CN104533417A - 双系两硬短壁煤层开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双系两硬短壁综采方法，结合适用于坚硬煤层小工作面（短壁）的采煤机解决硬质煤层的截割问题，再通过研究短壁配套技术，形成了短壁综采直接进刀的开采工艺，配合坚硬顶板控制方法，实现短壁的高效开采，加快了短壁工作面的开采速度，提高了煤炭回采率，对实现矿井正常可持续发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层开采方法，特别是双系两硬短壁综采方法。
背景技术
由于多年来大力实施高产高效综合机械化开采，且工作面的布置是以加大工作面长度和可采长度为基础，造成边角剩余煤量增多；小煤窑越层、越界乱采，大块完整煤层严重破坏，也使边角煤层和小块工作面增多。现有矿井很多已经进入了开采末期，因此依靠精细开采来提高矿井资源回收率、增大剩余边角煤层的开采工作量已是当务之急。同时建筑物下、铁路下等的煤炭储量很大，要合理开发利用这部分资源。然而，现有小块工作面和剩余边角煤层开采装备与技术手段较落后，不仅导致煤炭产量低、生产效率低、安全状况差。同时由于工作面开采速度慢，严重影响着下覆煤层的开采接替，制约了矿井正常生产和资源回收率的提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双系两硬短壁综采方法，从而实现短壁的高效开采，加快短壁工作面的开采速度，并提高了煤炭回采率。
为解决以上技术问题，本发明一种双系两硬短壁综采方法，包括生产工艺和坚硬顶板控制两部分，其特征在于这两部分的具体步骤如下：
一，采煤工艺
采用短壁采煤机从轨道巷向运输巷割顶刀，采煤机滚筒在前；跟机拉移液压支架；采煤机爬上输送机机头，割完顶煤后，采煤机摇臂落下并换向，采煤机滚筒仍然在前；采煤机爬下输送机机头，割底煤；采煤机从运输巷向轨道巷割底刀；跟机推输送机；采煤机爬上输送机尾，割完底煤，采煤机先换向后举起摇臂，把滚筒放在轨道巷断面之内，推输送机机尾进刀，完成一个循环割煤工艺；
采用尾部直接进刀方式，当采煤机滚筒全部进入尾顺槽时，通过带机移溜实现滚筒切入煤壁，达到进刀目的；
采煤机采用单向割煤，往返一次进一刀，以截齿旋转破煤，螺旋叶片旋转装煤；
采煤机割顶煤时，滞后采煤机滚筒 4 m-6 m 移架，保证工作面机道顶板的及时支护；
采煤机割底煤时，滞后采煤机滚筒 10 m-15 m开始移溜，刮板输送机弯曲段大于或等于 15 m，移过的溜子要成一直线。
二，坚硬顶板控制
工作面放顶采用强制放顶，初次放顶步距为30m，步距放顶每隔6m进行一次浅孔步距放顶，两顺槽各打3个眼，眼深6m，眼距1，仰角75°，每孔装药量6kg，炮眼呈扇形布置；同时采取以下措施控制顶板：
(1)周期来压期间，加快工作面推进速度，及时移架，减少机道空顶时间和面积，另外移架时带压移架，提高支架的初撑力，加强放顶管理，可以预防垮漏顶事故。在移架时，先降前后柱，然后开始移架，支架移到位后，升起前、后柱，并把手把停在升柱位，保持一段时间，目的是保证达到支柱的初撑力，顶板破碎时，可带压擦顶移架；
(2)在移架时，支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰角<5°，支架前梁要接顶严密，支架垂直底板，歪斜<5°；
(5)相邻支架间不能有明显错差，支架不挤不咬，若支架之间出现空顶时，要及时调整侧护板，使其紧靠相邻的支架，当架间间隙大于300mm时，要在架间打一梁三柱抬棚，进行顶板管理。
本发明结合适用于坚硬煤层小工作面（短壁）的采煤机解决硬质煤层的截割问题，再通过研究短壁配套技术，形成了短壁综采直接进刀的开采工艺，实现短壁的高效开采，加快了短壁工作面的开采速度。提高了煤炭回采率，对实现矿井正常可持续发展具有重要意义。
具体实施方式
以同煤集团四台矿为例，对本发明要求保护的技术方案做进一步清楚、完整的说明。
四台矿是一座年设计生产能力为500万t的特大型井工矿井，1991年12月13日建成投产以来，矿井产量逐年上升，2004年矿井产量达到480万t。
四台矿井田位于大同煤田北部，南北长约13 km，东西长约7.5 km，面积 82.5 km2；主要开采的煤层为 10#层、11#层、12#层、14#层。井田内的地质构造复杂。现全矿共有 5 个生产盘区，即 307、402、404、303、410盘区。
四台矿是一个地质构造非常复杂，小窑破坏又比较严重的矿井，随着开采年限的增长和开采范围的逐年扩大，小块段煤量的开采逐年增加，应用短壁综采有助于提高煤炭资源回收率，保障安全生产，保证下层煤开采的正常接替，具有较高的经济和社会效益。
307 盘区 11#层北翼，由于受地质构造及小窑破坏的影响，只能布置可采走向长度在270 m-350 m、工作面长度在 50 m-80 m左右的工作面，不宜上长壁综采，但可采出储量较大，约为270 t；如果沿用刀柱炮采回采，不仅产量效益低、安全可靠性差、回收率低，而且开采速度慢，不能满足矿井生产接替的要求，影响下部 12#层的开拓准备。为加快开采速度，提高煤炭回收率，经过调研，确定采用短壁综采采煤法开采此处煤层，用天地科技股份有限公司上海分公司国内首创的 MG250/300-NWD 型短壁交流电牵引采煤机进行试验性开采。
11#层307 盘区 8722 短壁综采工作面走向长度420 m，可采走向长度 330 m，倾向长度 75.5 m；煤层厚度 3.36 m；工业储量 14 万 t，可采储量 13 万 t，可采出煤量 10.4 万 t；地质条件较简单，无褶曲、断层、冲刷等地质构造。10#层与 11#层本区大部分合并由里向外逐步分叉变薄，煤层厚度为 5.11 m，其中含有 0.65 m 厚的夹矸；倾角 4.3#$5.8%。顶板岩性：老顶为粉砂岩，厚 11.16 m，浅灰色致密块状，胶接较硬；直接顶为粉细砂岩，厚 5.77 m，灰白色长石为主，胶接结实；无伪顶。直接底为粉细砂岩，厚度 4.14 m。采用两条顺槽巷道沿走向布置方式，沿11#层与 10#层夹矸留底掘进，矩形断面，净断面宽×高为 4.0 m×3.0 m，采用锚杆、锚索联合支护。
工作面采用单一走向长壁倾向短壁后退式全部垮落法开采。沿11#层与10#层夹矸见顶留底煤开采，采高3.2m。选用设备见表 1。
表1工作面使用设备
采煤工艺
采煤机尾部进刀—采煤机向头割顶刀—移架—采煤机向尾割底刀—推溜。
工作面采用机尾进刀工艺，即：采煤机从轨道巷向运输巷割顶刀，采煤机滚筒在前；跟机拉移液压支架；采煤机爬上输送机机头，割完顶煤后，采煤机摇臂落下并换向，采煤机滚筒仍然在前；采煤机爬下输送机机头，割底煤；采煤机从运输巷向轨道巷割底刀；跟机推输送机；采煤机爬上输送机尾，割完底煤，采煤机先换向后举起摇臂，把滚筒放在轨道巷断面之内，推输送机机尾进刀，完成一个循环割煤工艺。
采用尾部直接进刀方式，摇臂顺时针旋转 225°以上,当采煤机滚筒全部进入尾顺槽时，通过带机移溜实现滚筒切入煤壁，达到进刀目的。
采煤机采用单向割煤，往返一次进一刀，以截齿旋转破煤，螺旋叶片旋转装煤。
采煤机割顶煤时，滞后采煤机滚筒 4 m-6 m 移架，保证工作面机道顶板的及时支护。
采煤机割底煤时，采煤机在头部摇臂逆时针旋转180°以上,滞后采煤机滚筒 10 m-15 m开始移溜，刮板输送机弯曲段不得小于 15 m，移过的溜子要成一直线。
矿压显现规律
在8722工作面，观测到的最大工作阻力为5647kN，最小工作阻力为4650kN，其平均值为5149kN，非周期来压时支架平均工作阻力为4484kN，周期来压时支架平均工作阻力为5149kN，因此来压强度平均为1.15，历次来压强度最大为1.26，最小为1.07。
工作面支护阻力呈初撑、一次增阻、二次增阻和多次增阻，其中初撑、一次增阻频率分布为28.3%、67 .5%，在该工作面支架运转特性类型比率最高，表明该支架在该工作面使用运转性能是良好的。实测初撑力平均为3820kM架，其中大于3984khU架的占21.4%，初撑力平均值相当于额定初撑力的81%，最大初撑力为4319kN，比额定初撑力5209kN/架低8lOkN/架。
实测最大工作阻力平均为4983KN/架，相当于额定工作阻力的81.8%，最大工作阻力为5647kN/架，这说明此支架在此工作面是完全可以支撑顶板的，即使老顶来压时，仍可富裕18.2%。
坚硬顶板控制
工作面放顶采用强制放顶，初次放顶步距为30m，步距放顶每隔6m进行一次浅孔步距放顶，两顺槽各打3个眼，眼深6m，眼距1，仰角75°，每孔装药量6kg，炮眼呈扇形布置。同时采取以下措施控制顶板：
(1)加强对复合项板管理，由于此工作面为复合顶板。周期来压期间，从园图压力记录纸上看，工作阻力较高，工作面煤壁片帮比平时严重，达0.30m以上，机道上方顶板破碎度稍有增加，但总的来说对生产影响不大。这时加快工作面推进速度，及时移架，减少机道空顶时间和面积，另外移架时带压移架，提高支架的初撑力，加强放顶管理，可以预防垮漏顶事故。在移架时，先降前后柱（每次不大于300mm)，然后开始移架，支架移到位后(每次0.6m)，升起前、后柱，并把手把停在升柱位，保持几秒钟，目的是保证达到支柱的初撑力。顶板（煤）破碎时，可带压擦顶移架。
(2)此工作面顶板为复合顶板，机道和风巷超前支护范围内的顶板比较破碎，对生产有一定的影响。这就要求在掘进时，尽可能不破坏复合顶板，及时支护，防止顶板下沉离层，另外要加强端头支护和超前支护管理，保证超前支护距离，保证支护质量和数量，可以防止巷道漏顶事故。
(3)头尾落三角冒落不好，经常出现l0xl0m2悬板，根据情况采用拆除巷道锚杆锚索和进行人工强制放顶相结合的办法。
(4)在移架时，支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰角<5°，支架前梁要接顶严密，支架垂直底板，歪斜<5°。若出现倒架时，要及时操作侧护板千斤顶或调架千斤顶进行调整，在必要时可用单体液压支柱扶正。
(5)相邻支架间不能有明显错差，支架不挤不咬，若支架之间出现空顶时，要及时调整侧护板，使其紧靠相邻的支架，当架间间隙大于300mm时，要在架间打一梁三柱抬棚，进行顶板管理。
短壁综采具有以下几个方面的优点：
（1）适应性、灵活性强。短壁综采工作面长度一般为20 m-80 m，故可因地质条件灵活布置工作面，可在地质构造带的中间布置短壁综采工作面，避开地质构造对开采的影响；另外，多层开采时更有利于上下煤柱的对齐。
（2）安全程度高。短壁综采工作面同长壁综采工作面一样使用自移液压支架支撑顶板维护开采空间，较普炮采、高档普采对顶板的管理更有利，且工作面长度较短，矿压显现不强烈，回采空间安全程度高。
（3）进刀工艺简单，生产能力较高。短壁综采工作面采用端部直接进刀方式，进刀工艺简单。在工作面长度小于 60 m 的情况下，与长壁双滚筒采煤机相比，可缩短头尾进刀作业时间，从而增加纯生产时间，生产能力平均达 1200 t/d，比同煤集团的双滚筒采煤机工作面和炮采、高档普采都要高。
（4）煤炭资源回收率高。现边角煤回收一般采用炮采刀柱采煤法，回收率为50 %左右，而短壁综采的回收率可达到90 %。
（5）投资少、搬家费用低。短壁综采开采整套设备的投资约为960万元，比长壁综采和房柱式开采的设备投资都少，投资比为 1：2.34：3.85；且工作面搬家准备速度快，一般为10d-15d，用工少，而长壁综采工作面搬家时间一般为30d左右，经济效益显著。
Claims (1)
1.一种双系两硬短壁综采方法，包括生产工艺和坚硬顶板控制两部分，其特征在于这两部分的具体步骤如下：
一，采煤工艺
采用短壁采煤机从轨道巷向运输巷割顶刀，采煤机滚筒在前；跟机拉移液压支架；采煤机爬上输送机机头，割完顶煤后，采煤机摇臂落下并换向，采煤机滚筒仍然在前；采煤机爬下输送机机头，割底煤；采煤机从运输巷向轨道巷割底刀；跟机推输送机；采煤机爬上输送机尾，割完底煤，采煤机先换向后举起摇臂，把滚筒放在轨道巷断面之内，推输送机机尾进刀，完成一个循环割煤工艺；
采用尾部直接进刀方式，当采煤机滚筒全部进入尾顺槽时，通过带机移溜实现滚筒切入煤壁，达到进刀目的；
采煤机采用单向割煤，往返一次进一刀，以截齿旋转破煤，螺旋叶片旋转装煤；
采煤机割顶煤时，滞后采煤机滚筒 4 m-6 m 移架，保证工作面机道顶板的及时支护；
采煤机割底煤时，滞后采煤机滚筒 10 m-15 m开始移溜，刮板输送机弯曲段大于或等于 15 m，移过的溜子要成一直线;
二，坚硬顶板控制
工作面放顶采用强制放顶，初次放顶步距为30m，步距放顶每隔6m进行一次浅孔步距放顶，两顺槽各打3个眼，眼深6m，眼距1，仰角75°，每孔装药量6kg，炮眼呈扇形布置；同时采取以下措施控制顶板：
(1)周期来压期间，加快工作面推进速度，及时移架，减少机道空顶时间和面积，另外移架时带压移架，在移架时，先降前后柱，然后开始移架，支架移到位后，升起前、后柱，并把手把停在升柱位，保持一段时间，顶板破碎时，可带压擦顶移架；
(2)在移架时，支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰角<5°，支架前梁要接顶严密，支架垂直底板，歪斜<5°；
(3)相邻支架间不能有明显错差，支架不挤不咬，若支架之间出现空顶时，要及时调整侧护板，使其紧靠相邻的支架，当架间间隙大于300mm时，要在架间打一梁三柱抬棚，进行顶板管理。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105019905A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-11-04 | 中煤盘江重工有限公司 | 针对西南地区复杂地质条件的机炮混采方法 |
| CN105865279A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-17 | 中国矿业大学(北京) | 切块式切眼强制放顶爆破方法 |
| CN105927225A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-07 | 安徽理工大学 | 一种浅埋特厚松散煤层回采底分层的整层开采方法 |
| CN109356583A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-19 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 一种复杂地质条件下的采煤方法 |
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Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘开宇: "综采工作面顶板岩性与放顶方式的选择", 《山西焦煤科技》 * |
| 杨建武: "短壁综采在大同矿区的应用及发展前景", 《同煤科技》 * |
| 王庆水等: "两硬条件下短壁电牵引采煤机和短壁综采技术", 《煤矿开采》 * |
| 王爱国: "大同两硬复杂煤层安全高效开采技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105019905A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-11-04 | 中煤盘江重工有限公司 | 针对西南地区复杂地质条件的机炮混采方法 |
| CN105865279A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-17 | 中国矿业大学(北京) | 切块式切眼强制放顶爆破方法 |
| CN105865279B (zh) * | 2016-04-15 | 2017-06-23 | 中国矿业大学(北京) | 切块式切眼强制放顶爆破方法 |
| CN105927225A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-07 | 安徽理工大学 | 一种浅埋特厚松散煤层回采底分层的整层开采方法 |
| CN109356583A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-19 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 一种复杂地质条件下的采煤方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150422 |