大倾角炮放工作面悬移支架放煤的实践研究

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【摘要】炮采放顶煤工艺是一种重要的煤炭采集工艺的，在我国当前煤炭采集领域占据举足轻重的地位。炮采放顶煤工艺能否得到保持持续稳定的发展速度，关键在于能否有效提高煤炭的采出率和确定合理准确的放煤技术参数。而合理准确的参数确定更是需要切实优化放煤工艺水平。笔者根据自己多年工程实践经验，通过对生产实践的不懈探索，并对结果数据进行严谨的分析对比基础上，提出了一套比较成熟的能够满足当前煤炭开采需要的大倾角炮放工作面悬疑支架放煤技术。

【关键词】 炮放工作面；大倾角；悬疑支架

【 abstract 】 caving mining technology is an important coal acquisition process, in China's current coal acquisition play an important role position. Top coal caving mining technology can be kept stable development speed, the key lies in whether effectively improve the recovery rate and the coal determining reasonable accurate put coal technology parameters. And reasonable accurate parameters optimization is to need to put coal technology level. According to the practical engineering experience for years, through to the production practice of unremitting exploration, and the results data based on the analysis of the precise comparison, the author has put forward a more mature can meet the need of the coal mining Angle gun put face suspense stents put coal technology.

【 key words 】 gun put face; Angle; Suspense stents

中图分类号：S605+.2文献标识码：A文章编号：

引言：我国当前煤炭开采普遍采用的采煤工艺方式可分为包括以下几种：炮采工艺，普采工艺，综采工艺等。炮采工艺的特点是适用性强，材料消耗量大，劳动生产率低，日产量低，工作不安全，工人劳动强度大。普采工艺的特点是基本上采用机械化的采煤方式，在有效提高产量的同时设备投资较小，但在顶板管理方面显得较为薄弱，支架的回撤和架设仍然需要繁重的人工劳动。综采工艺的特点是高产，安全，高效，低耗。无论选择何种采煤工艺，秉承的原则应该是尽可能采用机械化程度更高的采煤工艺；保证工作安全，为工人提供良好的劳动条件；能有效减少降低煤炭损失和材料消耗；尽可能减少生产事故，方便管理。今年来，我国煤炭开采所使用的炮放工艺得到了广泛的发展，推广速度更是日益加快，相对炮采工艺来说具有较大的高效高产优势。但是，一个不容否认的事实是放顶煤工艺中的煤炭采出率问题日益突出，已经成为制约工艺水平提高的关键问题，特别是当前人们普遍不掌握大倾角炮采放顶煤工作面的放煤技术，采出率的提高几乎达到了瓶颈，施工难度比较大，但取得的效益并不明显。为此，笔者对大倾角顶煤炮采工作面放煤技术做了一系列严谨的探索工作，通过现场放煤工艺实践，通过采用不同的方式对放煤进行对比，同时注重对放顶煤开采煤炭回收率存在影响的因素进行研究，提出了一种能够有效提高放顶煤开采中的煤炭回收率的方法。

大倾角炮放工作面概括的研究

我矿的主要可采煤层是二叠系山西组的二-1煤层，位于鹤煤十矿工作面。工作面的井下位置处于我矿11采区中部，地面标准高度一般为159.6~179.5m之间，该工作面煤层距离地面的垂直深度达到510cm，第三，第四系的冲积层厚度达到了197m。平均倾角为27度，平均走向长度为350m，切眼长为110m，面积为40326平方米。二-1煤层直接顶属薄层状灰黑色砂质泥岩，保存完整，含植物化石，破碎易冒落，平均厚度达到7.5m。老顶是褐细中粒砂岩，颜色为灰色，成分主要为石英，其次含有大白云母片，长石等。块状结构，层厚度为11.49m。二-1煤层伪底是黑色泥岩，遇水会发生膨胀现象。其直接底是灰褐色砂质泥岩，层面含有白云母片和炭质，结构为层状，富含植物化石，遇水会发生膨胀，进而发生局部底鼓，平均厚度为1.54m。老底是中细粒灰褐色砂岩，主要成分为石英长石，层状结构为中厚，层面含有白云母片，胶结钙质，厚度为26.98m。正常回采用水量大约为10~20,其最大涌水量推测为30。煤层瓦斯含量大约为3.16。工作面采用长壁走向倾斜炮采放顶煤采煤法，管理顶板采用全部垮落法。

放煤的运动规律研究

放顶煤采煤法是指在开采厚煤层时，沿煤层某一厚度范围内的底部布置采煤工作面，其高度一般为2~3m，回采方式为综合机械化方式，采用松动爆破配合矿山压力的方法，使顶煤破碎成散体后，由支架上方或后方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。放顶煤采煤法的过程依次为采底分成，工作面放入顶煤，其活动规律主要包括以下两个过程。

首先为顶煤破碎。采煤工作面前方有“前支承应力”存在，由于采用分层方式开采，开采完顶分层就破坏了煤壁上方的原岩应力。该应力的作用导致媒体变得松散，破碎。在支架的支撑下支架上方的煤并不垮落。其次为顶煤放出。已经处于松散状态的煤体在支架前移时将沿着一定方向垮落进而向支架靠近，最后由支架上方或后方放出。初期放出的主要是纯煤，但随着放出煤量的增多，这个过程中会逐渐混入破碎的顶板岩层并一同放出。它要求不能过多地混入破坏煤质，而要尽可能多地放出纯煤。

制约放顶煤开采煤炭回收率的因素

目前已知主要存在两方面的因素会影响放顶煤开采煤炭的回收率高低，这两方面的因素为：一是由于放煤工艺本身造成的损失；二是由于放顶煤开采设计决定的损失，而这些损失有的是不可避免的，有些则是可避免或减少的。

首先是放煤工艺引起的损失。这主要包括采放比，放煤顺序，放煤步距损失等方面。一是采放比。采放比为顶煤厚度与工作面采高之比，采放比不同造成的煤炭损失主要为：采放比过小导致无法充分发挥放顶煤开采的各种效益；采放比过大导致底层煤开采后不能充分松散上覆顶煤，导致上覆顶煤不容易放出，增大了顶煤的损失。二是放煤顺序。常规放煤操作顺序可分为以下两种：一种是自上而下依次放煤，又称为单轮放煤，采用单轮顺序放煤方式，其放煤顺序为工作面从机尾（或机头）开始，按照第1,2,3……号的支架顺序放煤，依次放完每个支架上的顶煤。另一种是采用自下而上的低位间隔多轮次放煤法，即沿着工作面倾向自下而上，先放双号棚空中的煤，后放单号棚空中的煤，总共分三次放完。其优点是放煤顺序相对简单，易于操作，避免了在工作面进行多次往返放煤，降低了劳动强度；但最大的缺点是不能有效降低含矸率，后放煤支架的放煤口中涌入了大量来自先放煤支架的冒落矸石，导致的结果就是煤炭的含矸率过高。三是放煤步距损失。在底分层开采时，在支架向前移一步的同时就放顶一次，就可松碎一个放顶步距的煤，但并不严格要求每放顶一次就要放煤一次。放煤步距的确定必须对两方面的因素加以认真考虑：一方面要考虑经过一次松散后的煤在再次放煤时的活动规律，另一方面也要考虑第一次顶煤冒落时具有的冒落角，放煤口的位置以及支架结构等的影响。

其次是矿山压力造成的损失。相对于整层放煤而言，由于矿山压力具有的自然破煤能力较弱，在网下放煤的过程中比如会在支架后方落下大量的大块煤，而且网上矸石也会随着顶煤向放煤口移动的同时带动金属网向放煤口移动，由于放煤口的通道相对来说比较窄，容易放出小块煤，而大块煤由于它们与矸石之间以及它们自身之间存在相互挤压，导致大块煤难以放出，大量的顶煤因此丢失在老塘，顶煤回收率大大降低了。可以这样说，若采取的放煤工艺不合理，将极大降低网下放煤的顶煤回收率。

放煤工艺试验

通过对顶煤放出规律进行研究，以及对放顶煤开采煤炭造成损失的原因重点是由放煤工艺造成的损失原因进行分析，试验了现阶段多种放煤工艺，发现自下而上放煤工艺的回收率太低，因此不予考虑。对工作面放煤工艺的不同方式论证对比如下表所示：

结论

通过对放顶煤开采过程中煤炭损失原因进行分析，根据顶煤放出运动规律，可以总结出决定放煤工艺优劣的两大重要因素。一是放煤顺序，另一个是网口规格。经过实践发现放煤顺序采用自上而下的单轮放煤法，网口规格采用400*600规格，在工作面取得良好的效果，其回收率达到最高，相对其他规格来说在提高了放煤回收率的同时大大降低了含矸率。

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