煤矿急倾斜特厚煤层残煤复采的探讨

急倾斜特厚煤层残煤复采的探讨,一、引言,我国是一个资源贫乏的国家，煤炭作为我国主要的能源之一，随着社会经济发展，煤炭需求越来越大，煤炭资源消耗相当惊人。由于受各种因素制约中国煤炭资源回采率一直很低，据中国社科院发布的“2007中国能源蓝皮书”披露，我国煤矿平均资源回收率为30左右。随着煤炭开采难度的增加和市场经济的发展，很多煤矿开始探讨如何提高煤炭资源回采率。残煤开采，尤其是特厚煤层的残煤复采自然就成为了研究对象。本文结合益门煤矿急倾斜特厚煤层残煤复采的生产实践，介绍了复采的巷道布置及采煤方法与支护技术特点，对其它急倾斜特厚煤层煤矿的残煤复采提供良好的借鉴作用。,主题词残煤复采急倾斜特厚煤层开采探讨,矿井开采概况,益门煤矿始建于1958年，核定生产能力30万吨，开采标高2185m1740m,矿井为阶梯平硐多水平开拓方式，矿井属低瓦斯矿井，煤层具有自然发火倾向及煤尘爆炸的危险性。井田地质构造类型为类型，益门井田为一不完整的背斜，煤层主要赋存于复背斜东翼地段，被多个逆断层破坏而重复迭置，构造极为复杂。矿井有C1C16共16层煤，可采煤层为C1、C2、C3、C6、C11、C12和C16共7层煤，实际开采C1、C2、C3、C11四层煤。各层煤厚度一般在3.525m之间，最厚的煤层达50m；倾角较大，在30o70o，平均倾角50o。,开采的可行性分析,一、煤炭资源丢失状况过去益门煤矿由于采煤方法落后，煤炭资源回采率较低。截止2009年底益门煤矿生产原煤1586万吨，周边乡镇煤矿生产原煤近500万吨，累计动用资源量3890万吨，资源回收率53.6，资源损失量1800万吨，按水平块段估计如下：2142m以上1000多万吨、21002142m间130万吨、20242100m间200万吨、19412024m间260万吨、18101941m间190万吨，由此推断在益门煤矿矿界范围内可供复采煤量近800万吨。,开采的可行性分析,二、科技发展趋势近年来，益门煤矿与山东科技大学联合攻关了悬移支架放顶煤在不稳定急倾斜特厚煤层的研究应用、U型钢可缩支架在急倾斜特厚松软煤层成功进行巷道支护，两项目先后荣获四川省科技进步三等奖，目前我们又在进行急倾斜特厚煤层安全高效研究，这些科技成果将为急倾斜特厚煤层复采提供了可靠的技术保障。,开采的可行性分析,三、其他条件随着社会经济的发展，市场对低发热量劣质煤有需求，为益门煤矿复采提供了市场环境；急倾斜特厚煤层在开采过程中，煤层顶板及煤层会因开采变化很大，但煤层底板影响很小，给巷道布置留下空间。根据上述分析，益门煤矿2010年开始在21002142m间进行了复采尝试，取得不错的效果。,巷道布置,复采的巷道布置由于煤层受前期采掘活动影响，煤层中存在部份人为陷落柱及残留木支柱，巷道布置困难；同理，煤层顶板由于受前期采掘活动影响，变形较大，也不宜布置巷道；而煤层底板则不同，它不受前期采掘影响或影响不大，适合布置巷道系统。附图4-1,巷道布置,因此，复采巷道系统布置宜采用在底板岩石中布置倾斜上山组的巷道布置方式，即在煤层的倾斜方向并距煤层底板1025m的岩层中布置三条上山，上山尽量布置在不同的岩石层位上，呈品字型排列，上山间法线距离815m，上山坡度控制在4045之间。上山组由进风上山、溜煤上山、回风上山(兼溜矸用)组成，溜煤上山位于品字型顶端，进、回风上山位于同一层位品字型底端并分居溜煤上山两侧，三条上山与上下水平均相通。同时，在倾向上由下至上划分四个分段，每分段垂高8m，在设计分段处分别开掘溜煤（运输）、回风上山分段石门揭露煤层，揭煤点间距控制在610m，运输、回风石门相交于煤层中，交汇处距C1煤层底板间距控制在15m左右，进风上山与运输分段石门联通，运输分段石门掘进至C3顶板，然后沿C1煤层底板布置机巷，沿C3煤层顶板或间隔顶板38m布置风巷，C1、C2、C3三层煤联合布置，待掘至采区边界，拉开切眼形成采区一翼生产系统，至此采区就可以正常投入生产。附图4-2。,巷道布置,采煤方法,特厚煤层放顶煤采煤方法是我国20多年发展起来的具有国际领先水平的技术，缓倾斜煤层，特别是18以下的特厚煤层综采放顶煤技术已达到国际先进水平；45以上急倾斜特厚煤层采用水平分段放顶煤已成为业内共识。水平分段放顶煤采煤法类似于水平分层采煤法（附图5-1），其差别是按一定高度划分为分段，在分段底部采用水平分层采煤法的落煤方法，分段上部的煤炭由采场后方放出运走。各分段依次自上而下使用放顶煤开采工艺进行回采。附图5-2工作面支护平、剖面图,采煤方法,图5-1水平分段放顶煤工作面巷道布置T煤层水平厚度巷道h1采高h分段高度,采煤方法,图5-2工作面支护平、剖面图,采煤方法,一、支架的选型结合益门煤矿煤层特软特性，主要是支架的选择问题，它要求支架必须具有足够的支撑强度又能有效解决支柱刹底问题，底梁式悬移顶梁液压支架能满足支护要求,该支架的结构如图4-4所示。,图4-42L型系列底梁式悬移顶梁液压支架1、顶梁2、集中控制支柱3、注液回路4、回液回路5、底梁6、前部开帮运输机7、后部放煤运输机,采煤方法,支架介于综采放顶煤支架和滑移顶梁之间的一种过渡式支架,它由主、副架组成,并列支撑顶板,主副梁均由顶梁、底梁及两根单体液压支柱组成,主、副梁通过前后两组挠性四连杆滑块机构横向联结。移架时,一梁支撑顶板,另一梁悬挂在支撑顶梁上,在推进缸推动下,交替前移,稳定性好。主、副梁后端装有尾梁单体,放煤作业在后尾梁单体的掩护下,大大增强了稳定性、安全性,且支架体积小,重量轻,支架的运输、安装、拆卸、更换、调架、操作比较方便灵活。支架最大支撑高度2200mm，对底板允许比压大于2.2MPa，支架初撑力600kN，额定工作阻力1200kN，泵站压力19.6MPa，前探梁伸缩量800mm。,采煤方法,支架的主要特点：(1)采用刚性箱式结构底梁，对底板的允许比压减小到2.0MPa，倒锥形底梁结构，增加了支架的稳定性；(2)采用单滑转动前探梁，及时支护顶板；(3)采用球型柱底铰接装置，以适应底板的起伏变化情况；(4)采用集中控制型液压支柱，大大减少了移架的辅助时间；(5)采用同步油路技术控制系统，保证了底梁在升降柱时同时动作；(6)可在推进过程中，通过变换支柱来适应采高的变化；(7)工作面有效空间大，保障了通风断面和行人通道。,采煤方法,二、回采工艺水平分段悬移支架放顶煤采煤法每个循环的全过程，如图5-3所示。其工艺流程如下：落煤（放炮）开帮，一次进尺0.6m；清煤后立即挂网，伸探梁，一般网长10m，宽0.9m，网的长边平行煤壁；移前输送机至煤壁；提腿移左梁，再支撑立柱；提腿移右梁，再支撑立柱；移后输送机,收尾梁；移架后，破网放出顶煤，由后输送机运出。放煤时将支架靠采空区侧的网剪成一个约0.3m2的放煤口，使顶煤顺利落入后输送机内。同时放煤的网口一般不超过三个，按单轮间隔顺序，从运输巷底板向回风巷顶板方向，依次将顶煤放完。,采煤方法采煤工艺过程图,采煤方法采煤工艺过程图,工艺流程如下：落煤开帮,清煤挂网，伸探梁(a、b)移前输送机(c)提腿移左梁，再支撑立柱；提腿移右梁，再支撑立柱(d、e、f、g、h、i)移后输送机,收尾梁(j、k)破网放顶煤,封网口开帮移架放煤,采煤方法,三、放煤参数1、放煤步距在采煤工作面的推进方向上，两次放顶煤之间的推进距离称为循环放煤步距。确定循环放煤步距的原则是：应使放出范围内的顶煤能够充分破碎和松散，并做到提高采出率，降低含矸率。由于是复采，煤层已经破碎和松散，并夹有大量破碎岩块，因此放煤步距不宜过大，据益门煤矿经验以0.6m左右为最佳。,采煤方法,2、放煤方式放煤方式主要包括放煤顺序和次顶煤的放出量，并由此组成不同的放顶煤方式。据益门煤矿经验复采以多轮、多口、顺序、不等量放煤。同时，为最大限度的放完顶煤，还应增加放矸程序，放出的矸石就地处理或由回风上山运出地面处理。,采煤方法,3、放煤参数3.1放煤步距在采煤工作面的推进方向上，两次放顶煤之间的推进距离称为循环放煤步距。确定循环放煤步距的原则是：应使放出范围内的顶煤能够充分破碎和松散，并做到提高采出率，降低含矸率。由于是复采，煤层已经破碎和松散，并夹有大量破碎岩块，因此放煤步距不宜过大，据益门煤矿经验以0.6m左右为最佳。,采煤方法,3.2放煤方式放煤方式主要包括放煤顺序和次顶煤的放出量，并由此组成不同的放顶煤方式。据益门煤矿经验复采以多轮、多口、顺序、不等量放煤。同时，为最大限度的放完顶煤，还应增加放矸程序，放出的矸石就地处理或由回风上山运出地面处理。,结论,1、对于急倾斜特厚煤层的复采，采区系统不宜布置在煤层中，由于煤层中混有大量岩块，煤层结构稳定性差，施工出的