，工作面坡度大時(shí)上行割煤阻力大；單向割煤對操作技術(shù)要求相對較低，易于提高工作面工程質(zhì)量。因此窯街三礦大傾角綜放工作面采用了單向割煤方式。單向割煤可分為單向下行割煤和單向上行割煤。采煤機(jī)由上向下割煤(前滾

47、筒割頂煤，后滾筒割底煤)牽引阻力小，有利于裝煤，滾筒割煤時(shí)煤塊不易向支架上的人行道拋擲，及時(shí)伸出前探梁并打開護(hù)幫板，能有效支護(hù)頂板，割通運(yùn)輸平巷上幫后，采煤機(jī)上返清煤，安全性好。采煤機(jī)由下向上割煤時(shí)雖然牽引阻力相對較大，但可實(shí)現(xiàn)由下向上追機(jī)移架移溜，有利于保持支架與前溜的相對穩(wěn)定性，具有防止前溜上竄的作用，但裝煤效果較差，且由于采煤機(jī)的強(qiáng)迫潤滑還未得到很好地解決，上行割煤時(shí)截割部容易發(fā)熱。因此，在現(xiàn)有條件下，單向下行割煤方式是大傾角綜放

48、工作面的最佳割煤方式。目前采煤機(jī)一般采用端頭斜切進(jìn)刀方式，超長工作面也有采用中部斜切刀到方式的。窯街三礦大傾角綜放工作面試采時(shí)，曾采用了由上端頭留三角煤斜切進(jìn)刀方式。后發(fā)現(xiàn)不留三角煤的進(jìn)刀方式不利于上端頭附近的頂板管理，就改為了留三角煤斜切進(jìn)刀方式。</p><p>　　4.2.2 移架方式</p><p>　　綜放工作面一般采用下向上依移架方式。大傾角綜放工作面的坡度大，支架以發(fā)生下滑，

49、采用鄰架操作由下向上順序移架方式，有利于支架的穩(wěn)定和防治支架下滑，實(shí)踐證明是大傾角工作面的最佳移架方式。支架操作的具體過程為：采煤機(jī)割煤前收護(hù)幫板→收前探梁→采煤機(jī)由上向下割煤→伸前探梁→打開護(hù)幫板；采煤機(jī)由下向上清煤—滯后采煤機(jī)后滾筒15m 跟機(jī)收護(hù)幫板→收前探梁→降架帶壓移架→打開護(hù)幫板。采煤機(jī)由下向上清煤→收護(hù)幫板→收前探梁→降架帶壓移架→打開護(hù)幫板。移架操作時(shí)，充分利用側(cè)護(hù)板、底調(diào)梁，以下鄰架為輔助依托，防止個(gè)體支架下滑或傾斜；

50、在工作面布置多組支架，架間接千斤頂，防止支架整體向下位移。移架時(shí)要注意升緊支架，升平頂梁，調(diào)正調(diào)直支架，使支架處于良好的工作狀況。上、下端頭支架每割兩刀煤移架一次，移架步距為1.2m。</p><p>　　4.2.3 放煤步距和放煤順序</p><p>　　工作面放煤步距按“一采一放”、“兩采一放”、“三采一放”三種方案進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。采用“一采一放”、步距0.6m 試驗(yàn)時(shí)，易出現(xiàn)放煤過量

51、，易混矸，還出現(xiàn)過工作面端面抽頂現(xiàn)象，影響支架的穩(wěn)定，且同時(shí)占用工時(shí)多，不利于工作面正常管理。采用“兩采一放”、步距1.2m 試驗(yàn)時(shí)，回采率較高，不易混矸，有利于支架的穩(wěn)定和工作面正常管理。采用“三采一放”、步距1.8m 試驗(yàn)時(shí)，回收率相對較低。因此現(xiàn)場試驗(yàn)表明，“兩采一放”、步距1.2m 為大傾角特厚煤層綜放工作面的最佳放煤步距，為了保證不過量放煤，防止支架失穩(wěn)，應(yīng)采用由上向下間隔順序放煤。在支架不失穩(wěn)的情況下，可改為由下向上間隔順序

52、放煤。同時(shí)為確保不因過量放煤造成支架失穩(wěn)，特別規(guī)定每副支架一次連續(xù)放煤時(shí)間不超過2 分鐘。放煤時(shí)兩人配合，并由礦壓觀測員現(xiàn)場監(jiān)督，隨時(shí)觀察支架后立柱的壓力表，作為判斷支架后部頂梁上的頂煤是否滑落的參考。若后柱缷載時(shí)，就隨時(shí)將立柱升緊，以防支架因放煤而失穩(wěn)。嚴(yán)格執(zhí)行由上向下間隔順序放煤，并控制放煤時(shí)間和放煤量，就能有效防止出現(xiàn)支架因放煤而失穩(wěn)的現(xiàn)象。</p><p>　　4.2.4 工作面端頭支護(hù)技術(shù)</p&

53、gt;<p>　　大傾角走向長壁綜放工作面端頭支護(hù)難度大且安全隱患多。當(dāng)工作面全長為傾斜布置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)端頭處三角煤問題。端頭處空間及壓力比較大，三角煤不易維護(hù)，三角煤易滑落易造成支架失穩(wěn)。因此，大傾角走向長壁綜放工作面的端頭支護(hù)具有特殊性，端頭支護(hù)的技術(shù)難度大，端頭維護(hù)工作困難多。</p><p>　?。?）下端頭支護(hù)技術(shù)</p><p>　　大傾角走向長壁機(jī)械化工作面下端頭

54、支護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)曾長期未能得到較好解決。盡管綠水洞煤礦在中厚煤層綜采工作面采用橫式端頭支架使工作面下端頭的支護(hù)狀況得到了明顯改善，但因浮煤堵塞，流水匯集，巷道底板起伏造成移架阻力大等而難以有效地發(fā)揮端頭支架的綜合效能。窯街三礦綜放工作面開采中，充分利用煤層特厚的條件，借鑒比較成熟的近水平煤層綜采綜放工作面下端頭支護(hù)技術(shù)，將大傾角工作面用“圓弧—水平”過渡與運(yùn)輸平巷相連的布置方式，使難以解決的大傾角工作面下端頭支護(hù)問題簡化為與近水平煤層綜放

55、面下端頭支護(hù)基本一樣的方式，采用“一主兩副”端頭支架支護(hù)方式，割兩刀煤移架一次。同時(shí)下端頭處人員不受工作面冒落煤矸塊的威脅，提高了下端頭的安全性。這種“圓弧—水平”過渡的布置方式及其配套的端頭支護(hù)方式現(xiàn)場使用效果良好。</p><p>　　(2) 上端頭支護(hù)技術(shù)</p><p>　　大傾角走向長壁機(jī)械化工作面上端頭支護(hù)技術(shù)也是一直沒有得到很好解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，且支護(hù)難度比下端頭更大更復(fù)雜

56、。專門研制的前副后主的端尾支架較好的解決了大傾角走向長壁綜放工作面上端頭支護(hù)難題。</p><p>　　大傾角綜放工作面的回采工藝具有特殊性和復(fù)雜性。大傾角綜放工作面應(yīng)該采用上端頭留三角煤斜切進(jìn)刀、單向割煤方式。大傾角綜放工作面中，采煤機(jī)在圓弧段時(shí)需要采區(qū)特殊的挑頂提底技術(shù)措施。工作面下段1-17#支架采用折返式間隔順序放煤，工作面上段應(yīng)由上向下間隔順序放煤，其余地段整體按由下向上間隔順序放煤的放煤方式為大傾角綜

57、放工作面的最大傾角綜放工作面的端頭支護(hù)具有特殊性，上下端頭均采用專用支架支護(hù)效果良好。</p><p><b>　　5 結(jié)束語</b></p><p>　　窯街三礦大傾角特厚煤層的走向長壁綜放開采工作面的“傾斜-圓弧過渡-水平”的特殊布置方式，簡化了大傾角工作面下端頭支護(hù)的復(fù)雜性，改善了端頭支架的受力狀態(tài)，提高了支架－圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可有效減少煤炭損失，提高資源回收

58、率，同時(shí)有利于工作面的瓦斯管理。這為大傾角特厚煤層走向長壁綜放開采創(chuàng)造了重要</p><p><b>　　基礎(chǔ)條件。</b></p><p>　　通過綜合研究試驗(yàn)，得到了窯街三礦大傾角特厚煤層綜放工作面的合理回采工藝方式和主要參數(shù)。采煤機(jī)的合理割煤和進(jìn)刀方式為由上端頭留三角煤斜切進(jìn)刀下行單向割煤方式。工作面最優(yōu)的放煤方式為“兩采一放”、放煤步距1.2m，上段由上向下順

59、序兩輪放煤，中、下段由下向上間隔多輪折返放煤。工作面推進(jìn)采用偽仰斜推進(jìn)，有利于防止前溜上竄、后溜下滑。工作面采用由下向上的上行移架推溜方式，有利于防止支架倒滑和前溜下滑。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 丁海勇，賈恩云等·放頂煤開采基礎(chǔ)理論·煤炭工業(yè)出版社，1995.8(5)</p><

60、p>　　[2] 李中偉，孫茂遠(yuǎn)等·放頂煤開采技術(shù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)·煤炭工業(yè)出版社，1996(6)</p><p>　　[3] 靳鐘銘·放頂煤開采理論與技術(shù)·煤炭工業(yè)出版社，2001.4(5)</p><p>　　[4] 丁海勇，賈恩云等·放頂煤開采基礎(chǔ)理論·煤炭工業(yè)出版社，1995.8(4)</p><p>

61、;　　[5] 錢鳴高，劉聽成·礦山壓力及其控制·煤炭工業(yè)出版社，1984.12(35)</p><p>　　[6] 楊振復(fù)，羅恩波·放頂煤開采技術(shù)與放頂煤液壓支架·煤炭工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[7] 趙宏珠，石平五·厚煤層放頂煤開采設(shè)備·煤炭工業(yè)出版社，1995.12</p><p>　　

62、[8] 伍永平· 大傾角煤層開采“R-S-F”系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)控制基礎(chǔ)研究·山西科學(xué)技術(shù)出版社，</p><p><b>　　2006.3</b></p><p>　　[9] 贠東風(fēng)，李虎林·合理選型配套，提高綜采產(chǎn)效·中國煤炭高產(chǎn)高效礦井建設(shè)論文集·中</p><p>　　國礦業(yè)大學(xué)出版社，1997

63、.8</p><p>　　[10] 贠東風(fēng)，伍永平· 急傾斜煤層綜采工作面調(diào)偽仰斜原理與方法·遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)</p><p>　　報(bào)（自然科學(xué)版），2001(4)</p><p>　　[11]伍永平，贠東風(fēng)，張淼豐·急傾斜煤層綜采基本問題研究· 煤炭學(xué)報(bào)，2000(5)</p><p>　　[12]

64、孫金柱,高有進(jìn)·急傾斜軟煤層綜采放頂煤支架的選型設(shè)計(jì)與使用·中國煤炭，1999（11）</p><p>　　[13]侯社偉，劉西黨·急傾斜輕放工作面支架失穩(wěn)機(jī)理的研究與防治·煤礦開采，2001（3）</p><p>　　[14]趙景禮·厚煤層錯(cuò)層位巷道布置采全厚采煤法的研究·煤炭學(xué)報(bào)，2004(2)</p><

65、p>　　[15]謝俊文，高小明，上官科峰·急傾斜厚煤層走向長壁綜放開采技術(shù)，煤炭學(xué)報(bào)，2005(5)</p><p>　　[16]陳炎光，錢鳴高主編·中國煤礦采場圍巖控制·徐州，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[17]孫寶錚，劉吉昌·礦井開采設(shè)計(jì)·中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1986</p><p>

66、　　[18]董春游·技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)·徐州，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[19]劉昌平·大傾角厚煤層長壁綜放工作面端頭支護(hù)技術(shù)實(shí)踐·煤炭科學(xué)技術(shù)，2004(1)</p><p>　　[20]煤礦安全規(guī)程·中國煤炭工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[21]袁和生等·煤礦巷道錨桿支護(hù)&#

67、183;煤炭工業(yè)出版社，1997.9</p><p>　　[22]李中偉，孫茂遠(yuǎn)等·放頂煤開采技術(shù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)·煤炭工業(yè)出版社，1996</p><p>　　[23]易先春，沈五名·大采深綜采切眼全錨支護(hù)技術(shù)·煤炭科學(xué)技術(shù)，2004(1)</p><p>　　[24]趙慶彪，馬念杰·煤巷小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索工程特性