厚煤层群范文

厚煤层群范文（精选7篇）

厚煤层群 第1篇

某矿主采8#、9#煤层, 由于煤层间距较小, 因此准备巷道布置采用底板巷道联合布置, 即轨道上山、运输上山、回风上山均布置于距9#煤层30 m的底板砂质泥岩中, 综合柱状图如图1所示。8#煤层厚度约11 m, 出于安全考虑, 8#煤层分两层开采, 下分层为放顶煤开采, 该布置方式下, 底板准备巷道受上部工作面多次跨采影响, 巷道难以维护, 本文以轨道上山为研究对象, 运用数值模拟软件详细分析跨采巷道处于不同位置时巷道围岩应力分布状况和变形特征。

2 数值模拟分析[1~3]

数值模型建立如图2所示。针对轨道上山的实际地质采矿条件, 本文着重分析轨道上山位于采空区下方、停采线下方、煤柱下方三种情况下围岩应力分布状况, 为简化起见, 建立二维模拟模型, 将三段巷道抽象为位于对应位置的单个巷道断面。并在巷道顶板设置监测线。

在数值分析模型中1、2、3位置分别对应为底板巷道中心线, 对应于上部工作面采空区位置为1、停采线位置为2, 煤柱位置为3, 停采线距离模型边界50 m, 上部工作面推进长度为180 m。数值模拟分析流程为:

建立初始模型初始化应力场原岩应力平衡开挖巷道开采8煤顶分层开采8煤底分层开采9煤模拟结束。

当巷道位于采空区下方时, 如图3 (a) 所示, 由于巷道距8煤顶分层工作面距离较远, 顶分层开采后位于采空区下方的底板巷道受工作面开采影响较小, 巷道基本处于开采引起的应力场影响范围外, 此时巷道周边应力水平与巷道开挖时基本相同。8煤底分层开采结束后, 底板巷道已经受2次工作面开采影响, 在煤柱内形成较高的叠加支承压力, 与此同时, 巷道处于开采引起的应力场影响范围外, 巷道已处于低应力区如图3 (b) 所示。9煤开采结束后, 虽然煤柱内的集中应力更高、影响范围更广, 但由于上部工作面开采释放了巷道上方的围岩集中应力, 开采引起的低应力区范围更广, 此时巷道应力水平近似为原岩应力的一半甚至更低, 巷道围岩变形已趋于稳定, 如图3 (c) 所示。

当巷道位于停采线下方时, 如图4 (a) 所示, 8煤顶分层开采后, 与位于采空区下方时相比, 巷道围岩整体应力水平较低, 这主要与开采引起的支承压力分布规律有关, 此时巷道位于工作面开采后顶板形成的三角块结构下方, 巷道两帮应力水平亦有所降低。8煤底分层开采结束后, 巷道围岩应力水平有所增高, 如图4 (b) 所示。这主要是由于巷道经受8煤底分层工作面的二次采动影响, 且受顶分层工作面开采结束后形成的支承压力作用, 但与位于采空区下方时相比, 上部工作面开采对巷道的影响较小。如图4 (c) 所示, 9煤开采结束后, 巷道位于应力降低区的边缘, 采空区侧应力水平很低, 在煤柱侧应力水平较高。

当巷道位于煤柱下方时, 由于巷道基本处于支承压力峰值位置正下方, 此时围岩应力的主要影响因素是上部工作面开采后煤柱内形成的叠加支承压力, 工作面开采的动压影响对巷道围岩应力分布影响很小。如图5 (a) 所示, 8煤顶分层开采后, 虽然在煤柱内已经形成了较高的支承压力, 但一方面由于初次采动形成的支承压力峰值较小, 另一方面巷道距离上部工作面距离较远, 此时巷道围岩应力水平相对较低。8煤底分层开采结束后, 煤柱内的叠加支承压力增高, 巷道围岩的应力水平开始增高, 相对巷道位于采空区下方和停采线下方, 巷道围岩应力水平较高, 且两帮均受集中应力影响, 如图5 (b) 所示。9煤开采结束后, 煤柱内的支承压力再次叠加, 应力水平虽有所增高但影响并不大, 如图5 (c) 所示。

3 结论

轨道上山围岩变形情况与巷道所处位置密切相关, 巷道位于采空区下方时, 虽然巷道处于原岩应力区, 巷道围岩趋于稳定, 但该段巷道由于受到工作面开采的强烈影响, 巷道总体变形量较大, 变形特征以两帮内移为主;巷道位于停采线下方时, 受工作面开采后的支承压力分布规律影响, 以及工作面开采后形成的三角块结构作用, 巷道所处位置整体应力水平较低, 但由于煤柱侧支承压力相对采空区侧较高, 因此巷道煤柱侧帮部及底板变形较大;巷道位于煤柱下方时, 受近距离煤层群联合布置形成的高支承压力叠加作用, 巷道变形强烈, 变形特征呈全断面收缩, 底鼓严重。

摘要：底板跨采巷道的支护问题一直是巷道支护的难题之一, 在该过程中底板巷道不仅承受回采区段侧煤柱内形成的高支承压力, 而且承受工作面开采的强烈动压影响。尤其厚煤层群工作面逐一跨采时, 底板巷道变形更加强烈。针对某矿轨道上山实际地质采矿条件, 运用数值模拟软件详细分析跨采巷道处于不同位置时巷道围岩应力分布状况和变形特征。

关键词：厚煤层群,跨采,巷道,数值模拟

参考文献

[1]陆士良.岩巷的矿压显现与合理位置[M].北京:煤炭工业出版社, 1984.

[2]陈炎光, 陆士良.中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1994.

厚煤层群 第2篇

鹤岗示范矿区南山煤矿为煤与瓦斯突出、易自燃厚煤层群开采的典型矿井,现主要开采15号和18号煤层,其中15号煤层厚11～15 m、18号煤层厚12～14 m,平均层间距20～33 m,均属突出危险煤层,其上、下均无可选择的保护层开采条件。因此研究煤与瓦斯突出、厚煤层群保护层开采技术与瓦斯预抽防突技术,对于确保矿井安全、高效开采具有重大意义[9,10]。

鹤岗矿区南山煤矿15号煤层开采完毕后,对18号层的保护范围进行确定以及对15号层开采后保护范围的消突效果进行检验。

115号层突出厚煤层开采方案

15号层前段采用基于“保护层开采”思想的分层开采技术,首采15号层一分层作为保护层开采,使15号层底分层得到保护和消除突出危险,然后15号层底分层采用综采放顶煤技术进行高效开采。15号层后段试验工作面采用基于本煤层预抽的一次放顶煤开采技术,首先通过15号层的瓦斯预抽技术,消除15号层的突出危险,然后采用综采放顶煤一次采全高技术高效开采15号层。

通过盆地区南翼15号层一分段一分层、底分层的开采以及外延面的开采,实现了前一段通过盆地区南翼15号层一分段走向长783 m、倾斜长150 m整个工作面的开采。其目的是探索通过15号层的安全开采,作为18号煤层的保护层开采,从而使18号煤层得到保护和消除突出危险,满足综采放顶煤一次采全高高效开采技术的使用条件。

215号层开采对18号层保护范围的确定

2.1 保护作用的有效层间垂距

南山煤矿盆地区南翼15号煤层厚10.6 m,平均倾角13°,工作面走向长度783 m,开采深度500～570 m,平均535 m。

上保护层最大有效层间垂距:

S2=S′2β1β2

式中:S′2为上保护层的理论最大有效层间垂距,m;β1为保护层有效厚度影响系数;β2为层间岩石中砂岩百分含量。

综上计算得:β1=1,S′2=55,β2=0.996,S2=54.8 m,即盆地区南翼15号层一分段开采保护层后垂直方向的最大有效保护距离为54.8 m。18号层与15号层间距20～33 m,处于保护层的保护范围内,见图1。说明15号层一分段的开采对18号突出厚煤层起到了保护作用。

2.2倾斜方向保护范围的确定

开采保护层后沿倾斜方向的保护范围应按卸压角划定,见图2。

南山煤矿盆地区南翼15号煤层一分段工作面长度150 m,距18号层平均21 m,平均倾角13°,δ3=75°,δ4=75°,则底分层工作面长L=150-2(21/tan 75)=140 m。

2.315号层一分段一分层保护层开采对底分层走向方向保护范围

一分层开采后对底分层走向方向的保护范围的确定按卸压角δ5计算,根据现场实测和防突指标考察,15号层一分段一分层的始采线和终采线按δ5=56°划定。经计算,底分层走向方向的保护范围为S=783-2(21/tan 56)=755 m,见图3。

315号层开采后保护范围的消突效果检验

3.1 突出危险性预测单项指标测定

1) 瓦斯压力测定。2007年23月,在南山矿三水平-230机道、-280机道和-314机道对盆地区南翼15号层一分段开采结束后被保护层18号煤层的瓦斯压力进行了实测,沿被保护层工作面均匀布置了5个钻孔。

经过1个多月测试,实测结果:3#钻孔瓦斯压力为0.45 MPa,4#钻孔瓦斯压力为0.4 MPa,5#钻孔瓦斯压力为0.68 MPa,1#和2#钻孔由于封孔不严导致测值偏小。图4为3#5#钻孔瓦斯压力上升曲线。

2) 本次测得5个地点的瓦斯放散初速度指标ΔP为4.5～5.1。

3) 本次测得5个地点的坚固性系数f值为0.52～0.78。

各测点测定结果见表1。

从以上突出预测单项指标测定结果来看,瓦斯放散初速度指标ΔP为4.5～5.1,小于10,坚固性系数f值为0.52～0.78,大于0.5,瓦斯压力为0.40～0.68 MPa,小于0.74 MPa,均不超过《防治煤与瓦斯突出细则》规定的临界值,故盆地区南翼15号层一分段开采结束后,在被保护层18号煤层可定为无突出危险区域。

3.2瓦斯含量测定

将2005年11月和2007年2月测得的18-1层和18-2层瓦斯含量列入表2中。由表2可以看出, 实测瓦斯含量为2.732～3.224 m3/t,在被保护范围内18号层的瓦斯含量在上部15号层保护层开采后大幅降低。

注:瓦斯的解吸量、损失量、残存量、含量的计算基准为干燥无灰基。

4结论及建议

1) 结合示范矿井的煤层赋存条件和生产条件,创造性提出并成功试验了基于“保护层开采”和“先抽后采” 理念的突出厚煤层群无保护层开采条件下的“两段”开采技术。

2) 通过以上对工作面保护范围的划定以及突出预测参数测定结果分析,在15号层保护层开采后,18号层被保护范围内工作面的瓦斯压力、瓦斯含量均降低,因而盆地区南翼15号层一分段开采后,其下部的18号层在被保护范围内可预测为无突出危险区域。

3) 18号层为突出煤层,在未受保护的区域,应按突出危险区域进行采掘作业。

4) 煤与瓦斯突出多发生在断层及地质构造区域,为保证煤巷掘进作业安全以及预防煤与瓦斯突出现象,在18号层掘进过程中应加强地质构造探测,必要时采取防突措施。

参考文献

[1]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992.

[2]刘林.煤层群多重保护层开采防突技术的研究[J].矿业安全与环保,2001,28(5):1-4.

[3]罗勇,祁琦.煤层群多重开采上保护层防突研究[J].防灾减灾工程学报,2005,25(3):244-250.

[4]林柏泉,崔恒性.矿井瓦斯防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,1998.

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[6]Deguchi,G.,Yu,B.,Jiao,J.Japan/China research CO—operation on prevention of gas outbursts[C]//Lama,R.D.(Ed),Management and Control of High Gas Outbursts InUnderground Coal Mines.Westonprint,Kiama,NSW,Australia,1995:139-146.

[7]罗勇.上保护层开采瓦斯综合治理的试验研究[J].防灾减灾工程学报,2005,25(4):388-393.

[8]何勇.高突煤层保护层瓦斯综合治理技术[J].煤炭技术,2006,25(11):68-70.

[9]夏仕柏.新庄孜矿保护层开采方案及实施效果[J].矿业安全与环保,2003,30(6):29-32.

大倾角厚煤层开采技术分析 第3篇

大倾角厚煤层作为储量十分丰富的一种资源贮藏形式, 对于中国目前煤炭资源日益匮乏的局面有着积极的改良作用。但大倾角厚煤层开采工艺发展的滞后, 使得实际生产中问题频发, 无论是回采设备还是相关支护控制理论均不够完善, 导致生产中故障与事故频发。鉴于此, 必须加强对大倾角厚煤层开采工艺的探究, 最大化消除相关安全隐患, 从而保证煤炭生产顺利进行。

1 矿山概述

尹家沟矿地处山西东南部, 毗邻太行山, 于2009年兼并重组整合后正式投产, 井田总面积3.9 km2, 年产能60×104t, 设计生产年限20 a。矿井范围内主要可采煤层为3#、9#、15#煤层, 煤层平均厚度6.3 m, 结构复杂, 还有2层~3层夹矸。目前, 井下主采煤层为3#煤层, 埋深250 m~270 m, 煤层倾向最大为21°, 工作面内起伏最大40 m, 为典型的大倾角厚煤层仰斜综放开采, 生产中易出现片帮与冒顶事故, 不仅回采作业难度大且安全风险高。

2 开采关键技术分析

a) 采用回弹仪对主采煤层及煤层夹矸实施测试, 掌握了顶煤与夹矸强度;借由理论分析、数值模拟等手段, 对工作面来压强度、周期步距及支撑压力影响范围等进行测算;

b) 依据实际工程地质条件, 构建三维模拟试验台对仰斜放顶回采的放出规律展开分析, 并对顶煤放出速度与位移场及煤矸分界面变化规律的关系进行反演。通过PFC2D数值模拟软件对大倾角仰斜开采时的顶煤放出形态与演化规律进行研究, 实现了标志颗粒的有效追踪;

c) 通过超声波与钻孔成像技术分别对工作面煤壁片帮段、地质构造破碎带、煤壁稳定段实施探测, 对回采面正常回采与顶板周期来压时的煤壁裂隙发育深度予以揭示。同时对地质构造破碎带与煤壁片帮段分别实施长孔“棕绳+注浆”锚固, 以实现煤壁稳定性的大幅提升[1]。

该锚固加固技术的具体注浆工艺如下所述:

a) 对煤壁破坏严重的区域选用煤壁超前注浆加固工艺, 以有效避免煤壁片帮所导致的工作面端部顶板冒落。注浆孔布设与煤壁垂直, 深5 m, 间隔3 m, 注浆孔位于距底板2/3护帮板高度位置;

b) 首先将直径42 mm的注浆孔垂直钻入煤壁, 随后将直径22 mm的注浆管混同直径15 mm的棕绳放入注浆孔中, 最后将波雷音的混合液注入含有棕绳的注浆管内。注浆后的防治效果如图1所示。

采取上文所述注浆工艺并充分结合工作面顶板管理技术, 对煤壁的破坏实现了有效控制, 回采面的持续安全高效作业得以充分保障。图2所示即为回采面注浆后的稳定煤壁[2]。

3 技术创新点

针对尹家沟矿3608大倾角厚煤层工作面回采作业中存在的主要问题, 选用超声波探测技术、钻孔窥视仪、顶煤运移跟踪仪、三维物理模拟、数值模拟等多种手段, 对整个放顶回采过程进行了优化, 提升了顶煤的回收率与设备运行的稳定性, 实现了回采面的高效开采。

a) 通过超声波探测与钻孔窥视仪对大倾角综放区域的巷道超前支撑压力影响范围、地质破碎区域、煤壁完整区等进行测量, 获得超前支撑压力影响下的煤体裂隙发育规律和波速、波长变化规律, 同时还探究了顶煤破碎分区同支撑应力分布间的关联性, 从而为顶煤破碎的有效预测提供指导和依据;b) 通过PFC数值模拟软件对顶煤散体的放出形态进行反演, 得出煤层倾斜角度同顶煤放出体轴线的偏转方程, 为液压支架放煤口角度的选择提供指导;同时, 借由对顶煤运移的现场跟踪监测和顶煤散体放出模拟实验, 对回采作业中放煤步距与放煤流程予以优化[3];c) 通过超声波探测与钻孔窥视仪对煤壁不同区域的裂隙发育演化规律进行观测, 并通过数值模拟手段对煤壁片帮的形式与机理展开分析。同时, 现场选用棕绳与波雷音材料制作注浆棕绳替代原本的玻璃钢注浆锚杆进行煤壁注浆加固作业;注浆过程中采用浅部注浆与深部注浆相结合的方法, 有效提升注浆效果的同时降低了作业成本, 实现了经济效益与安全效益的双赢;d) 通过力学分析, 获得液压支架载荷计算方法, 为支架的合理选型提供指导;探究和完善液压支架防倒滑措施, 确保支架获得足够初撑力的同时借助及时移架与超前支护等手段增强回采面顶板控制效果。此外, 借由对进刀方式的优化, 提升回采速度的同时, 有效规避采煤设备的上窜与下滑;e) 回采面采煤机组行走轮作业中存在应力集中现象, 针对这一情况专门增强了对采煤机组的保养维修工作, 规定每班均应对行走轮进行注油润滑, 并适当破底以降低机组行走部的受力情况, 同时准备一套备用行走轮。此外, 专门针对大倾角回采中转载机自移难度大的问题, 自制专用推拉装置, 用以配合转载机的前进自移, 从而有效提升了转载机移动速率[4,5,6]。

4 回采面顶煤回收率实测分析

在回采面每间隔40 m布设均匀分布的钻孔4个, 钻孔位于相距机道梁端1 m处, 所有钻孔深度同回采面顶煤厚度相等, 每间隔0.5 m布设1个RF (射频) 标签。单个钻孔布设RF标签8个, 共计32个。同时在运输巷道胶带机机头布设无线电信号接收装置。回采作业时, RF标签会伴随顶煤的放出进入后溜子中, 通过统计信号接收装置监测到的RF标签数量即可计算求得顶煤放落回收率。实测中共计回收RF标签共28个, 顶煤回收率达到87.5%左右。图3所示即为相关设备布设示意图。

5 结语

尹家沟矿3608大倾角回采面实施回采作业以来, 其开机率相交于上一采区提升15%, 每日煤炭采量增加1 400 t, 年产值增加7 560×104元, 年利润增加1 406×104元, 同时回采面作业的安全性也得到显著提升。整个项目对于提高回采面煤壁完整性, 提升顶煤回收比例, 增加矿井综合竞争力起到了积极的推动效果。

摘要：以尹家沟矿3608大倾角综放回采面为对象, 分析了大倾角厚煤层的开采关键技术, 并提出技术创新点, 目的是提升大倾角厚煤层回采效率与安全性, 为其它矿区类似情况的解决提供借鉴与参考。

关键词：大倾角,厚煤层,开采关键技术,创新点,实测分析

参考文献

[1]孙力, 杨科, 何吉春, 等.复杂条件大倾角厚煤层综采工作面对接技术[J].煤矿安全, 2015 (1) :98-100.

[2]巫林平.大倾角特厚煤层放顶煤工作面支架稳定性分析[J].煤矿安全, 2015 (6) :224-227.

[3]韩换伟.大倾角厚煤层开采技术研究与应用[J].能源与节能, 2015 (8) :126-127.

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[5]杨印朝, 潘卫东, 徐文彬.东庞矿复杂地质条件下厚煤层开采技术研究[J].矿业研究与开发, 2015 (10) :14-17.

倾斜厚煤层采煤方法的选择 第4篇

在日常采煤工作中, 能够影响我们选择开采煤层方法的因素有许多, 但是, 从总体影响性质来判断, 煤层的结构特性占的比重较多。此外, 生产相关的管理人员、技术人员及机械操作人员的素质在一定程度上影响着煤层采煤方法的选择。因此, 这就要求我们在勘测到一个煤矿后, 要进行综合考虑, 对那些能够影响煤矿开采的所有因素分类单独全面地进行分析, 然后归纳出所有类型, 再进行比较。最后采用安全性及可靠性最高的技术指标, 来确定最佳的采煤方法与开采方案。

2 常用的采煤方法

在我国煤矿的开采方式有两种:一个是露天采煤, 一个是地下采煤。这两种方式最常用的就是地下开采, 在一些中小型煤矿我们可以看到。而地下采煤也分了两种方式:一种是壁式, 另一种是柱式。其中柱式地下采煤方法比较适合在煤层较浅的工作面开采。由于柱式地下采煤方法对施工条件有特别要求, 因此, 许多企业不会选择柱式采煤法, 在一定程度上限制了其在矿井开采中的应用。而壁式采煤法相比柱式采煤法有很大的优点, 所以壁式的采煤方法被国内大多数煤矿企业应用。本文对壁式的煤炭采煤方法进行重点阐述。从煤炭行业采煤技术的发展情况来看, 壁式的采煤方法有三种方式, 大多数煤企所采用的方式有炮采、普采与综采, 下面就三种方式进行分析。

2.1 炮采

炮采是我国自矿井开采以来延用至今的一种开采技术, 此技术比较简单, 在我国各类矿井中应用较为广泛。炮采对开采用的机械配置要求不高, 开采成本比较低, 资源回收率较高, 比较容易管理。但是, 炮采的缺点也较多, 主要是机械化程度不高, 工作人员劳动强度比较大, 因此, 面对新的市场形势要求高效率、高回报, 炮采已经不适应新的市场形势需求, 这种采煤技术方法正在面临着淘汰的命运。

2.2 普采

普采与炮采相比, 同样具有操作简单、组织施工方便、适应性强这些特点, 它在矿井中也较为常用, 是介于炮采与综采之间的采煤方法, 相比炮采与综采普采更具有优势, 尤其是在倾斜厚煤层中应用, 效果比较显著, 应用效率比较高。在矿井开采过程当中, 利用综采无法满足生产需求时, 我们就可以选择利用普采或者炮采以及两者互相结合的方法进行开采。炮采与普采相结合开采能达到较好的开采效果。

2.3 综采

综采具有机械化程度高、操作方便、安全性能高等优势, 逐渐成为我国采煤行业开采方法的首先, 这也是当前我国采煤业的一种较为先进的采煤方法。就目前, 我国综采应用情况来看, 我国的一部分地区的大中型矿井已经形成了全自动化的开采模式, 这样不仅节省了人力资源, 而且也在一定程度上提高了煤炭开采效率和产量。在倾斜厚煤层的开采作业中, 综采能够充分发挥其优势, 实现高产的生产目的。

3 几种新型的倾斜厚煤层采煤技术方法

本文除了介绍炮采、普采、综采这三种采煤方法以外, 还介绍了一些新的采煤技术方法, 这些新的采煤技术方法是随着我国科技与工业的进步而研发出来的, 并逐渐在矿井采煤中得到应用, 以下简要介绍几种采煤法。

3.1 俯伪斜走向长壁分段密集采煤法

俯伪斜走向长壁分段密集采煤法工作面呈俯伪斜直线布置, 避免了煤壁片帮伤人, 减少了煤炭自溜过程中因串入采空区而造成的丢煤, 也为进一步实现采煤机械化创造了条件。与传统的台阶式采煤法相比, 俯伪斜走向长壁分段密集采煤法提高了工作面煤壁的有效利用率, 在区段垂高相同的情况下, 工作面有效利用率比伪斜短壁采煤法提高40%左右, 同时在一定程度上提高了工作面单产量。另外, 这种采煤方法也有它的缺点:工作面支、回柱工作人员的工作量较大, 并且工作人员在较小的空间中操作也不便, 无形中给工作人员增加了劳动强度;同时, 分段走向密集下方的“三角区”通风差, 比较容易积存瓦斯, 增加危险。

3.2 柔性掩护支架采煤法

柔性掩护支架采煤法工艺较为简单, 能有效地降低工作人员的劳动强度, 相比其他采煤法, 工作人员在掩护支架下工作比较安全可靠。柔性掩护支架采煤法最大的优点就是用于支护的材料消耗少, 与水平分层采煤法相比, 可以清楚地看到, 巷道掘进量能够减少60%以上, 还可以提高工作面月产量。如图1所示。

其缺点为:支架结构不完善, 不能在下放过程中适应煤层厚度的变化, 倾角的变化也不能太大。要求煤层赋存比较稳定, 否则, 会造成很大困难。

3.3 水平分段放顶煤采煤法

我国开采倾斜特厚煤层一直沿用较为传统的多用高落式采煤法、水平分层或斜切分层采煤法以及伪倾斜柔性掩护支架采煤法。这几种方法有优点也有其缺点。但是, 到了近几年随着科技的进步, 近水平厚煤层综采放顶煤技术得到了一定的发展, 综采支架放顶煤技术发展较为成熟, 逐渐被国内一些大中型煤炭企业成功引入急倾斜煤层的开采当中。放顶煤液压支架如图2所示。

图2这种类型, 在煤矿应用架数相对来说比较多, 这种类型支架的优点主要是稳定性与它的密封性能比较好, 后部输送机放煤空间比较大。但是这种类型支架也有其缺点, 就是支架后铰点比较高, 造成一部分顶煤不能进入后输送机, 会损失一部分煤炭, 并且在放煤作业时, 煤尘大, 危害工人健康和安全生产。支架排浮煤矸不畅, 需要多个工作人员专门去清理, 造成人力资源的浪费。

4 结语

倾斜厚煤层的开采方法与煤层埋藏的地质条件有密切关系。因此, 我们在选择某种采煤方法时会遇到各种因素的困扰, 不仅受煤层倾角和厚度的影响, 而且与煤层埋藏深度、煤层数目、围岩性质、地质构造, 以及煤层的自然发火性质、瓦斯含量、水文条件等多方面的地质因素有关。

参考文献

[1]刘艳霞.关于煤矿锚网U型钢喷浆锚索支护技术在岩石揭煤穿层巷道中的应用[J].科技信息:科学教研, 2007 (20) .

厚煤层分层开采的综采工艺分析 第5篇

关键词：厚煤层,分层开采,综采采煤工艺

1 倾斜分层金属网假顶下行垮落开采

1.1 铺顶网开采

综采工作面通常多为铺顶网, 其方法与炮采工作面相近。工作面金属网与两端平巷的金属网要连接起来。

1) 滞后工作面铺设底网。此方法在巷道断面小、出口顶板破碎时适用。工作面推进1.2m, 在出口处老塘边调整和改变支柱, 做出铺网空间, 顺工作面铺双层底网, 并与工作面顶网搭接不应小于0.5m, 在巷道的另一帮要留有0.5m以上的网头, 贴在煤壁上。将网连接好后, 回掉靠采空区的一排支柱。2) 超前工作面铺设顶网。在巷道断面大、顶板较好时适用。即在工作面出口前6~8m的距离内, 把原拱形支架用木支架换出, 在木支架顶梁下挂好双层顶网, 再在网下打抬棚。顶网在巷道两侧要留有足够长的网头, 随着工作面推进, 与工作面顶网连接起来。3) 超前底网的铺设。巷道压力大、断面变形严重的条件下, 要将平巷超前工作面一段距离内的浮煤清理好, 铺上金属网。把原拱形支架替换的木支架的抬棚柱打在网上, 为不破坏网, 可“穿鞋”。底网巷道两侧也应留有足够的网头, 靠工作面侧应留1m, 便于工作面推进时与工作面顶网连接好。

工作面顶网铺好后, 余下的网头应反转吊挂在顶梁上, 防止采煤机割煤时割坏顶网网头。连好后移支架后, 顶梁下降后再移支架, 应保证移支架时不把顶网拉坏。当金属网假顶下采煤时, 避免金属网的下沉和破碎。1) 及时支护新暴露出来的假顶, 尽可能缩小假顶的暴露面积, 避免金属网下沉, 导致崩网漏矸事故。2) 在煤壁片帮造成假顶下沉后, 要在支架顶梁上设走向梁, 实施超前支护, 减少假顶受拉, 避免由于过度弯曲而出现崩网的事故。3) 在假顶下割煤, 采煤机的滚筒不得靠近顶板运行, 防止割破顶网。网下留的300mm左右的顶煤可能在采煤机割过后自动落下来.若顶煤比较坚硬, 割煤后还可能有未落的顶煤, 要在移架前及时处理掉, 不然在支架卸载前移时, 此部分顶煤可能突然大面积掉落, 使顶网暴露面积突然增大, 还可能从梁端至煤壁间崩落, 导致冒顶事故。4) 网兜通常可能在相邻两架间的空隙出现。如果出现网兜, 要及时处理, 避免继续扩大。解决的办法是在两架间的网兜下面架一走向棚托住网兜, 使它不继续下坠和扩大。5) 支架必须排列整齐, 支架间保持均匀, 保证有效控制顶网, 避免顶网受力不均而崩裂。

1.2 铺底网开采

铺顶网尽管对松软顶板有利, 而也有其缺点:

1) 铺网时其长边平行煤壁, 下分层开采时在接缝上, 有可能导致扯网开缝;2) 顶网铺在顶梁与顶板之间, 整个过程顶梁移动升降5~6次, 有对顶网造成破坏的可能;3) 人工铺网, 作业人员劳动强度大, 还受片帮、冒顶的威胁, 并吸入大量粉尘, 有害于身体健康;4) 顶网网头悬挂在顶梁下, 对采煤机割煤有影响, 支架移架时应不破坏顶网, 影响采煤和移架速度。

1.3 自动铺网联网工艺

国产的自动扣压联网机构能与各种形式的液压支架配套使用, 有柱后自动铺联网和柱前自动铺联网两种方式。

1.3.1 柱后自动铺联网方式

这种联网方式是由自动扣压联网法与PLZ400一17/35型液压支架配套的。支架不同于一般支撑掩护式支架的特点是掩护梁上加了尾梁.长度加长, 前、后连杆距离加大, 使续网有足够的空间。自动铺联网通过压网齿和联网机构在推移支架和输送机的过程中实现。

1.3.2 柱前自动铺联网方式

这种联网方式是由自动扣压联网与PLZ600一19.5/31型液压支架配套实现。该支架为短四连杆、短掩护梁式掩护式支架。因铺联网机构在支架底座与输送机间, 支架的顶梁和前梁比其它支架长, 前梁是可伸缩式, 有利于及时支护工作面前端顶板。柱前自动铺联网适合坚硬难冒顶板的上分层工作面使用。自动铺联网支架, 可提高工效, 降低成本, 经济效益提高;铺联网自动化程度高, 可降低作业人员的劳动强度;铺联网机构动作简单可靠, 对井下条件的适应能力强;联网强度此人工联网强度高, 下分层开采见网完整, 有利于生产安全。

2 缓倾斜煤层分层恒底式上行采煤

这种方法是将缓倾斜厚煤层按倾斜分层, 各分层工作面依次沿煤层底板布置, 把上面分层垮落后的煤作为顶板, 第一分层工作面回柱放顶或移架后.上覆煤层垮落下沉, 经注水压实重新胶结后成为稳定的和强度的再生煤体。采完第一分层后, 间隔一段时间, 沿煤层底板在再生煤体中重新布置工作面, 同时第二分层工作面的顶板, 经过了一次垮落、破碎而重新压实的再生煤体。待第二分层采完后, 一段时间, 再沿煤层底板布置第三分层的工作面, 一直到沿煤层底板把厚煤层全部采完。

2.1 恒底式采煤的优点

巷道系统简单, 分层巷道始终沿煤层底板开掘, 与上山的联系简单可靠, 采区掘进率低;采煤工艺简单, 可不铺设人工假顶, 节省材料, 工效高, 成本较低;各分层工作面的底板是煤层的原生底板, 支架直接支在底板上, 对发挥支架的支撑能力有利;采煤工作面沿底板推进采煤, 工作面结束时, 设备搬迁距离近, 便于搬迁;在煤层顶板含水大或复合顶板等条件下, 采用恒底式采煤对于消除水患及冒顶的威胁, 实现安全生产非常有利。

2.2 恒底式采煤的缺点

破碎煤体容易翻结, 压实后易形成再生煤体;对防煤层自燃不利, 使开采技术变得复杂;煤矸易于混杂, 采煤中如果出现局部冒顶, 会使各分层在局部冒顶处采煤时有局部煤矸混杂现象, 影响煤质及含砰率。灰分、含砰率随开采分层数的增加而增加;若采前注水不及时或效果不好, 在落煤、装煤、运煤、放顶过程中煤尘飞扬, 空气中煤尘含量增高, 不利于矿井生产安全。

2.3 适用条件

1) 在缓倾斜和倾角小的倾斜煤层顶板松软破碎, 弯曲性好, 顶板含水, 而煤层遇水容易胶结。如果采用倾斜分层下行垮落方法有困难时, 运用恒底式采煤法有很好的适应性。2) 中等硬度煤层, 黏结性强, 容易破碎, 煤体冒落后, 在上覆岩层重压及水或泥浆作用下, 可能形成再生煤体。3) 煤层不易自燃, 煤层的瓦斯含量不适合过大, 不然会给底分层开采时带来通风的困难。4) 如果开采顶板含水大的厚煤层, 煤层及顶板岩层要有较好的再生能力, 具有较强的隔水性能。

2.4 安全技术措施

厚煤层瓦斯抽放钻车研制 第6篇

煤矿瓦斯事故一直是困扰煤炭行业发展的一个难题,严重威胁着煤矿职工的人身安全。煤层瓦斯抽放作为防止各种瓦斯灾害事故的重要措施,得到了各矿的高度重视,并成为煤矿瓦斯灾害治理的一项根本性的技术措施。山西晋城的煤炭生产矿井位于沁水煤田的南端,地质条件大部分不太复杂,一般可采煤层厚度为2m~7m;部分煤层厚、瓦斯含量高,透气性低。为了有效地抽放煤层中的瓦斯,必须在煤层中分层钻瓦斯抽放孔,而现有坑道钻机钻孔高度有限,不能便捷地实现多层大范围钻孔施工。当需要在厚煤层中打高处孔时,不得不用坑木把钻机整机垫高施工,既费时又费力,还不安全。为了解决瓦斯抽放的迫切问题,确保安全生产,提高工作效率,晋城金晟机电有限公司研制了厚煤层瓦斯钻孔施工的煤矿用深孔钻车。

1 整机技术指标

通过对煤矿井下近水平、大孔径、长钻孔工艺方案的调研发现,通常要求钻孔孔径为Φ50mm~Φ200mm,钻孔深度在100m~300m,正常钻进转矩为3 000N·m,钻进转速为40r/min~210r/min。根据矿井的巷道断面,针对钻孔参数的要求,确定了以下主要技术指标:

2 方案设计

依据钻车整机技术要求,设计的重点是设法实现主机大范围的快速升降,满足在厚煤层高处钻孔的需要,同时还要保持足够的稳定性。方案初选有以下3种:

(1)升降机构放在主机下面。该方案可以保证实现钻孔的最大高度,主机在高处的稳定性也容易保证。但要实现2m多的起升高度,升降机构必然占居一定空间,打孔的最低中心高必定超过1.6 m,显然偏高,不能满足要求。

(2)升降机构放在主机上面,即起吊式。该方案可以使主机落到最低,解决了最低高度偏高的问题,但为了保证主机钻孔高度达4m,主机上面升降机构的最高高度必然达到5m多,巷道内难以容纳这么高的设备,且移动也不方便。

(3)升降机构放在主机侧面。该方案既可以降低最低中心高,也可以降低整机的高度。经过反复研究,我们选择了方案3。

钻车整体方案如图1所示。主机依靠4根立柱定位,每根立柱加工成可拆分式,根据不同高度增加或减少每根立柱上的加长柱,以降低整机的高度;升降机构设计成二级升降架,既满足起升高度的要求,又能使升降机构的起升高度大于本身的高度,当主机落下时的最大整机高度低于2.4m,满足在巷道内移动的要求,同时也实现了钻孔中心高在1.2m~4.0m的要求。

3 主要结构及原理

如图1所示,煤矿用深孔钻车主要由主机1、立柱2、升降架3、液压系统4、操纵系统5和行走部6组成。

(1)主机由夹持器、给进装置、回转器组成。

(2)4根立柱定位,每根立柱加工成可拆分式,根据不同高度增加或减少每根立柱上的加长柱数量,降低了整机的静态高度。

(3)升降架实现主机的升降,需要打多层孔时,操作液压系统通过升降臂把主机很方便地提升到要求位置。

(4)液压系统由液压泵站、管路及执行原件组成。液压泵站是钻车的动力源,可以将电能转化为机械动能。

(5)操纵系统是钻机的控制中心,由多种液压控制阀、压力表及管件组成。钻机行走、转向、动力头回转、给进起拔、机身调角等动作的控制以及执行机构之间的联动功能都是通过操纵台上的阀类组合来实现的。

(6)行走部由履带底盘、车体平台和稳固调角油缸3部分组成。通过液压油马达实现整机行走。

1-主机;2-立柱;3-升降机构;4-液压系统;5-操纵系统;6-行走部

4 整车主要技术优点

(1)升降架采用成熟的机械机构,其结构简单、性能可靠,实现了快速升降。

(2)定位用4根立柱组成框式结构,解决了稳定性问题。

(3)立柱为可拆分式,升降机构的起升高度大于自身高度,解决了整体高度偏高问题,实现了整车在巷道内的灵活移动。

5 结束语

厚煤层瓦斯抽放用深孔钻车相较于其他钻机的最大特点:一是升降功能更强大,二是提高了整车的稳定性。升降装置结构新颖独特,采用了升降臂升降机构,需要打多层钻孔时,操作液压系统通过升降臂把主机提升到要求位置,根据高度要求加长立柱高度,然后与主机通过卡瓦连接稳定,即可打钻,钻机不需作任何移动。在升降过程中不会发生水平位移,完全满足了工作需要。整车移动时的最大高度只有2.4 m,较好地解决了整车高度要求低与升降高度要大的矛盾。最大钻孔高度可达4m,极大地缩短了高处钻孔的辅助工时。整车地面支承,必要时立柱上部与顶板支承,增加了钻孔时的稳定性。

参考文献

[1]煤炭科学研究总院北京建井研究所.MT/T 198-1996煤矿用液压凿岩机通用技术条件[S].北京:中国煤炭工业出版社,1996:1-2.

厚煤层开采技术现状及面临问题探讨 第7篇

1 新疆兴陶大北矿业厚煤层开采的现状

现如今, 在厚煤层开采的过程中煤矿企业一般都是采用放顶煤技术, 该技术是在20世纪70、80年代提出的, 适合于5米至20米厚的煤层开发, 属于一次全高开采, 也就是在厚煤层开采的过程中将采煤的工作面布置在矿井的下部煤层, 将上部煤炭从支架的窗口放出, 从而将煤炭一次性的采出[1]。而新疆兴陶大北矿业9-15煤层的厚度为10.46米, 归属于厚煤层, 因此大部分情况下也是采用放顶煤技术对厚煤层进行开采, 该技术的使用虽然能够为企业带来巨大的经济效益, 促进煤矿企业的快速发展, 但是由于该方法的破坏范围较大、自然发火的现象较为严重, 以及回采的效率偏低, 为厚煤层的后期开采带来了许多的问题。

2 新疆兴陶大北矿业厚煤层开采过程中存在的问题

新疆兴陶大北矿业在厚煤层开采的过程中由于受到许多方面因素的影响, 使得厚煤层在开采的过程中存在着许多的问题, 其主要表现在4个方面: (1) 分层开采。新疆兴陶大北矿业利用分层开采的技术对厚煤层进行开采, 但由于该技术在使用的过程中, 需要对矿井的上分层进行人工假顶的铺设, 以及矿井巷道系统的复杂, 不仅增加了煤矿企业的开采成本, 而且还提高了巷道的掘进和维护费用;同时由于矿井地质条件的不同, 为厚煤层的开采带来了许多的影响, 如:厚煤层开采的效率偏低、生产量低或者是出现丢煤的现象等[2]; (2) 大采高一次全采。新疆兴陶大北矿业在开采厚煤层的过程中使用大采高一次全采的技术, 但是由于采高较大, 对支架的稳定性进行了一定程度的降低, 从而造成厚煤层在开采过程中的安全性相对较低, 以及煤矿工作面的无法管理, 为厚煤层的开采带来许多的负面影响; (3) 放顶煤开采。在厚煤层开采的过程中使用放顶煤开采技术, 但由于开采过程中煤尘较大、破坏范围广泛、自然发火的问题严重以及回采率的相对较低, 为厚煤层的后期开采带来了许多的问题; (4) 水平分段综采法。在厚煤层开采的过程中使用水平分段综采法虽然能够为煤矿企业带来巨大的经济效益, 但由于煤层厚度的不断变化, 使得该方法在使用的过程中无法很好的适应和配合, 以及开采过程中煤尘较大, 造成了煤矿厚煤层开采的前期投资较大, 增加了煤矿企业的开采成本。

3 新疆兴陶大北矿业厚煤层开采新技术的研究分析

3.1 刀柱采煤法

刀柱采煤法一般情况都是在难以冒落的厚煤层开采中使用, 适用于6厘米以上的煤层, 其工作面的长度可以达到150米[3]。同时, 由于刀柱采煤法的使用工艺简单, 设备的投资率较低, 故障率较少以及自动化系统的安装, 不仅提高了厚煤层的开采效率, 而且还对劳动力的强度进行了降低, 并避免了冒顶事故的发生。但是其在使用的过程中也依旧存在着许多的问题, 如:工作面的狭窄、较多的残留煤柱、煤层的自燃等问题, 因此, 在使用刀柱采煤法时要根据工作面的距离、采宽、煤柱之间的间距以及煤层自身的厚度进行设置, 从而减少开采过程中安全事故的发生。

3.2 放顶煤液压支架法

放顶煤液压支架法主要是通过岩石的运动形态和力学, 对支架的受力、运动规律、结构等方面进行详细的分析, 并通过虚拟的技术对煤层的受力与变形进行研究, 从而对支架的资料进行全面的获得, 并根据数据进行设计。但是由于在开采的过程中过煤的空间不会因为采高的变化而变化, 从而使得开采的过程相对困难[4]。因此在对支架进行设计的过程中要将掩护梁的折现进行弯曲, 从而对开采过程中的干扰进行降低, 确保煤层的回采率。

3.3 减沉注浆法

减沉注浆法主要应运于厚煤层开采完成之后, 地下空间的下沉中。该技术主要包含了3方面的原理: (1) 支撑原理。减沉注浆法通过地面钻孔的方法将混合浆液以及填充物注入到煤层的空间, 对煤层进行支撑, 以防开采的过程中出现下沉或者是弯曲的现象; (2) 压实原理。混合浆液以及填充物注入煤层之后, 就会对岩体进行一定程度的挤压, 形成另外的注浆空间, 然后通过二次的填充, 就可以对煤层的降沉效果进行有效地提高; (3) 减少地表的破坏。在厚煤层开采的过程中通过减沉注浆法, 不仅可以对地表的变形以及沉降进行降低, 而且还可以提高厚煤层的开采效率, 促进煤矿企业经济的快速发展。

4 结语

由此可见, 新疆兴陶大北矿业在厚煤层的开采过程中所使用的放顶煤技术以及其它传统落后的技术, 不仅降低了厚煤层的开采技术, 为煤矿企业的经济效益带来了严重的影响, 而且在厚煤层开采的过程中提高了事故的发生频率, 增加了煤矿企业的运行成本。因此, 面对这一系列的问题, 就需要煤矿企业根据厚煤层自身的特点、工作面的距离、采宽以及工作面的错距采取相对应的开采方法, 从而提高厚煤层的开采效率, 降低煤矿企业的运行成本。

摘要：随着人们对煤炭资源的需求量不断增加, 煤矿的开采力度也在不断的增加, 随着煤矿开采力度的不断加深以及煤层的不断加厚, 提高厚煤层的开采技术是迫在眉睫的。提高厚煤层的开采技术不仅能够提高煤矿的开采效率, 而且还可以满足人们对煤炭的需求。但是在现如今厚煤层开采的过程中由于受到多方面因素的影响, 使得厚煤层的开采依然存在着许多的问题。文章以新疆兴陶大北矿业有限公司为例, 对新疆兴陶大北矿业厚煤层开采过程中存在的问题进行详细的分析和研究, 并对厚煤层开采的新技术进行分析, 从而提高厚煤层的开采效率。

关键词：厚煤层,开采,技术,现状

参考文献

[1]王家臣, 仲淑.我国厚煤层开采技术现状及需要解决的关键问题[J].中国科技论文在线, 2008 (11) .

[2]孟宪锐, 王鸿鹏, 刘朝晖, 张英.我国厚煤层开采方法的选择原则与发展现状[J].煤炭科学技术, 2009 (01) .

[3]孟宪锐, 吴昊天, 王国斌.我国厚煤层采煤技术的发展及采煤方法的选择[J].煤炭工程, 2014 (10) .