淺談綜采放頂煤技術(shù)

于靜波

[摘 要]綜采放頂法采煤法因其高產(chǎn)高效、資源回收速度快，適應(yīng)集約化礦井的建設(shè)而備受大型、特大型礦井青睞。但是在易自燃煤層生產(chǎn)實(shí)踐中，工作面安全回采工作嚴(yán)重受到燃發(fā)火威脅.尤其在工作面停止推進(jìn)時(shí)更為突出。本人通過(guò)分析停產(chǎn)時(shí)綜放面采空區(qū)內(nèi)自燃發(fā)火特性，試驗(yàn)性采取惰性氣體注氮為主的防火技術(shù)措施.使得煤礦綜放面實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。通過(guò)數(shù)值計(jì)算和物理模擬分析了煤巖運(yùn)動(dòng)非穩(wěn)態(tài)演化特征及力學(xué)性態(tài)，對(duì)大傾角特厚煤層綜采放頂煤的開采尋找提高采出率的技術(shù)提供了有力的佐證。

[關(guān)鍵詞]數(shù)值計(jì)算；綜采放頂煤面；安全抽采

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）22-0397-01

一、中國(guó)煤炭發(fā)展中的問(wèn)題

煤炭是我國(guó)的主要能源，目前已探明的儲(chǔ)量達(dá)9000億t，目前煤炭在我國(guó)21世紀(jì)前50年的能源結(jié)構(gòu)中將穩(wěn)居50%以上。但是，煤炭開采過(guò)程中的高效和安全問(wèn)題，一直是困擾我國(guó)煤炭企業(yè)的兩大難題，在20世紀(jì)80年代中期，在我國(guó)厚煤層礦井試行并逐步推廣的綜采放頂煤技術(shù)，較好地解決了煤層礦井的高效和安全問(wèn)題，使這一技術(shù)以驚人的速度發(fā)展，并逐步完善，成為當(dāng)前我國(guó)厚煤層開采的主要方法。綜合開采技術(shù)之所以在中國(guó)發(fā)展迅速，綜合開采技術(shù)之所以在中國(guó)發(fā)展迅速，普及廣泛，主要原因有三點(diǎn)：一是該技術(shù)先進(jìn)，本身強(qiáng)有力的保證；具有強(qiáng)大的生命力；二是由于中國(guó)整體國(guó)力的提高，設(shè)備加工制造業(yè)的整體水平的提高，使配套設(shè)備的可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)，為綜放開采技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保證；三是有一大批高素質(zhì)的管理人才、科技人才和職工隊(duì)伍，成為綜放開采技術(shù)不斷發(fā)展和完善的動(dòng)力。我國(guó)機(jī)械化采煤發(fā)展滯后。綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)最早出現(xiàn)在國(guó)外。在1957年，前蘇聯(lián)研制出了KTF型掩護(hù)式放頂煤液壓支架，并且在庫(kù)茲巴斯煤田的托姆烏辛斯克使用；隨后在1963年法國(guó)研制成功了“香蕉”支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架，1964年在布朗齊礦區(qū)使用并獲得成功；隨后80年代初，匈亞利成功研制單輸送機(jī)前開天窗式放頂煤液壓支架。此后，波蘭、南斯拉夫、印度等國(guó)都使用過(guò)綜放技術(shù)，但效果不夠理想，加上國(guó)際能源結(jié)構(gòu)變化等原因，80年代后國(guó)外綜放技術(shù)開始萎縮，90年代只有極少數(shù)礦井使用。我國(guó)綜放的發(fā)展始于80年代。落后外國(guó)幾十年。1984年6月，由原煤炭部立項(xiàng)，在沈陽(yáng)礦務(wù)局蒲河礦用我國(guó)自行研制的FY400/14/28綜放支架開始試驗(yàn)。

二、綜采問(wèn)題解決方法

安全問(wèn)題的解決。在運(yùn)回順構(gòu)筑阻斷風(fēng)流設(shè)施，隔絕采場(chǎng)通風(fēng)，使得采場(chǎng)形成空氣滯留耗氧封閉區(qū)間，并要求保證封閉區(qū)內(nèi)機(jī)電設(shè)備完好、不被采空區(qū)出水淹沒(méi)。運(yùn)順設(shè)置調(diào)壓氣室、氣室內(nèi)注氮?dú)?，達(dá)到閉區(qū)調(diào)壓的方法抑制閉區(qū)氧氣漏入量。封閉時(shí)回順密閉要預(yù)留探查門和氣體調(diào)壓排放管，便于探查和封閉后短期內(nèi)的注氮排氧、調(diào)壓、啟封排放瓦斯等工作。封閉區(qū)內(nèi)電氣設(shè)備不撤出，封閉前把封閉區(qū)內(nèi)所有的電器設(shè)備防爆面進(jìn)行處理，防爆腔內(nèi)放置一定量的防潮劑，始終處于干燥狀態(tài)，防止絕緣降低。工作面采取打錨桿、支架打點(diǎn)柱，超前支護(hù)加密單體等措施，加強(qiáng)工作面和兩順支護(hù)強(qiáng)度，一定要確保不掉頂。利用風(fēng)流短路法減小兩順閉間壓差，運(yùn)順構(gòu)建氮?dú)庹{(diào)壓室，平衡局部通風(fēng)、兩順閉間壓力差對(duì)于運(yùn)順漏氧的影響，抑制漏風(fēng)。不間斷的注氮、瓦斯不斷涌入閉內(nèi)空間，將增加閉內(nèi)壓力，氣體將在回順閉排除，所以，在閉區(qū)內(nèi)氧氣濃度高于7%前，采取的方法為回順閉氣體調(diào)壓排放管排放泄壓；閉區(qū)內(nèi)氧氣濃度低于5%后，采取水平鉆抽放采空區(qū)內(nèi)瓦斯氣的方法降壓和誘導(dǎo)氮?dú)馍弦?。并可以逐漸減少閉區(qū)內(nèi)的氮?dú)庾⑷肓?，?jié)省電能，達(dá)到經(jīng)濟(jì)抽放利用瓦斯目的。綜采工作效率的解決方案。為了適應(yīng)高度集中化生產(chǎn)模式和煤礦生產(chǎn)集團(tuán)化管理模式，我國(guó)先進(jìn)采煤國(guó)家研制開發(fā)了礦井自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)監(jiān)控。全礦井綜合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)集語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、圖像于一體，兼容各種專用監(jiān)控系統(tǒng)功能的綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將監(jiān)測(cè)、控制、通信功能合成一網(wǎng)，并發(fā)展靈活、方便的無(wú)線接人技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋全礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制層、生產(chǎn)與安全集中控制監(jiān)視層、信息管理層3個(gè)層次，通過(guò)各種礦用控制器、傳感器、通信終端、攝像器等實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面和礦井運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等設(shè)備和礦井瓦斯、煤塵等安全參數(shù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制。深入研究放煤工藝。工藝損失是綜采放頂煤工作面煤炭損失的主要部分，改進(jìn)放煤工藝參數(shù)，試驗(yàn)和選定合理的放煤方式，放煤步距是減少放煤工藝煤炭損失提高綜采放頂煤采出率的重要措施。一是按頂煤，充分破壞及均勻下降確定放煤方式。二是按頂煤上方矸石與采空區(qū)冒落矸石同時(shí)到達(dá)放煤口，確定放煤步距。優(yōu)化工作面幾何參數(shù)，實(shí)現(xiàn)減少端頭、初、末采損失量。通過(guò)分析對(duì)工作面來(lái)說(shuō)初末采損失量與工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度成反比關(guān)系，當(dāng)工作面推進(jìn)長(zhǎng)度確定后，初、末采損失量一般也就確定，整個(gè)工作面的初末采損失量相對(duì)降低。在整個(gè)采區(qū)來(lái)說(shuō)，工作面的面長(zhǎng)與端頭損失量也成反比關(guān)系，工作面越長(zhǎng)整個(gè)采區(qū)采用放頂煤開采的端頭損失量相對(duì)降低。因此，在煤層賦存比較好，裝備能夠滿足，技術(shù)條件成熟的情況下，應(yīng)盡量加大工作面幾何尺寸，減少端頭、初末采損失。采用綜采放頂煤無(wú)煤柱、小煤柱、沿空掘巷開采技術(shù)，綜采放頂煤采區(qū)全部采用沿空掘巷，取消區(qū)段間煤柱，與區(qū)段留煤柱開采相比，在一定程度上減少了煤炭損失。另外在回采工作面綜機(jī)設(shè)備管理方面，第一是堅(jiān)持超前強(qiáng)化檢修重視日常檢修利用新型綜放面集中控制臺(tái)等各種監(jiān)控手段及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患提前更換變事故后更換為事故前更換；第二是建立快速迅捷的設(shè)備事故搶修機(jī)制在井下現(xiàn)場(chǎng)備足備全綜機(jī)設(shè)備易損部件及零配件，一旦發(fā)生設(shè)備故障能夠做到在最短時(shí)間內(nèi)處理完畢；其三是堅(jiān)持強(qiáng)制檢修制度。把檢修質(zhì)量作為決定性因素；實(shí)施高效高質(zhì)檢修；最后是狠抓油脂管理制定了嚴(yán)格的油脂化驗(yàn)制度，實(shí)行井下專用車運(yùn)輸油脂，對(duì)設(shè)備保護(hù)起到了極其重要的作用。

三、結(jié)束語(yǔ)

煤礦地下開采技術(shù)的變革依賴于采礦裝備的創(chuàng)新，沒(méi)有采礦裝備的發(fā)展，就不可能有采煤技術(shù)的進(jìn)步。采煤工作面高產(chǎn)高效是實(shí)現(xiàn)礦井高效集約化開采的前提，礦井大型化、集中化、系統(tǒng)化和自動(dòng)化是發(fā)展方向。煤炭開采技術(shù)進(jìn)步思路是改進(jìn)采煤方法和工藝，采用礦井網(wǎng)絡(luò)化信息化監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)。在后續(xù)采區(qū)巷道布置時(shí)在確保設(shè)備適應(yīng)能力的前提下進(jìn)一步加大綜放工作面幾何尺寸，提高工作面儲(chǔ)量，并要在后續(xù)采徹底改變井下主皮帶運(yùn)輸能力相對(duì)小于綜放面設(shè)備生產(chǎn)能力的狀況，努力實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸機(jī)械化，為了進(jìn)一步推動(dòng)綜采放頂煤生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造條件，我們必須堅(jiān)持高度集約化的生產(chǎn)組織原則發(fā)展高產(chǎn)高效生產(chǎn)。