一、综合机械化放顶煤开采技术
(一)综采放顶煤采煤法的适用条件?
1、煤层赋存状态与构造?
当煤层埋藏不稳定,厚度变化很大时,采用一次采全厚放顶煤采煤法是最理想的方法,因为这时采用分层开采法会因最后剩余的煤有厚有薄甚至不可采而丢失大量煤炭。?
当煤层地质构造复杂,为大量的断层切割时,进行分层开采也很困难,尤其是当煤层的顶板被断层切割、底板尚未破坏的情况下采用下行分层开采,第一层因顶板被切割而无法开采,这时如采用一次采全厚放顶煤采煤法沿底板开采就可以解决分层开采的困难。
2、煤层厚度?
煤层的厚度是选用放顶煤采煤法的最基本的条件。放顶煤采煤法煤层厚度的下限为5m,个别情况下可以到4m,低于5m时完全可以用普通综采开采。当煤层厚度超过20m以上,应采用分层放顶煤采煤法,分层厚度一般为10—12m。?
3、煤层倾角?
对于一次采全厚综采放顶煤采煤法,煤层倾角以25°以下为宜。?
4、直接顶的岩性与厚度?
综放开采最适宜的顶板岩性是泥岩和砂质泥岩,因为这种顶板能随采随冒,从而使冒落的顶煤与垮落的直接顶能在放煤过程中形成统一的松动冒落体。?
5、煤层物理机械性质与结构?
对放顶煤来说,煤的硬度影响不大,因为再硬的煤在剧烈的矿山压力作用下也是完全可以冒落的,只是冒落的块度随煤的硬度不同而有所差异。煤层的节理越发育,对放顶煤越有利。煤层的结构对放顶煤影响很大,如坚硬的夹石会增强顶煤的整体性,因而不易垮落。?
6、煤层底板岩性?
煤层底板的岩性一般对放顶煤采煤法影响不大,但松软的底板会对支架行走带来困难,特别是遇水膨胀的厚层泥岩底板,放顶煤支架容易下陷,造成移架困难。?
7、瓦斯、自然发火等对放顶煤采煤法的影响? 瓦斯对放顶煤没有根本的影响,只要加强通风或采取抽放等治理手段,保证回风巷瓦斯含量在规定范围内即可。? 对于有自然发火的煤层,只要采取严密而有效的防灭火措施,即不会给放顶煤造成威胁。?
(二)放顶煤液压支架的选型?
1、放顶煤支架选型的原则?
放顶煤支架的选型应当遵循技术先进、经济合理、安全可靠三条基本原则。?
所谓技术先进,就是所选用的放顶煤液压支架能够适应所要开采煤层的自然赋存条件;能保证足够的支护强度;能满足放顶煤工艺的要求,实现放顶煤的机械化,提高回收率;能满足工作面高产高效需要,降低含矸率。 所谓经济合理,就是支架在满足技术要求的前提下,支架结构应尽量简单、重量轻、造价低、投资少。?
所谓安全可靠,是指支架在使用过程中能保证工人的安全和生产的安全。?
2、架型选择?
目前国内高产高效综放工作面多采用尾梁插板式反四连杆低位放顶煤支架,工作面后部空间大,同时支架放煤口大,而且放煤过程中尾梁可以上下摆动,松动顶煤,因而放煤效果好。?
3、放顶煤支架选型的依据?
支架选型主要依据是煤层地质赋存条件、矿井生产技术条件和经济条件。?
煤层赋存条件包括煤层的厚度、煤层倾角、埋藏深度、煤的物理力学性质、煤层结构、顶底板岩性等。如煤层倾角大就要选用稳定性好和有防倒、防滑装置的支架;煤层坚硬就要选用能使顶煤充分垮落的支架;松软的煤层就要选用对顶板封闭好并且有防片帮装置的支架;松软底板就要选用支架对底板比压小的支架;埋藏深度大的煤层,矿压显现严重,因而需要支护强度较大的支架等。?
矿井生产技术条件主要是指放顶煤工作面的单产、配套设备。不同的机组、不同的运输机都对支架提出不同的要求。?
(三)综放开采的技术经济优势?
近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建设的重要技术途径,是因为这种采煤方法不但符合我国国情(厚煤层产量占煤炭总量的41%),而且较厚煤层分层开采和单一煤层综采有明显的技术和经济优势。?
1、综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采全厚开采和急倾斜特厚煤层的水平分段开采,对地质条件的适应性较分层综采和单一煤层综采更强。适应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多以及其他地质条件变化的不稳定煤层。?
2、综放开采一次开采厚度大幅度增加,煤层开采强度加大,实现了垂直集中生产,而且低位放项煤支架工作面有两个出煤点,在同样工作面长度和工作面推进速度的情况下,综放开采较分层综采和单一煤层综采工作面的单产可以成倍地增长。?
3、对于有自然发火倾向的煤层,一次采全厚综放开采比分层开采的发火机率要小得多。采用分层综采时,往往在开采第二、三分层时发火频繁;而一次采全厚放顶煤开采时,对煤层只揭露一次,避免了分层开采时多次揭露煤层发火频繁和工作面多次搬家在停采线经常发火的危险。?
4、综放开采较分层综采的巷道掘进率低,工作面寿命长,搬家次数少,有利于接续,吨煤设备投入费用少;工作面材料、电力消耗少;因而工作面直接成本大大降低。综放开采的吨煤成本可比分层综采的成本降低10元/t以上,因而矿井的经济效益可以明显提高。
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