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Summary:本文分析了边角煤的主要特点、回采巷道布置,以及回采的技术工艺。
Keys:煤矿回采;边角煤;技术工艺
引言:近年来,由于煤矿高强度的开采,不少矿井在采区边界都遗留了大量的边角煤炭资源;在老矿井中,因为特殊开采方式的运用,也遗留下了大片的保护煤柱;有的因地表水文条件复杂,从而形成了大量的煤炭滞压。边角煤也是矿井后期开采的必然选择,其具有储量小、形状不规则、压力大等特点,开采的难度普遍较大。随着煤矿装备技术的不断进步与提升,矿井的生产能力都在不断扩大,进而使得矿井服务年限相对被大大缩短,很多矿井开采不几年就步入了后期开采阶段。因此,如何科学地回收边角煤柱,这对延长矿井服务年限、增加社会经济效益都具有重要的意义。
如何实现安全、高效地回采,这是煤炭开采中的一个重要内容。当前回采边角煤仍是多采用“台阶”式布置,其丢煤量过多,又需要开挖多个掘进机出入的巷道;等长“旋转”工作面则需要重新设计“可变角导煤”装置,又不易
保证工作面的等长。前三角点附近顶板受到反复的支撑,很容易破坏其完整性,且通常较为松散,易冒顶。回采要充分结合地质赋存和现有设备技术条件,合理设计“弧形工作面”方案,以期实现全回采的目标。
由于边角煤是煤矿进入后期开采的产物,其多为工作面间煤柱、大巷保护煤柱和地面重要设施煤柱附近的三角煤。主要特点:①尺寸小,可采储量较少;②形状不规则,工作面布置难度也比较大;③压力大,地质条件差,支护和回收的难度较大;④煤层赋存极不稳定,其煤层厚度变化也较大。
。①因边角煤工作面煤岩受多次采动压力的影响,其围岩已离层,一般仅采用锚杆实现一次性支护并不能使“支架-围岩”系统达到力学平衡。再说支护后围岩必然产生一定变形,以便继续释放能量。对此,只能待围岩变形和能量释放到一定程度后,再架设金属棚,并进行二次支护。以内外相结合,支护对岩体的支撑和限制作用才会达到较好的效果。②因边角煤储量较少,在巷道布置时应考虑现有的技术条件,以便实现工效、设备利用和资源回收率的最大化。③根据支承压力的分布规律,与采空区相邻的煤体区段内存在一个比原岩压力低的区段,应将工作面两巷布置在此应力降低区内。为防止掘进时采空区的积水、***和冒矸等进入沿空巷道,在巷道与采空区间可留设≯5m的小煤柱。
。该布置方式为常规型,按实际情况可分为条带状态和三角状态下的两种矩形布置。它主要用于正规的采煤工艺,布置和设备安装回收过程、回采工艺简单。三角煤状态下却回收率低。①条带状态下的矩形布
置。该布置方式主要用于回收宽度大于30m的规则煤柱(各保护煤柱)。在回收下分层工作面间煤柱时,要突破传统的“内错”布置思维,采用“外错”巷道布置方式,以实现资源回收率的最大化。②三角煤状态下的矩形布置。如大多数地面设施保护煤柱、煤田边界煤柱等呈不规则状态的局部三角状。常见的为矩形布置,即第一阶段的工作面采到煤柱边缘时,再以“***把”方式在煤柱边缘的三角煤中布置一较小的第二阶段工作面,根据函数理论计算,其长度要等于第一阶段工作面的一半,以保证回收煤量的最大化。
。为有效提高不规则边角煤的回收率,一般在技术条件许可的前提下可采用弧形巷道布置方式,即两顺槽呈一定角度,近似弧形,此时要将工作面与皮带顺槽垂直。通过不断增减支架、溜槽的方式以适应面长度的变化;在溜子弯曲度允许的前提下面呈弧形布置,可以减少增减支架次数。但是,要求机尾不能采用端头支架,以方便增减设备。
采用边角煤回收工艺,不仅要结合边赋存特点,还要结合实际情况,综合考虑经济和安全等各方面情况选择。现成熟的经验有综采设备回收、组合顶梁支架支护工艺。
。它就是将原有的综采设备利用到边角煤的回收中,可发挥原有设备的功效,还可提高煤柱回收的人均工效和安全保障能力。①因为大部分的边角煤矿山压力都较大,且巷道变形严重。回采期间一般不采用端头支架,两端头只采用单位柱配木板梁或π形钢梁方式控制顶板。②因工作面较短,一般都采用中部斜切进刀方式,以便提高设备和人工效
率。进刀方式选择的依据为:。式中:lc为采煤机身长度,(m);lw为刮板输送机弯曲段的长度,(m);t为端部斜切进刀时,移输送机头和翻转挡煤板的时间总和,可用实测法取得(min);vk为采煤机空刀速度,可用实测法取得,(m/min)。当工作面长大于lj时,可采用端部斜切进刀方式;当工作面长小于lj时,可采用中部斜切进刀方式。③在工作面长度50m以下时,一般不宜采用综采设备回收。④在顶板压力较大时,应及时超前移架,并采用“隔架移架”、“擦顶移架”的方式控制好顶板。
。这种组合实质上就是一套轻型的综采设备,也是近年来发展适合小工作面回采的设备。因其具有吨位低、配套设备轻、成本低、支架稳定性好和适应性强等优点,被很多煤矿采用。①长度在30~80m的工作面,采用该设备回收较为科学、经济和合理。②支架与大型采煤机、溜子等小型设备配套,能充分发挥适应性强的优点。③支架初撑力和工作阻力较低,在工作面压力较大时,需要及时在整体梁下补支单体柱,特别要加强两端头顶板管理,以保证对顶板能有效支护。④支架型号要根据工作面实际情况选择,工作阻力要不低于1600KN。⑤由于支架重量小,~,要确保支架稳定。
。三角煤往往因受断层、陷落柱及其它因素影响,区段平巷与采区边界或采区上下山斜交,为尽量回收该煤块,并减少搬家倒面次数,可采用工作面调斜旋转技术回采。①实心斜切调斜方式。在工作面调斜割完调斜前最后一刀煤时,此时旋转中心的一端停推输送机,而另一端则移够一个截深,并将输送机调成一条直线,然后再用采煤机割煤,即采煤机每割一刀都是个小扇形。为保证运输机正常接煤,实心调斜在旋转中心一般设在
机头处。因旋转端至中心端移架步距逐渐变小,而顶板所受反复支撑次数增多,中心附近的回采、支护难度都加大,需要采取措施对顶板预先加固。②虚心分段割煤调斜方式。为了有效改善旋转中心附近的顶板管理状况,可采用虚旋转中心,也就是使调斜工作面中心端也保持一定前移量。这种调斜方式,通常是把调斜角α分成若干小角α′。每次采煤机割完一组长短刀煤,工作面要转过一角度α′,即一个调斜循环。工作面中心端调斜的起点至终点的距离,也就是工作面中心端的总前移量(T):T=nfh,式中n为工作面调斜一个α角所需的循环数;f为每调斜循环采煤机割的长刀数(沿面全长割煤),取1~2;h为采煤机的截深。运用工作面调斜和旋转工艺回采三角煤效果较好。
结束语:回采边角煤现如今是很多煤矿所面临的问题。在煤炭资源可采储量逐步衰减的背景下,这块资源很有必要得到回收。回收方法要根据煤层实际赋存情况和技术装备水平等综合因素进行选择,以便实现安全、高效益的回采。
Reference:
[1][J].能源与节能,2014(8)
[2][J].河北煤炭,2011(02)
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-全文完-