坚硬煤层综放开采提高顶煤回收率途径

坚硬煤层综放开采提高顶煤回收率途径【摘要】顶煤充分破碎是实现放项煤开采的必要条件。在坚硬特厚煤层条件下放项煤开采，项煤只发生周期性断裂，而不能自行充分破碎，这给放煤工艺带来困难。

【关键词】坚硬煤层；开采；途径

0.前言

我局所采侏罗纪煤系中，厚及特厚煤层储量约为6亿t，占全局可采总储量的17%，分布在15个矿井中12个井田，赋，存面积大，煤层厚度变化大，煤层不稳定，时而合并或尖灭，主要，集中在富东开发区11-12撑和12-14#合并层，煤厚513m，是七煤局的主采煤层。90年代前一直采用分层铺网等开采方式，存在巷道开拓量大，吨煤成本高，工作面推进度慢等问题，使不同煤层开采比例失调，限制了生产正常发展。

为了探索改善坚硬煤层放项煤综采高产高效技术途径，七煤局进行长期大量的技术研究和试验工作。富强矿西采区11.12#合并层8920、8918两个工作面进行一次采高中位放顶煤开采试验之后，又利用zpl600型铺联网支架改制成zf-sc6000型低位放顶煤支架，在11-12撑层8916工作面进行了开采试验。

经过近4年的开采实践，放顶煤综采队由试验初的月产4万t

提高到8万t，项煤回收率由33%提高到70%左右。试验期间，经过不断改制配套.设备和加强顶煤弱化研究，为放顶煤综采在我局坚硬煤层条件试验成功和推广应用创造了必要条件，也为拓宽放顶煤

采煤法的适用范围提供技术条件。

1.煤层特征和工作面生产技术条件

富强矿11-12撑合并层为复杂类型结构煤层，煤厚s.13m，平均8m，煤层抗压强度22.9-4.4mpa，煤层线节理裂隙度为1-8条/m2，面节理裂隙度为1.45/m2，煤层顶板岩性大部分为细中粒砂岩，厚度30m左右，夹煤线，抗压强度为882-156.8mpa，普错系数f为7.4-15.7。从煤层特征来看，煤质坚硬，难以自行充分破碎，煤体破碎块度大，给放煤带来困难。

工作面采用单一走向长壁综合机械化放顶煤采煤方法。工作面长度120-135m，走向长度796-919m，采用双向截煤方式，循环进度为600mm，机采高度为2.8-2.9m，项煤厚度为4.3-8.5m，平均采放比1：2.03，放煤方式“一刀一放”为一个循环，采用单轮间隔顺序放煤，机头机尾各2架过渡支架不放煤。

2.爆破预裂顶煤

2.1项煤破断形态

对我局条件下放顶煤开采中顶煤破坏机理研究表明，顶煤在煤壁前方处于三向或双向应力状态，在顶板载荷作用下不能使其自行破碎。当由煤壁前方过渡过渡到支架掩护梁上方时，其应力状态发生显著变化，此时顶煤下部剪应力一般为煤壁前方4.5倍，且位移空间增大，致使下部部分项煤发生破碎，而上部大部分项煤处于悬壁状态，煤的单向抗压强度较高，不易被压碎，但抗拉强度很低，因此极易发生断裂，断裂后的顶煤受顶载荷作用明显剐、或脱离顶

板，进一步破碎的可能很小，呈大块悬堆压在支架掩护梁上。

现场试验表明，然我局条件下无论采用何种放煤形式，顶煤均不能自行破碎，必须采取人工破碎顶煤的技术措施。

2.2煤破预裂顶煤技术

采用远离壁深孔预爆破与大直径空孔补偿相结合的方法，使顶煤破碎和预裂。

为实施该技术，工作面沿走向布置了各或4条巷道，其中沿煤层底板布置2条顺槽，即胶带巷和回风巷，沿煤层顶板或距顶板1.2m 布置1条或2条工艺巷，布置预爆破炮孔。

爆破位置超前工作面煤壁40m以上，扇形双层布孔，在排装药孔之间布置1排空孔。

远离煤壁超前爆破，除可以直接破碎部分顶煤外，又可在顶煤内预产生裂隙。采用大直径空孔，一方面提供爆炸应力作用下顶煤变形、位移补偿空间：另一方面，可使装药孔爆破产的压力波在空孔周围形成反射拉伸波并产生移位，形成裂隙。同时，随着工作面向前开采，在矿山压力作用下爆破弱化顶煤进一步破坏（碎），并随着支架的前移，顶煤受到支架反复支撑作用，将进一步破碎和冒落。

实践证明，远离煤壁深孔超前预爆破与大孔径空孔作为位移补偿空间相结合弱化顶煤技术，充分利用爆破预裂和矿山压力的2次破碎顶煤作用，达到了预破裂坚硬顶煤的目的。

3.配套设备的改制

坚硬特厚煤层全厚一次放顶煤综采先后试用了2种架型。第一种架型为zfs6000型中位放顶煤支架，经过调查研究，结合生产中存在着放煤窗口对坚硬煤层块度大，适应差等问题，进行一系列的技术改造，利用zfs6000型铺联网液压支架改制成zpsc6000型低拉插板式放顶煤支架，这类支架较好地克服了中位放顶煤支架的缺点，为项煤进一步破碎提供了时间和空间条件，有利于顶煤充分回收提高顶煤回收率。

4.加强回采率管理

工作面回采率的高低是评价放顶煤开采成功与否的重要指标之一。为此我局从以下几方面加强回采率管理工作。因初采时老顶和直接顶对工作面项煤都没有压力，项煤靠自重难以白行下落。为了加速顶煤提前垮落，预先向切眼顶煤上方打孔爆破，主动放眼上方顶煤，多回收煤炭4000多t，加强煤厚探测及工作面采出量的计量。为了较准确地计算综放回采过程中动用储量，矿地测科在工作面内及工作面2条顺槽巷探测煤厚，每周探测1次；在计量方面，则以给煤机计时与月底盘点为辅进行综合计量，加强综放面的现场管理工作，矿地测科与综采队对工作面的回采率情况实行班班监督管理，储量管理人员每旬到工作面验收一次，同时对放煤口的放煤状况进行动态检查，防止不放或少放顶煤，充分发挥经济杠杆的作用，调动职工的积极性，在矿对队实行岗位工资吨煤计价的前提下，采取产量、效率、回收率台阶力晰管理办法，队对班组则实行底煤计分，顶煤计资的管理办法，从而保证了顶煤回收率，促进了稳产高

产。

5.结论

采用远离煤壁深孔预爆破与大直径空孔补偿相结合弱化技术，项煤破碎达到了预期效果，为放顶煤采煤法在硬煤中的应用创造了条件，与近煤壁爆破项煤比较，远离煤壁大孔径空孔爆破方式，顶煤加收率提高了20%：坚硬煤层实施综放开采的全理放顶煤方式—低位放顶方式。其选择是合理的，技术上是可行的，为顶煤进一步破碎提供了时间和空间条件，放煤位置，放煤口形成及放煤机构对坚硬煤层块度有较强的适应性，适合坚硬煤层放项煤开采。[科]