厚煤层开采方法的选择适用性分析

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厚煤层开采方法的选择适用性分析

【摘要】我国厚煤层(指厚度超过3.5m)资源储量丰富,具有雄厚的开采价值。为了实现绿色、安全、高产高效开采的目的,厚煤层开采方法选择尤为重要,主要从经济上与技术上选择可行的方法,于是本文分析了放顶煤开采与大采高综采两种方法,对于解决资源问题具有重要研究意义。

【关键词】厚煤层;开采方法;选择适用性

前言

选择合适的采煤方法是开采厚煤层研究的重要课题之一。从目前我国多数煤炭企业开采技术上来看,厚煤层开采方法可分为3种:传统的分层开采方法、大采高综采技术与综采放顶煤开采方法。前一种工艺我国发展较为成熟,采用机械化采煤、运煤等技术与装备后生产效率得到大幅度提升,同时新型假顶材料的研制、假顶和再生顶板的管理技术使得顶板管理趋于稳定,无论是在巷道布置还是在技术管理方面,各煤矿都积累了不少经验,但由于铺设假顶及巷道掘进工作量大,生产组织及管理较复杂,随着煤炭开采技术的不断发展,近年来放顶煤开采和大采高开采技术得到了快速发展和广泛应用,以下就这两种进行具体阐述。

1 放顶煤开采

在诸多的采煤方法中,一般认为放顶煤开采法能够在保持较高产量和效益的同时做到对于人员安全的尽可能保障,并可以减少采煤相关的消耗。基于以上原因,现在放顶煤开采法已经成为中国各地区大中型煤矿对厚煤层(煤层厚度>6m)进行开采的主要方法。特别是对于厚煤层居多的矿区来说,放顶煤开采法已经成为其实现高效集约化煤炭生产的重要途径。按照工作面所用相关设备的差异,放顶煤开采法一般可细分为“炮采放顶煤法”和“综合机械化放顶煤开采法”,目前多采用“综合机械化放顶煤开采法”,它是指在煤层的下部布置较为特殊的综采工作面(在工作面的后部增加刮板输送机,并且放置的支架为具有放煤功能的专用放顶煤支架),并进行开采的方法。此种方法经由在我国投入大量的实际使用并发展成熟,一般认为只要相关条件符合,采用“综合机械化放顶煤开采法”对煤层开采具有较强的技术优势。

1.1 放顶煤开采的技术优势其技术优势

①降本提效。综合机械化放顶煤开采法相较于其他方法而言,能够有效的降低巷道掘进工作量达一半以上,同时减轻了采煤机的割煤量,节约了开采所需消耗的电力及材料,从而摊薄了吨煤生产成本,促进了生产效率的提升,有助于相关单位实现集约化的高效率生产。②管理简单。采用综合机械化放顶煤开采法时,由于其“直接顶”为完整顶煤,因此避免了分层开采过程中受到人工假顶质量影响的因素,减轻了工作面顶板控制带来的相关问题,故而有利于整个开采过程的管理。③强适应性。采用综合机械化放顶煤开采法时,由于是沿着煤层的底板进行

割煤,对支架上方的煤体通过放煤口进行回收,因而相关工作面的采掘推进受到煤层厚度的变化影响较小。④设备延寿。采用综合机械化放顶煤开采法时,由于其仍然属于放顶煤开采法的分支,相关煤炭产量的大部分仍由垮落顶煤所构成。这意味着在相同产量下,采用综合机械化放顶煤开采法时的支架、采煤机和前部刮板输送机等设备,比普通综采工作面设备拥有更短的使用时间,所承担的过煤量更少,因而变相延长了相关设备的使用寿命。⑤防止自燃。采用综合机械化放顶煤开采法时,可一次采全高,从而使得相关的采空区可以及时予以封闭,并且不用再次进入。这意味着当所采煤层为易自燃煤层时,可较大程度的降低煤层自然起火的几率。相较于下分层煤层自燃防治需采取繁琐措施的分层开采法,综合机械化放顶煤开采法无疑是更为有效便捷的方法。

1.2 放顶煤开采弊端

虽然放顶煤开采的优势得到了各方面的验证与认可,但是仍有很多的问题不容忽视,如放顶煤开采实现了高产高效,同时丢煤损失造成的煤资源浪费和开采过程中的产生的煤尘

浓度却比其他两种方法较高。此外,瓦斯爆炸事故与煤自燃情况也很频繁加若不及时防治股备与人员来不及撤离将会造成不可估量的损失和伤亡。

1.3 适用条件及解决方法

放顶煤开采时厚煤层的倾斜角度不宜过大煤的硬度一般也小于3,断层较多、地质复杂的情况采用放顶煤开采都可以轻易克服。

2 大采高综采

迄今为止,我国采用“大采高”法进行煤层的一次采全厚综采已经取得了较多的成功。特别是在缓倾斜厚煤层的开采中,其在技术层面和经济层面上相较于倾斜分层综采法已经展现出了突出的优越性和发展潜力。有关统计数据表明,采用“大采高综采”下的工作面,其单产水平相对于同样煤层条件下,使用“倾斜分层综采”的工作面要高很多。此方法的相关优良特性,为煤层开采缓和采掘关系、简化相关生产环节、保证煤炭安全生产提供了有利条件。虽然采用“大采高综采”需要更高的资金投入和承受更多的设备折旧费用,但由于采用“大采高综采”下的工作面煤炭产量高、生产效率高,并且减少了回采巷道的施工,减少了相关工作面的搬迁,再加上不用铺设假顶等等因素,其综合的经济效益反而较好。特别是在应对厚煤层方面,应用厚煤层一次采全高的技术和工艺具有不俗的优越性。

2.1 “大采高综采”基本特征

①相关煤层工作面的开采高度大,覆岩破坏范围大,基本顶可回转、运动空间大,上覆稳定的砌体梁结构距采场较远。②相关煤层工作面的支护强度高、动载系数小、支架工作阻力与初撑力多呈现线性关系,支架围岩的受力以静载为主。

③相关煤层工作面的煤壁片帮严重,片帮、冒顶联动性大,支架稳定性差,支架

围岩系统的稳定性控制难度较大。④相较于分层综采具有更大生产能力、更高单产、巷道布置简单、工序简单、巷道掘进维护量小、回采工效和采出率高、吨煤成本低。⑤相较于综放开采的采出率高、含矸率低、煤尘小。在我国煤炭高效综采大型设备投入大规模使用、国家对于能源需求日益增长的今天,各方要求矿井高产、高效、安全开采煤炭的呼声已经变得越来越强烈。在这种情形和趋势下,大采高工作面的发展无疑是实现矿井高产高效建设的有效途径。

2.2 一次采全高开采的弊端

开采高度大是一次采全高的优势但是这也增加了支架的难度而且这种采煤方法对机器设备要求较高,需要采煤机功率较大对于煤井的大小、通道的宽度的尺寸要求也都有着严格的限制。一次采全高的基本顶承受压力较大局部地方和煤壁片帮现象较为严重加果高度增加,那么煤壁片帮的深度也随之增加。

2.3 适用条件及解决方法

由于此方法工作面设备比较稳定,因此倾斜角度较小的煤层比较实用。为了克服一次采全高的弊端河以控制初采的高度在开始时保持与开切高度一致随着工作面高度的推进河以适当的加大。加强煤壁片帮的防治,优化作业方式,尽量采用俯视采煤法进行开采。

3 结束语

针对厚煤层具体开采条件,选择技术上与经济上合理的采煤方法。当煤层厚度在4m左右时,一次采全高最为合适伴随着高度的增加,放顶煤开采效果就较为理想。从未来的发展角度而言,放顶煤开采技术的革新势必会成为高产高效同时又不会污染环境实现人与自然和谐发展的重大突破口,实现资源的可持续发展,达到减少风险、减低成本、减少污染的目的使经济效益与社会效益完美统一

参考文献:

[1]王彬彬.综采放顶煤开采技术发展现状及其展望[J].中国科技信息,2013(18).

[2]王家臣.厚煤层开采理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2009.

[3]王家臣,仲淑桓.我国厚煤层开采技术现状及需要解决的关键问题[J].中国科技论文在线,2008(11).

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