綜放開采技術(shù)在復(fù)雜煤層中的應(yīng)用研究

【摘 要】我國煤炭資源豐富，但是其賦存條件卻十分復(fù)雜，如何有效的解決我國厚煤層開采技術(shù)一直以來都是擺在專家面前的難題。 經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，我國煤炭開采技術(shù)取得了一定的成就，綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用到實(shí)際工作中，其具有技術(shù)先進(jìn)性、投資少、消耗少、效率高、安全性高等特點(diǎn)。如何充分利用我過煤炭?jī)?chǔ)量豐富的優(yōu)勢(shì)，將厚煤層轉(zhuǎn)化成為經(jīng)濟(jì)效益，是我國煤炭開采技術(shù)改革和技術(shù)難題公關(guān)的重要課題。綜放開采技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜煤層開采生產(chǎn)中是目前最為有效的開采技術(shù)方式。本文將詳細(xì)介紹綜放技術(shù)在不同復(fù)雜程度的難采煤層中的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】綜放開采；復(fù)雜煤層；應(yīng)用

1、綜放開采技術(shù)取得的主要成就

在我國煤礦綜放開采技術(shù)研究和投入使用的這二十幾年中，其高產(chǎn)高效的特征已經(jīng)得到充分的驗(yàn)證并逐漸推廣到我國煤炭開采活動(dòng)中。從1982年開始，我國首次提出綜采放頂煤技術(shù)，到上世紀(jì)90年代，短短是多年的發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到近百個(gè)綜放工作面，綜放工作面的總產(chǎn)量約占我國煤炭開采份額的13.54%，同時(shí)每個(gè)工作面的效率和產(chǎn)量也在不斷上升，進(jìn)入21世紀(jì)以來，單個(gè)工作面年產(chǎn)量達(dá)百萬噸的就有60余個(gè)。隨著我國科技的進(jìn)步和綜放開采技術(shù)的發(fā)展完善，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為我國煤炭開采中解決復(fù)雜煤層開采難題的重要手段，其安全、高效性成為不可忽視的重要成分。

（1）通常我們所說的復(fù)雜難采煤層主要是指“三軟”煤層、高瓦斯煤層、“大傾角”煤層、“兩硬”煤層、較薄厚煤層等，針對(duì)這些特征的煤層，綜放開采技術(shù)取得重大突破，在不同條件或特征的煤層中，都具有與之相對(duì)應(yīng)的綜放開采工藝模式，并且基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)。

（2）綜放開采技術(shù)所展現(xiàn)出來的優(yōu)勢(shì)和技術(shù)先進(jìn)性主要表現(xiàn)在開采產(chǎn)量的迅速增多，從上世紀(jì)九十年代的最高產(chǎn)量253萬t/a到本世紀(jì)初的600萬t/a的水平，短短十年間所取得的巨大成就已經(jīng)顯露無疑，綜放開采技術(shù)的高產(chǎn)高效的特性以及巨大的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)得到也得的廣泛認(rèn)可。

（3）綜放開采以其高產(chǎn)高效的優(yōu)勢(shì)迅速的獲得了煤炭開采行業(yè)的認(rèn)可，并逐漸適應(yīng)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，得到廣泛的推廣和應(yīng)用。地方國有和地方小煤礦利用先進(jìn)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，將會(huì)涌現(xiàn)出一批高產(chǎn)高效工作面，全面提升中小煤礦的技術(shù)水平。

2、頂煤冒放性的評(píng)價(jià)

堅(jiān)硬頂煤的冒放性一般是指頂煤的可冒性和可放性，可冒性是指頂煤在支架后方可以垮落，不致懸頂過大，但并不考察垮落的塊度；可放性是指在頂煤具有可冒性的前提下，喲啊球垮落后的頂煤塊度適宜，既可以滿足放煤口尺寸的要求，又易于運(yùn)輸。頂煤垮落后的塊度大小是影響頂煤冒放性的主要因素，所以對(duì)于頂煤冒放性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方式應(yīng)該根據(jù)頂煤二次破碎后的塊度大小和形狀來確定，然后根據(jù)塊度大小和形狀分別對(duì)自然破碎和輔助破碎進(jìn)行綜合評(píng)判，最終來決定是否采用放頂煤開采。對(duì)頂煤冒放性的評(píng)價(jià)可以從三個(gè)層次來評(píng)判：（1）例如強(qiáng)度、埋深等煤層賦存條件；（2）支架的選型和參數(shù)，以及輔助破煤措施的有效性；（3）降低煤層強(qiáng)度和增加頂煤受載等提高冒放性的措施的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)和理性。

3、沖擊危險(xiǎn)性厚煤層綜放技術(shù)

一般來說，在煤礦開采的初期，只要設(shè)備和管理得到保障，開采就能夠順利和安全的進(jìn)行，但是隨著開采的深入，開采深度會(huì)逐漸增加，開采難度也會(huì)逐漸增強(qiáng)。隨著煤層開采深度的增加，破壞性沖擊地壓的發(fā)生概率隨之增長，這將會(huì)對(duì)礦井安全生產(chǎn)帶來很大難題。采用傳統(tǒng)的分層高檔炮采煤方法具有很多缺點(diǎn)，比如生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜，材料的消耗過大，并且由于開采難度加大，導(dǎo)致工人的工作量增大，開采成本過高，開采效率不高，打不到預(yù)定的經(jīng)濟(jì)效益。并且在同一采區(qū)出現(xiàn)多個(gè)工作面同時(shí)工作的時(shí)候，所產(chǎn)生的采動(dòng)應(yīng)力會(huì)疊加而形成沖擊地壓的安全隱患。深部具有沖擊性復(fù)雜厚煤層如果采用綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)則會(huì)有效的避免以上問題的出現(xiàn)，大大降低了安全隱患并且提高了采煤效率。對(duì)于過深的復(fù)雜煤層，煤巷和開切眼均可采用錨梁網(wǎng)加錨索支護(hù)，工作面用ZF4800/16/26四柱普通型放頂煤液壓支架，然后搭配上防滑裝置。然后選用MG250/575-W型雙滾筒無鏈液壓牽引采煤機(jī)，再選用幾臺(tái)SGZ730/400W型刮板運(yùn)輸機(jī)與之配合。這種技術(shù)方案能夠極大的提高工作面的開采效率，并且實(shí)現(xiàn)了煤炭開采的機(jī)械化。

4、頂裂爆破技術(shù)

（1）工作面淺孔爆破技術(shù)。在煤炭開采過程中，對(duì)于堅(jiān)硬頂層的煤層破碎使用的最主要也是最有效的重要手段就是工程爆破技術(shù)，選擇爆破方案需要根據(jù)頂煤的堅(jiān)硬程度和破碎后塊度狀況來決定，到底是采用淺孔輔助煤破還是深孔預(yù)裂爆破方式，或者選用兩者的有效配合模式，都必須要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊蛨?bào)告之后才可定奪。對(duì)工作面的淺孔爆破主要是為了松動(dòng)硬度較高的頂煤，一次性爆破不足以實(shí)現(xiàn)破碎且還可能帶來安全隱患的頂煤，可以每隔一個(gè)時(shí)間段，在局部布置一排鉆孔，鉆孔深度以據(jù)煤層1m左右為宜，且距支架頂梁1.5m一下的頂煤不易爆破，然后根據(jù)頂煤的完整性調(diào)整裝藥的方式和藥量。

（2）專用工藝巷內(nèi)深孔預(yù)裂爆破技術(shù)。在一般的破碎技術(shù)使用后得不到滿意的效果時(shí)，可以考慮使用超前工作面深孔預(yù)裂爆破與煤層注水相結(jié)合的技術(shù)。鉆孔布置采用雙排鉆孔三花眼的方式，拍間距1m，孔距3m，鉆孔深度30m，如圖1。鉆孔時(shí)用水排粉，鉆孔直徑為60mm左右，根據(jù)堅(jiān)硬度的不同選用不同方式和用量的藥，電雷管采用兩并一串的方式，每次起爆2-4個(gè)，考慮超前支撐壓力的分別情況，一般超前工作面20m起爆，見圖2。