高瓦斯煤层普采放顶煤开采技术.doc

高瓦斯煤层普采放顶煤开采技术李保生2011年4月17日煤与瓦斯突出煤层普采放顶煤开采技术提纲:1 概况从一般概念角度结合某矿(恩洪矿)入手,煤层赋存条件,顶底版岩性,分层开采采体巷道多,煤层顶板管理不佳,普采放顶煤开采2 放顶开采技术2.1 普采面概况(工作面概况)工作面参数:走向长,倾斜长,面积工作面采用放顶煤采煤法:支柱,顶梁型号;金属网规格采煤机,刮板机型号等2.2 支护设计(采矿设计手册)支护强度(密度等)采面支架布置形式2.3 放顶煤工艺2.4 顶板管理方法3 防尘与治理瓦斯 3.1 防尘 全系化布置 注水设备及方法(包括封孔) 3.2治理瓦斯 瓦斯抽放 煤巷掘进边掘边抽 工作面顺层全部抽放 高抽巷抽放:抽放采空区瓦斯 4结语:高瓦斯煤层普采放顶煤开采技术摘要:在分析缓斜高瓦斯厚煤层开采现状及存在问题的基础上,论述了倾角教小的高瓦斯厚煤层采用普采放顶煤采煤法布置巷道,工作面支护,回采工艺，治理瓦斯及防尘措施关键词:高瓦斯煤层 普采放顶煤 治理瓦斯 防尘缓斜及高瓦斯厚煤层采用传统的倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法,角度较小的缓倾煤层采用倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法分层开采存在许多弊端:1采空区瓦斯难以处理,安全威胁大;2人工假顶工作面顶板难以控制;3工作面搬家频繁；工人劳动强度大；4工作面回采率低,回采工效低;5巷道掘进率高,回采期长,巷道,设备维护费用大,开采成本高,经济效益差;6采掘接续紧张,不利于生产准备,省内个别矿井曾采用走向或倾斜长壁,长度近3.0m的单体液压支住或摩擦支住沿煤层顶板采顶层煤,挖底层部分煤的采煤方法。

提高了煤层的采出率，取得了一些经济收益，但也存在着底层煤遗弃在采空区里浪费煤层资源，采空区遗煤逸出瓦斯导致采空区瓦斯难以处理等问题上述采煤方法既不经济也不安全，应采取普采放顶煤开采方法1、普采放顶煤开采回采巷道布置缓倾斜煤层普采放顶煤开采采区巷道可采用走向长壁采煤法巷道布置方式，在采区上（下）山的基础上将上下区段平巷及开切眼沿煤层底板布置在煤层中近水平煤层及倾角小时缓斜煤层也可采用倾斜长壁采煤法巷道布置方法，普采放顶煤将分带斜巷及开切眼沿煤层底板布置在煤层中区段或分带间采用无煤柱或留小煤柱护巷技术在实际开采过程中应根据顶煤破碎，顶煤放出和减少煤损失等因素确定合理的放顶煤工作面长度及其连续推进长度放顶煤工作面的长度一般不应小于80m，130m—200m较为合理，连续推近长度一般不宜小于800—1000m某矿现生产水平（+1917m）南采区上部以+1940m水平下山采区的采空区煤柱边界为界，下部以F6-2-77断层为界，左侧以+1940m水平3采区采空区煤柱边界为界，右侧以暗斜井护巷煤柱边界为界采区内有可采煤层,,三层煤层的平均厚度为1.38 m，煤层不稳定；煤层的平均厚度为5m左右，煤层稳定；的平均厚度为1.3m，煤层不稳定。

煤层底板至煤层顶板的平均间距为21.5m，由一套薄层状泥质粉沙岩与菱铁质粉沙岩互层状组成，节理发育（f=4—6）属中等稳定顶板，煤层底板至煤层底板之间的平均间距为4.9m，煤层倾角为10—12度，属缓倾煤层据矿井精查地质报告中的瓦斯成果，,,煤层的平均瓦斯含量为11.19、13.57、11.71立方米每吨，煤尘有爆炸危险，煤层无自燃发水倾向据矿井多年来开采煤层瓦斯涌出量资料,矿井瓦斯涌出量来源于本煤层和上下临近层,其中本煤层和下临近层的瓦斯涌出量占92%以上,矿井瓦斯涌出量中掘进占35%,回采占50%,采区15% 据重庆煤科院在＋1940m水平南采区9煤层采煤工作面的实测资料，煤层的钻孔瓦斯自然流量为46Ｌ/min,百米钻孔初始流量为0.32m³/100m..min.按抽放瓦斯可行性指标分析，煤层属可抽放煤层矿井己购置了2ＢＥ1045/6－1型大流量真空泵，及“大直径，长钻孔”钻机，敷设瓦斯抽放管路，形成了瓦斯抽放系统，具备了抽放瓦斯的条件根据煤层赋存及矿井开采技术条件，＋1917m水平南采区拟采用倾斜长壁普采放顶开采方法开采煤层在南采区上部边界从1917井底车场尾部在底板沿煤层走向布置1917南运输区巷，从北采区回风石门未端沿煤层走向方向布置1920南回风巷，两巷间距30－40m，在南采区左侧边界两巷以联络巷连通形成全负压通风，以1917南运输下巷和1920南回风巷为主要运输巷和回风巷将南采区分成若干个具有独立生产系统的带区，每个带区又划分成2个倾斜分带，每个倾斜分带布置一个采煤工作面。

工作面从南采区下部边界向上部边界方向倾斜推进自1917南运输巷布置带区上部车场，沿煤层倾向方向向下布置分带回风斜巷；自1917南运输巷向上抬起布置进风行人斜巷及带区煤巷，然后沿煤层倾向方向下布置分带运输斜巷在采区下部边界Ｆ6－2－77断层附近布置工作面开切眼，将分带运输斜巷和回风斜巷连通使工作面形成全负压通风工作面长度为150m，仰斜连续推进长度可达500－600m若按以往走向式倾斜长壁采煤方法沿煤层顶板采顶部煤，采高2.6m，待支柱受压钻底后挖部份底部煤的方法存在着将厚达1.6－2m的优质煤遗弃在采空区里，浪费煤炭资源；采空区遗煤的瓦斯涌入工作面导致工作面隅角及回风瓦斯超限而影响安全生产针对上述存在问题，＋1917m水平南采区应采用普采放顶煤采煤方法将工作面分带运输斜巷、回风斜巷和开切眼沿煤层底板布置在煤层中开采煤层工作面采高为2.2m顶煤厚2.8m工作面选用ＤＺ－25型单体液压支柱及ＨＤＪＡ－1200型铰接顶梁支护工作面，选用ＭＧ160/375-W型采煤机落煤，ＳＧＢ－630/220型刮板输送机运煤采面循环进尺为1.2m2、工作面支护设计2.1岩层移动及矿压显现特点放顶煤开采，由于煤层一次采出的厚度增加，直接的垮落高度成倍增加，可达煤层采出厚度的2.0－2.5倍，其中1.0－1.2倍的直接顶为不规则垮落带，而在上位直接顶中则可形成某种临时性“小结构”，其活动可对采场造成明显现影响，由于直接顶垮落高度较大，在某些条件下，上位直接中形成的“半拱”式小结构，能与其上部的老顶砌体梁结构结合，共同形成放顶煤开采采场覆岩的基本形式，但老顶“砌体梁”结构形成的位置远离采场。

因而放顶煤开采采场矿显现不仅取决于上覆岩层的活动，更主要地取决于顶煤及直接顶的刚度由于松软顶煤的参与，缓和了支架与老顶之间的相互作用，因而支架阻力通常不大于分层开采的支架阻力上位直接顶中“半拱”式结构的失稳可对采场造成来压，即直接顶及来压[1]＋1917m水平南采区煤层的直接顶为薄层状泥质粉砂岩与菱铁质粉砂岩为层状组成，无老顶，煤层放顶煤开采过程中，其直接顶的活动将对采场连成明显影响2.2支护强度放顶煤开采，由于煤层一次采出的厚度组增大，直接顶的垮落高度成倍增加垮落的直接层厚度mz与采空区残留的浮煤高度之间的关系为: 式中 ——采高，m ——顶煤总厚度，m ——老顶在触矸处的沉降量， 其中η为顶煤放出率， -----残留的浮煤高度，Ka——冒落岩石的碎胀系数 +1917水平南采区C9煤层的采高为2.2m，顶煤总厚度为2.8m，顶煤放 率η取0.70，老顶在触矸处的沉降量Sa=0.2（+.η）=0.83m，残留的浮煤高度=（1-η）=0.84m，冒落岩层的碎胀系数Ka，粉砂岩取1.27通过计算可知，煤层放顶煤开采后，其21.5m的直接顶的垮落高度为12.5，所以采场支架必须支撑住顶煤和垮落的直接顶的作用力，采场合理的支护强度为：kN/m2式中 ——顶煤密度，12.7kN/m3 ——直接顶密度，25.5KN/m3采场的合理支护密度为： 根/m2式中 η——支柱额定工作阻力实际利用系数，单体支柱η=0.85Rt——支柱回撤前所能达到的额定工作阻力，250KN普采放顶煤采煤工作面采用DZ——25型单体液压支柱与HDJA——1200型铰接顶梁支护。

工作面支架采用正倒悬臂梁错梁直线柱方式布置，最大控顶距4.8m，最小控顶距3.6m，排距1.2m，柱距为： m 式中N——工作面支柱排数，最小控顶距时为2排；F——机道上方梁端至煤壁距离，0.3m；S——每根支柱的支护面积，m2/根S是支护密度N的倒数b——排距，1.2m工作面支架采用对梁布置方式，柱距=150m，=650m，=800m工作面端头采用4-5对长3.8m的Π型长刚梁与单体液压支柱组成的迈步走向抬棚支护，柱距与工作面支护同工作面下切口长度为3～4m，上切口为8.5m，端部切口深度为截梁的3倍多，即2m3、放顶煤回采工艺3.1回采工艺流程放煤结束后，采煤机从上往下割第一刀煤，铺超前网正倒悬臂梁顶部，挂倒悬臂梁并在网下梁上两梁之间用木棒将顶背好，同时在采煤机后推移板输送机并在倒悬臂梁下打临时柱；采煤机从下往上割第二刀煤铺超前网至正悬臂梁顶部，挂正悬臂梁并在网下梁上两梁之间用木棒将顶背好，同时在采煤机后推移刮板输送机并在正悬臂梁下打正规柱，倒悬臂梁下将临时支柱改为正规支柱，然后回柱，撤梁，放顶，使工作面处于最小控顶距状态下为放煤做准备，上述所有工作完成后即完成下一个循环，回采工艺流程如图3所示:放煤 割第一刀煤 铺网 挂倒悬臂梁 割第一刀煤 移输送机 打临时支柱 回柱放顶 支柱班 挂倒悬臂梁 铺网 移输送机图3 回采工艺流程3.2 放煤及循环劳动组织放煤工作是在采空区侧金属网下进行的，采用低位放煤方式，放煤口在煤层底板以上0.2-0.4m，成“T”形剪网口，长度×宽度为0.4×0.4m。

当大块煤堵塞放煤口时，可用长柄钢针松动顶煤，用人工堵口方式控制放煤量1） 放煤方式：工作面在最小控顶距下的放煤，采用单轮、间隔、多口放煤方式，先放1号、3号、5号等单号放煤口的煤，见一定矸石后关闭放煤口，留下较大的脊背煤；滞后一段距离放2号、4号、6号等双号放煤口的煤，将留下的脊背煤放成一个椭球体，见矸石关闭为维护工作面两端出口处的顶煤稳定性，工作面两端各留2-4架不放顶煤放出的煤通过人工攉入工作面煤壁侧的刮板输送机运出2）放煤步距及循环劳动组织：由于顶煤的厚度较小，一采一放，放煤步距为1.2m，即采面“两刀一放”完成一个正规循环采用“三.八”作业形式，一个采煤班，一个准备班，一个放煤班，每班工作8小时在采煤班内进行“落、装、运、移、回”等工序，准备班内进行回柱放顶，检修设备及缩工作面运输巷输送机等工作；放煤班内进行放煤，将放出的煤攉入工作面煤壁侧的刮版输送机运出及准备放煤口关闭等工作循环进尺1.2m，一日一个循环 初采和末采放煤 ，开切眼沿煤层底版掘进，工作面推出开切眼后即可及时放煤，这不仅能有放地提高煤炭的采出率，而且有利于顶煤的冒落 工作面倾斜分带运输巷及 回风巷在1920回风巷护巷煤柱的范围内应沿煤层顶板掘进，护巷煤柱处，从停采线前5m左右为变坡点按一定坡度向下掘斜巷，见到煤层底版后沿着煤层底版掘进。