顶煤较薄煤层综放开采放煤工艺研究

文章编1003-5923(2000)03-0002-02顶煤较薄煤层综放开釆放煤工艺研究富强',吴健(1.煤炭科学研究总院北京开采研究所,北京100013;·2.中国矿业大学北京校区,北京100083摘要:通过现场救煤工芑试验及实验室禹散元模拟,对顶煤较薄煤层合理放煤工艺參数进行了研究,堤出选择较小的放煤步距(0.6m)和单轮间隔放煤方式对提高煤炭回收聿,降低原煤含矸率有利。关键词:综放开采;放煤工艺;较薄顶煤中图分类号:TD8234+9文献标识码:A退式综放一次采全高,割煤高2.6m,放煤2.23m1引言采放比1:0.86,全部垮落法管理顶板如何提高回采率、降低含矸率、实现高产高效2.2放煤工艺试验是综放开采成败的关键。实践证明,不同的放煤1998年6月进行现场放煤工艺试验。根据放工艺形式直接影响综放开采的技术经济指标。然煤步距和方式的不同,共试验了一刀一放单轮、而,由于实际放煤生产的高度复杂性,现有放煤理刀一放单轮间隔、两刀一放单轮顺序、两刀一放单论还不能很好地解释放顶煤开采中遇到的许多实轮间隔、两刀一放双轮顺序等五种放煤工艺形式际问题,尤其是针对顶煤较薄、低位支架放煤的实在现场实测工作面煤厚、原煤及煤样水分灰分际情况,传统放煤椭球体理论不能充分考虑支架及和原煤含矸率的基础上,运用公式(1)进行了工放煤口位态影响的弊端越来越明显。因而,目前在作面回采率计算。实际生产中,许多重要放媒参数的选取基本上仍靠”=Q·(1-含矸率)·100原全水分经验来确定放煤工艺按工作面走向和倾向主要可分为两(1-灰分二样灰分)(类,即放煤步距和放煤方式。放煤步距是指沿工作面推进方向两次放煤的间距,放煤步距受采煤机割工作面回采率(%)=2×100%煤深度的限制,一般只能取截深整数倍,目前现场式中Q—扣除非工作面出煤后统计产量,t;采用的放煤步距主要有三种:一刀一放(0.6m)、二矸石、水、灰改正后统计产量,t;刀一放(1.2m)和三刀一放(1.8m)。放煤方式主C4—工作面实际动用储量,t。要是指相邻支架放煤口的放煤顺序和一次放出量不同放煤工艺回采率、原煤含矸率、工作面每目前应用较为广泛的主要有单轮顺序放煤、单轮间推进1m煤炭产量、支架纯放煤时间以及工人熟练隔放煤和多轮顺序放煤。程度如表1所示。2现场放煤工艺试验试验表明,针对该面顶煤较薄的实际情况,多轮放煤不仅在技术上较难控制,而且对提高产量、2.1煤层开采条件回采率和降低含矸率并没有优越性,因此是不适合淮南谢桥矿1121(3)综放面回采13*层,煤的。由表1可见,间隔放煤较相应的顺序放煤有利厚45~6.0m,平均4.83m,倾角13°,普氏系数于提高煤炭资源回收率、降低原煤含矸率,其中两f=0.35~1.0。直接顶为砂质页岩、泥岩,厚5~刀一放的单轮间隔较单轮顺序提高回采率6m,易冒落。老顶为细砂岩,厚度不小于5m。工9作面走向长1650m,倾斜长150m,采用走向长壁后率H中国煤化工一刀一放的提高回采CNMHG另外从矸石、水、基金项目:本文由国家自然科学基金重点项目《厚煤层全高开采方法基础研究》资助(项目编号:59734090)2·2000.№3矿山压力与顶板管理表11121(3)面各种放煤形式效果对照放”0.6m放煤步距顶煤回收率最高,较最低的“三工艺回采原媒冷作面每矸石水灰支架纯放刀一放”1.8m放煤步距顶煤绝对纯煤回收率提高形式矸率原媒产量米产量媒操作时热练15.7%,相对纯煤回收率提高24.72%。由此可见,程度两刀一放采用较小放煤步距是合理的。单轮顺序|70.7021.16|114662.9264.6好两刀一1表2采放比1:1不同放煤步距顶煤回收率计算结果单轮间隔80.211.517165757380较好放煤步距/m0.61.8单轮顺序86.3012501182.94809.1351.4好顶煤绝对纯煤回收率/%8.977443.2顶煤相对纯煤回收率/%836975.5058.97单轮间隔9.0110.001204848439523较好两刀二放1210|17318546654840—般灰改正后工作面每推进1m平均原煤产量上看,间隔放煤较相应的顺序放煤更有利于提高煤炭产量(a)L=0.6m虽然顺序放煤工人操作更为熟练,但两者相差不大,且在实际生产中总的放煤速度受机电设备因素和其它人为因素影响更为严重,所以研究认为单轮(b)L=12m间隔放煤方式更为合理。结合回采率与含矸率考虑,试验结果表明一刀一放的放煤步距最佳。本研究还在大雁二矿30(I)综放面进行同样的试验,结论相同(c)L=.8m3实验室离散元模拟图1不同放煤步距(L)顶煤损失状况3.1放煤步距3.2放煤方式般认为,离散单元法最早是由 Cundall p.A由于沿工作面方向低位支架的放煤口实际上于1971年提出的一种不连续体数值计算方法。是连续的,不存在传统意义上的脊背残留。本文分该法适用于研究节理系统或离散颗粒组合体在准别对顶煤厚度与支架宽度之比H/D=1、H/D=2静态或动态条件下的变形过程(相当于顶煤高分别为1.5m和3.0m)情况下的放本文采用圆形单元的离散单元法,充分利用了煤方式进行了研究。研究中分别按单轮顺序、单轮其数据结构简单,计算速度快,计算容量大以及实间隔以及双轮顺序放煤等方式进行了模拟计算,部际模拟过程中流动性好、不易成拱等优点,结合最分计算结果如表3、图2、3、4所示。研究表明,在新的CAD技术,按见矸关门原则以纯煤放出量为放煤口相连的情况下,釆用间隔放煤方式是合理依据对顶煤较薄(采放比1:1,相当于4.5m左右的。顺序放煤受邻架的影响严重,放煤量不规则,煤厚)煤层综放开采放煤工艺进行了研究。且实际回收率也低于间隔放煤。虽然双轮放煤从理根据模拟结果,本文首先按放煤步距0.6m,论上仍能取得略高的回收率,由于顶煤较薄,考虑1.2m,1.8m(分别相当于“一刀一放”、“两刀到实际的可操作性,对于HD<2的情况本文不推放”和“三刀一放”)对顶煤绝对纯煤回收率和顶荐采用双轮放煤。由此可见,实验室离散元模拟与煤相对纯煤回收率进行了计算。这里的顶煤绝对纯现场放煤工艺试验的结果是一致的煤回收率是指在支架推进范围内顶煤放出量占模型总煤量的百分比;顶煤相对纯煤回收率是指在支架推进范围内顶煤放出量占该范围内模型顶煤总量的百分比。两者对照有助于消除顶煤超前或滞后冒落造成的误差。不同放煤步距的顶煤损失分布如TH中国煤化工CNMHG图1所示。顶煤回收率的计算结果见表2。计算结=∠半花胭厅双煤模拟结果果表明,在顶煤较薄采放比1:1情况下,“一刀一(下转第6页)矿山压力与顶板管理2000.N3·3·口上那一中(2)相似材料模拟试验得出,822工作面的初次来压步距为28m,周期来压步距为11m。应力升高区范围为工作面前方30m。(3)通过对822工作面进行支护质量与顶板动态监测,得出工作面顶板的初次来压步距为26m左右,周期来压步距为10~14m。顶板先从工作面采面推进距离/m上部来压,然后是中部来压,最后在工作面下部来压。工作面顶板的周期来压系数为1.46。与相似材图7工作面顶底板移近量曲线图料模型模拟试验的结果基本吻合。(4)观测数据表明,822单体面的初撑力平均只有34.5kN,但通过工作面的及时补液整改,初撑状态有了较大的改观。补撑后,其补撑力在60kN以上的达65%以上。末阻力平均只有72kN,总的来说,支柱没有发挥应有的作用。从这一点说明工作面的控顶设计是合理的,而且根据支柱工作的面推进距高情况,工作面的柱距还可以适当加大。图8工作面末阻力变化曲线图柱距0.5m,三、四排控顶,最小控顶距3.6m,最作者简介:周增强(1964-),1988年毕业于淮南矿院地质泉程师。现任耧矿生产技术科副科长,发表文拿多篇。大控顶距4.8m,放顶步距1.2m。1.2m铰接顶梁与Dz17-25/100型单体柱配套使用,顶梁与支柱配合是柱前0.8m,柱后0.4m;支柱初撑力为(收稿日期:2000-04-25;责任编辑:尤里)63kN(上接第3页)现场放煤工艺试验及实验室离散元模拟均表明,顶煤较薄(采放比1:1左右)煤层采用低位放煤口支架综放开采时,选择较小的放煤步距(如刀一放的0.6m)和单轮间隔放煤方式对提高煤炭回收率、降低原煤含矸率是有利的。图3H/D=2单轮间隔放完奇数架后散煤状态参考文献:1]吴健.我国综放开采技术15年回顾[J]中国煤炭,199[2]王泳嘉,邢纪波.离散单元法及其在岩土工程中的应用[M]沈阳:东北工学院出版社,1991[3]富强。长壁综放开采松散顶煤落放规律研究[D]·北京:中国矿业大学北京校区,1999图4H/D=2双轮顺序放完一轮后散煤埼落状态表3顶煤绝对纯煤回收率的计算结果作者简介:富强(1971-),男,博士。2000年4月毕业于中国矿放煤方式单轮顺序单轮间隔双轮顺序业大学北京校区。主要从事教顶煤开采与矿山压力及其控制方面的7.55%59.64%讣0公E60.16%63.43%63.80%中国煤化工CNMHG4结束语(收稿日期:2000-04-11;责任编辑:晓南)2000.N3矿山压力与顶板管理