頂煤較薄煤層綜放開(kāi)采放煤工藝研究

文章編1003-5923(2000)03-0002-02頂煤較薄煤層綜放開(kāi)釆放煤工藝研究富強',吳健(1.煤炭科學(xué)研究總院北京開(kāi)采研究所,北京100013;·2.中國礦業(yè)大學(xué)北京校區,北京100083摘要:通過(guò)現場(chǎng)救煤工芑試驗及實(shí)驗室禹散元模擬,對頂煤較薄煤層合理放煤工藝參數進(jìn)行了研究,堤出選擇較小的放煤步距(0.6m)和單輪間隔放煤方式對提高煤炭回收聿,降低原煤含矸率有利。關(guān)鍵詞:綜放開(kāi)采;放煤工藝;較薄頂煤中圖分類(lèi)號:TD8234+9文獻標識碼:A退式綜放一次采全高,割煤高2.6m,放煤2.23m1引言采放比1:0.86,全部垮落法管理頂板如何提高回采率、降低含矸率、實(shí)現高產(chǎn)高效2.2放煤工藝試驗是綜放開(kāi)采成敗的關(guān)鍵。實(shí)踐證明,不同的放煤1998年6月進(jìn)行現場(chǎng)放煤工藝試驗。根據放工藝形式直接影響綜放開(kāi)采的技術(shù)經(jīng)濟指標。然煤步距和方式的不同,共試驗了一刀一放單輪、而,由于實(shí)際放煤生產(chǎn)的高度復雜性,現有放煤理刀一放單輪間隔、兩刀一放單輪順序、兩刀一放單論還不能很好地解釋放頂煤開(kāi)采中遇到的許多實(shí)輪間隔、兩刀一放雙輪順序等五種放煤工藝形式際問(wèn)題,尤其是針對頂煤較薄、低位支架放煤的實(shí)在現場(chǎng)實(shí)測工作面煤厚、原煤及煤樣水分灰分際情況,傳統放煤橢球體理論不能充分考慮支架及和原煤含矸率的基礎上,運用公式(1)進(jìn)行了工放煤口位態(tài)影響的弊端越來(lái)越明顯。因而,目前在作面回采率計算。實(shí)際生產(chǎn)中,許多重要放媒參數的選取基本上仍靠”=Q·(1-含矸率)·100原全水分經(jīng)驗來(lái)確定放煤工藝按工作面走向和傾向主要可分為兩(1-灰分二樣灰分)(類(lèi),即放煤步距和放煤方式。放煤步距是指沿工作面推進(jìn)方向兩次放煤的間距,放煤步距受采煤機割工作面回采率(%)=2×100%煤深度的限制,一般只能取截深整數倍,目前現場(chǎng)式中Q—扣除非工作面出煤后統計產(chǎn)量,t;采用的放煤步距主要有三種:一刀一放(0.6m)、二矸石、水、灰改正后統計產(chǎn)量,t;刀一放(1.2m)和三刀一放(1.8m)。放煤方式主C4—工作面實(shí)際動(dòng)用儲量,t。要是指相鄰支架放煤口的放煤順序和一次放出量不同放煤工藝回采率、原煤含矸率、工作面每目前應用較為廣泛的主要有單輪順序放煤、單輪間推進(jìn)1m煤炭產(chǎn)量、支架純放煤時(shí)間以及工人熟練隔放煤和多輪順序放煤。程度如表1所示。2現場(chǎng)放煤工藝試驗試驗表明,針對該面頂煤較薄的實(shí)際情況,多輪放煤不僅在技術(shù)上較難控制,而且對提高產(chǎn)量、2.1煤層開(kāi)采條件回采率和降低含矸率并沒(méi)有優(yōu)越性,因此是不適合淮南謝橋礦1121(3)綜放面回采13*層,煤的。由表1可見(jiàn),間隔放煤較相應的順序放煤有利厚45~6.0m,平均4.83m,傾角13°,普氏系數于提高煤炭資源回收率、降低原煤含矸率,其中兩f=0.35~1.0。直接頂為砂質(zhì)頁(yè)巖、泥巖,厚5~刀一放的單輪間隔較單輪順序提高回采率6m,易冒落。老頂為細砂巖,厚度不小于5m。工9作面走向長(cháng)1650m,傾斜長(cháng)150m,采用走向長(cháng)壁后率H中國煤化工一刀一放的提高回采CNMHG另外從矸石、水、基金項目:本文由國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目《厚煤層全高開(kāi)采方法基礎研究》資助(項目編號:59734090)2·2000.№3礦山壓力與頂板管理表11121(3)面各種放煤形式效果對照放”0.6m放煤步距頂煤回收率最高,較最低的“三工藝回采原媒冷作面每矸石水灰支架純放刀一放”1.8m放煤步距頂煤絕對純煤回收率提高形式矸率原媒產(chǎn)量米產(chǎn)量媒操作時(shí)熱練15.7%,相對純煤回收率提高24.72%。由此可見(jiàn),程度兩刀一放采用較小放煤步距是合理的。單輪順序|70.7021.16|114662.9264.6好兩刀一1表2采放比1:1不同放煤步距頂煤回收率計算結果單輪間隔80.211.517165757380較好放煤步距/m0.61.8單輪順序86.3012501182.94809.1351.4好頂煤絕對純煤回收率/%8.977443.2頂煤相對純煤回收率/%836975.5058.97單輪間隔9.0110.001204848439523較好兩刀二放1210|17318546654840—般灰改正后工作面每推進(jìn)1m平均原煤產(chǎn)量上看,間隔放煤較相應的順序放煤更有利于提高煤炭產(chǎn)量(a)L=0.6m雖然順序放煤工人操作更為熟練,但兩者相差不大,且在實(shí)際生產(chǎn)中總的放煤速度受機電設備因素和其它人為因素影響更為嚴重,所以研究認為單輪(b)L=12m間隔放煤方式更為合理。結合回采率與含矸率考慮,試驗結果表明一刀一放的放煤步距最佳。本研究還在大雁二礦30(I)綜放面進(jìn)行同樣的試驗,結論相同(c)L=.8m3實(shí)驗室離散元模擬圖1不同放煤步距(L)頂煤損失狀況3.1放煤步距3.2放煤方式般認為,離散單元法最早是由 Cundall p.A由于沿工作面方向低位支架的放煤口實(shí)際上于1971年提出的一種不連續體數值計算方法。是連續的,不存在傳統意義上的脊背殘留。本文分該法適用于研究節理系統或離散顆粒組合體在準別對頂煤厚度與支架寬度之比H/D=1、H/D=2靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下的變形過(guò)程(相當于頂煤高分別為1.5m和3.0m)情況下的放本文采用圓形單元的離散單元法,充分利用了煤方式進(jìn)行了研究。研究中分別按單輪順序、單輪其數據結構簡(jiǎn)單,計算速度快,計算容量大以及實(shí)間隔以及雙輪順序放煤等方式進(jìn)行了模擬計算,部際模擬過(guò)程中流動(dòng)性好、不易成拱等優(yōu)點(diǎn),結合最分計算結果如表3、圖2、3、4所示。研究表明,在新的CAD技術(shù),按見(jiàn)矸關(guān)門(mén)原則以純煤放出量為放煤口相連的情況下,釆用間隔放煤方式是合理依據對頂煤較薄(采放比1:1,相當于4.5m左右的。順序放煤受鄰架的影響嚴重,放煤量不規則,煤厚)煤層綜放開(kāi)采放煤工藝進(jìn)行了研究。且實(shí)際回收率也低于間隔放煤。雖然雙輪放煤從理根據模擬結果,本文首先按放煤步距0.6m,論上仍能取得略高的回收率,由于頂煤較薄,考慮1.2m,1.8m(分別相當于“一刀一放”、“兩刀到實(shí)際的可操作性,對于HD<2的情況本文不推放”和“三刀一放”)對頂煤絕對純煤回收率和頂薦采用雙輪放煤。由此可見(jiàn),實(shí)驗室離散元模擬與煤相對純煤回收率進(jìn)行了計算。這里的頂煤絕對純現場(chǎng)放煤工藝試驗的結果是一致的煤回收率是指在支架推進(jìn)范圍內頂煤放出量占模型總煤量的百分比;頂煤相對純煤回收率是指在支架推進(jìn)范圍內頂煤放出量占該范圍內模型頂煤總量的百分比。兩者對照有助于消除頂煤超前或滯后冒落造成的誤差。不同放煤步距的頂煤損失分布如TH中國煤化工CNMHG圖1所示。頂煤回收率的計算結果見(jiàn)表2。計算結=∠半花胭廳雙煤模擬結果果表明,在頂煤較薄采放比1:1情況下,“一刀一(下轉第6頁(yè))礦山壓力與頂板管理2000.N3·3·口上那一中(2)相似材料模擬試驗得出,822工作面的初次來(lái)壓步距為28m,周期來(lái)壓步距為11m。應力升高區范圍為工作面前方30m。(3)通過(guò)對822工作面進(jìn)行支護質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監測,得出工作面頂板的初次來(lái)壓步距為26m左右,周期來(lái)壓步距為10~14m。頂板先從工作面采面推進(jìn)距離/m上部來(lái)壓,然后是中部來(lái)壓,最后在工作面下部來(lái)壓。工作面頂板的周期來(lái)壓系數為1.46。與相似材圖7工作面頂底板移近量曲線(xiàn)圖料模型模擬試驗的結果基本吻合。(4)觀(guān)測數據表明,822單體面的初撐力平均只有34.5kN,但通過(guò)工作面的及時(shí)補液整改,初撐狀態(tài)有了較大的改觀(guān)。補撐后,其補撐力在60kN以上的達65%以上。末阻力平均只有72kN,總的來(lái)說(shuō),支柱沒(méi)有發(fā)揮應有的作用。從這一點(diǎn)說(shuō)明工作面的控頂設計是合理的,而且根據支柱工作的面推進(jìn)距高情況,工作面的柱距還可以適當加大。圖8工作面末阻力變化曲線(xiàn)圖柱距0.5m,三、四排控頂,最小控頂距3.6m,最作者簡(jiǎn)介:周增強(1964-),1988年畢業(yè)于淮南礦院地質(zhì)泉程師?，F任耬礦生產(chǎn)技術(shù)科副科長(cháng),發(fā)表文拿多篇。大控頂距4.8m,放頂步距1.2m。1.2m鉸接頂梁與Dz17-25/100型單體柱配套使用,頂梁與支柱配合是柱前0.8m,柱后0.4m;支柱初撐力為(收稿日期:2000-04-25;責任編輯:尤里)63kN(上接第3頁(yè))現場(chǎng)放煤工藝試驗及實(shí)驗室離散元模擬均表明,頂煤較薄(采放比1:1左右)煤層采用低位放煤口支架綜放開(kāi)采時(shí),選擇較小的放煤步距(如刀一放的0.6m)和單輪間隔放煤方式對提高煤炭回收率、降低原煤含矸率是有利的。圖3H/D=2單輪間隔放完奇數架后散煤狀態(tài)參考文獻:1]吳健.我國綜放開(kāi)采技術(shù)15年回顧[J]中國煤炭,199[2]王泳嘉,邢紀波.離散單元法及其在巖土工程中的應用[M]沈陽(yáng):東北工學(xué)院出版社,1991[3]富強。長(cháng)壁綜放開(kāi)采松散頂煤落放規律研究[D]·北京:中國礦業(yè)大學(xué)北京校區,1999圖4H/D=2雙輪順序放完一輪后散煤埼落狀態(tài)表3頂煤絕對純煤回收率的計算結果作者簡(jiǎn)介:富強(1971-),男,博士。2000年4月畢業(yè)于中國礦放煤方式單輪順序單輪間隔雙輪順序業(yè)大學(xué)北京校區。主要從事教頂煤開(kāi)采與礦山壓力及其控制方面的7.55%59.64%訃0公E60.16%63.43%63.80%中國煤化工CNMHG4結束語(yǔ)(收稿日期:2000-04-11;責任編輯:曉南)2000.N3礦山壓力與頂板管理