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煤矿综采放顶煤开采工艺研究

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  摘 要:煤炭资源与人们的日常生活与工作息息相关,所以加大对煤炭开采工艺的研究很有必要。本文分三个部分阐述了综采放顶煤的开采方法、开采特点以及开采工艺,以供参考。
  关键词:开采;煤矿;特点;优势
  随着经济的快速发展,人们对煤炭资源的需求也越来越高,在这种情况下,煤矿企业必须要加强对新型采煤方法的研究,争取以高效、高产的采煤方法,助力于我国的煤炭开采行业的推进,让我国经济能够更好、更快的发展。而就当前煤炭开采方法而言,综采放顶煤无疑是开采中厚煤层的有效方法,需要加强对该方法了解。
  1 开采方法
  所谓综采放顶煤,也即需要先行在采煤层的底部铺设工作面,然后使用采煤机对煤层进行切割,当然,在切割的过程中,还需使用液压支架进行相应的支护工作,且该支架要随着工作面位置的变化而不断变化,与此同时,处于工作面前端位置的刮板输送机也要逐渐朝着煤壁移动,待移动到对应的煤壁位置之后,要操作输送机本身的千斤顶,使刮板输送机的后部也能移动到恰当的位置,将这些工序全部操作完成之后,就可以让采煤机进行割煤工作,而割煤的标准是1-3刀[1],割煤完成后就能打开放煤口,放出被破碎的煤炭,而在放出的煤炭所含有的矸石含量大于允许额度之后,应当及时关闭放煤口,这便是完整的放顶煤循环工艺。
  2 开采特点
  2.1 工艺特点
  较之常规机械开采技术,综采放顶煤在效率上有着很大的提升。在使用综采放顶煤技术时,往往需要使用两台或是两台以上的采煤运输机同时工作,其中的一台运输机与以往的开采方式一致,通常位于煤体前方,而其他的运输机则需结合支架结构共同进行相应的采煤与放煤工作,这便形成了完整的采煤工序。并且该方法在实际应用之后,效果也极佳,尤其是将该采煤方法应用在急倾斜类特厚煤层的开采以及缓倾斜类厚煤层的开采中,更是能够充分的发挥该采煤方法的独特应用优势,且能在降低成本消耗之余,实现提升出煤率的生产目标,所以该方法受到了企业的青睐。
  2.2 技术特点
  综采放顶煤在技术方面的特点主要表现在以下几个方面:第一,提升输出量。使用综采放顶煤方法,能够有效的提升煤炭输出量,一方面来讲,该开采方法在具体应用时,往往会使用多套设备,所以采煤效率必然会增加;另一方面来讲,该开采方法能够适应较为复杂的作业环境,尤其是对于一些断层,具有较强的应对技术;除此之外,该开采方法在施工技术配置方面也有着较强的应用优势,也即该方法简化设置了巷道工艺流程,所以巷道掘进率有所降低,能够减少材料消耗,实现高产、高效的集约化生产[2],不仅可以提升煤炭产量,亦能提升开采能力;第二,节省劳动力。由于综采放顶煤方法大量使用机械设备,推行机械化生产,所以极大的提升了工作效率并节省了大量的劳动力;第三,作业矿压小。根据相关统计,工作面的推进速度与周期性矿压有着紧密的联系,一般来讲,速度越快,矿压越不明显,所以在采用液压支架结构时,原有的四柱支撑可以转变为两柱支撑,如此既能满足生产需求,也能降低资源消耗,实乃一举两得;第四,安全性问题。综采放顶煤方法的工作强度比较大,所以存在的安全问题也比较多,例如火灾、瓦斯隐患等,这些都会影响到工程的顺利进行,所以必须要预先采取一些防治措施,以避免发生毁灭性破坏,威胁施工人员人身安全与施工现场的财产安全。
  3 开采工艺
  在煤炭开采中,往往依据工作面所使用的输送机的数量的不同,而分为双输送机以及单输送机;另外,还会依据的放煤口高度的不同,而分为低位放顶煤、中位放顶煤以及高位放顶煤三种类型[3]。
  3.1 针对工作面
  3.1.1 双输送机
  双输送机的工作原理是:将前方的输送机当做导轨,在进行切割的时候,务必要从煤层底部开始切割,前段的输送机则需要执行运输功能,然后液压支架在迁移的过程中会造成顶板破落,在满足步距条件后,就可以打开放煤口进行放煤,最终将散落的煤炭全部放在后端输送机运走即可。全部的操作过程中需要注意以下幾点要求:第一,在此工艺流程中总共有两条运输路线,其他诸如液压支架迁移、煤炭放出以及采煤机切割等工序都与其他的综采工艺类似;第二,输送机在前移的过程中,需要注意中部槽等重要的连接位置,尽量减少错槽等事故的发生;第三,在推出切眼之后,待顶煤冒落便可以进行放煤工作,另外,在放顶煤之前,一定要将全部支架都排成直线,然后再按顺槽方向依次放煤,若是条件允许,也能在同一时间同时进行放煤与切割作业,也即是将工作面进行划分,分别实施放煤与切割工序;需要格外注意的一点是,当放煤口出现大量的矸石时,就要停止放煤,而若是遇有大煤块堵塞情况,需要用升降放煤板的方法进行处理。
  3.1.2 单输送机
  单输送机在工艺流程方面与双输送机并没有太大的区别。其应用优势是机头移动较为简单、管理与操作便捷、设备占用少一级端头容易维护;应用劣势是难以控制煤尘以及容易出现架前冒空。
  3.2 针对初采末采
  我国在早期使用放顶煤工艺时,相应的安全保护措施并不是很健全,所以为了避免顶板破碎或是掉落等威胁工作人员安全,一般都会在进行初采时推进一段距离,范围在10-20m左右,并在初采的过程中部放顶煤。这种方法虽也取得了一定的成效,但是随着开采技术的发展,越来越不适应当前的煤炭开采工作,所以现在综采工作面多会在推开切眼之后就放顶煤。另外,在综合考虑了顶煤品质与顶板构成之后,现在多使用切顶巷工艺和深孔爆破工艺增大初采回收率[4]。基于早期会推进一段距离再进行初采,导致了大量的资源浪费,所以当前为了妥善解决这一问题,就在技术上进行了创新,通过缩小停采距离的方法,实现高效开采,但是这需要先行解决两个问题,其一是在考察现场条件后,对停采线进行确定,一般都会选择顶板位置;其二是要避免矸石窜入,也即矸石在压住金属网的同时,还不能窜入工作面,当然,若是选择不铺设一定数量的金属网,就需要加大爬坡度或是减少放顶煤的数量。
  3.3 针对端头放煤
  当前市场上特种端头的型号很少,所以多数综采现场使用的都是改良化支架。另外,由于在过渡槽处增加了支架的高度,在进行放煤与过煤工序时就比较困难,所以一般都会留2-4架支架在工作面两端的位置,不再进行放顶煤,但是这样又会造成一定数量的煤炭浪费,所以在支架与输送机有所改进之后,端头也在不断更新之中,而真正能够解决端头放煤问题的措施有以下三点:第一是在对工作面进行设计时,一定要在条件允许的情况下,加大生产巷道所具有的断面尺寸,并且要将输送机的机尾以及机头都设置在该巷道中,尽量不要再使用过渡支架;第二是可以使用短机头输送机或是侧卸式输送机[5];第三是在选择端头支架时,可以尽量选择具有高位放煤口的支架,这样一来,就能实现端头放顶煤技术。
  4 结束语
  总之,随着煤炭开采技术的发展,综采放顶煤借助其先进的开采方法,呈现出了其独特的应用优势,需要继续加大该开采方法的应用程度与应用范围,促进煤炭开采效率的提升。
  参考文献:
  [1]王晓飞.厚煤层综采放顶煤开采工艺参数研究[J].煤炭工程,2018,50(09):56-58.
  [2]李健.煤矿综采放顶煤开采工艺探究[J].中国矿山工程,2018,47(04):34-36.
  [3]邓勇军.浅谈煤矿综采放顶煤开采的应用[J].陕西煤炭,2018,37(01):125-126+99.
  [4]韩立东.煤矿综采放顶煤回采率提升的技术措施[J].山西能源学院学报,2017,30(03):27-28.
  [5]王涛.浅谈煤矿综采放顶煤开采工艺[J].能源与节能,2016(04):136-137+139.
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