1、 煤矿安全高效综放开采技术研究摘 要对于厚煤层煤矿的开采，综采放顶煤采煤法是实现该煤矿高产高效的最有效途径。因为放顶煤开采工艺可以减少生产布局,降低生产工程量,提高单产,降低巷道掘进率,降低生产成本,提高采煤工效。它是一项具有发展前途的实用采煤技术。但煤层的赋存条件、地质构造、采煤方法的确定、采面的几何尺寸及支护方式、落煤方式和运输系统设备的选择,还有生产管理、职工队伍素质、作业方式等很多因素影响着采煤工作面高产高效。 本文就以上影响因素结合该矿的地质条件及生产实例如下做具体分析。关键词：放顶煤现状；影响因素；地质条件；设备。1 概述1.1 综放开采技术国内以及涡北煤矿的现状目前，我国探明的煤
2、炭储量超过了9000Mt，其中厚煤层更是在煤炭储量有将近一半，20世纪80年代，厚煤层主要采用分层开采，这个开采工艺复杂，并且分层多，巷道掘进率很长，随之增加了不少的生产成本，在开采中的经济效益很差，采区的资源回采率比较低，这使得厚煤层根本无法发挥其天然优势，在80年代初，我国根据国外的厚煤层开采经验，把放顶煤开采技术引入国内，很快，这使得我国成为了世界上综放开采技术发展最快，也拥有放最多的放顶煤液压支架数量。放顶煤在我国的厚煤层矿井中也得到了广泛的应用。80年后，放顶煤开采方法已在我国发展迅速，在辽源矿务局乌鲁木齐矿务局，平庄煤矿推广应用水平厚煤层放顶煤开采急倾斜；在平顶山，阳泉，栾，晋城，
3、郑州，同一时间，如充电状态矿务局有缓倾斜厚煤层开采方法，使用，取得了良好的技术和经济的影响，尤其是。在90年代末年创造了年产量501万t的新纪录。综放开采不仅只是不稳定厚煤层开采的最好方法，而且成为我国实现高产高效矿井建设，进行采煤工艺改革的有效技术途径。90年代中期我国制定了综合机械化放顶煤开采技术暂行规定，从此综放开采走向正规。进入九十年代以来，综放开采在中国得到了飞速的发展，同年，综采放顶煤工作面数逐年增加，产量逐年增加。在90个国家开采产量达到70000000吨，在64000000吨综采队，综放队有22个，其中9队超过2000000吨年产量，2000000吨或以上的综采队81.8%年总
4、生产能力，效率最高可达181t。特别是在一些条件不太好的矿区，作为郑州矿区烟煤开采，石炭井矿区，在高瓦斯煤矿急倾斜煤层开采的矿山，靖远矿业易燃厚煤层开采面积低于500万的徐州，也能实现高效综采放顶煤开采。一些老矿区如开滦，邢台，顶煤柱开采技术在角落留下煤和分层开采的厚煤层可以提高采收率，提高矿井寿命，取得了良好的技术经济效果。自1992八月煤炭部在邢台召开了高产高效矿井建设的一次会议上，煤炭企业进入市场，从粗放型向集约型的简单的煤炭生产，在一些矿区形成了一矿一面或一矿二面的生产格局，综采放顶煤技术显示出强大的生命力与广阔的应用前景，并在近年来，在我国得到迅速发展。同样在涡北井，1997年6月安
5、徽省煤田地质局第三勘探队完成了对井田的精查工作并提交了安徽省涡阳县涡北井田勘探（精查）地质报告。根据该报告矿井为全掩盖区，第三、四系厚度变化不大，一般在400420 m左右，古地形东高西低。区内地势平坦，潜水面较浅。井下古生界隐藏在新生界松散层，钻孔后，自下而上分别测试虎山集团奥陶系，石炭系本溪组，太原组，二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组，第三系、第四系。本矿为石炭二叠纪含煤地层。薄，不稳定，低质量的煤，而屋顶是石灰岩，水文地质，工程地质条件复杂。二叠纪含煤地层，约990米，总厚度20，含煤30层，20至26米。煤层厚度。含1，2下石河子组上段，3和三的煤炭集团，为薄煤层。涡北煤
6、矿主要开采的煤层为8号煤层，煤层的倾角在13到16，平均14，为缓倾斜煤层，但是其煤厚却在7.2米，因此该煤矿最好的开采方法是综采放顶煤开采。1.2 综采放顶煤的分类影响采场矿山压力的因素之一是煤层倾角。随着煤层倾角的减小，顶板的垂直变形随之增大，稳定性增强，相对来说顶板不易垮落，顶板的下沉及支架载荷亦减小。与倾角较小工作面的矿压显现相比较，大倾角工作面的矿压显现表现为不对称性和不均匀性。1.2.1 缓倾斜厚煤层长壁式放顶煤综采方法1）整层开采放顶煤综采沿厚煤层底板开掘回采巷道，布置采煤工作面，使用放顶煤综采设备，实现厚煤层整层开采，一般适用于810m厚的煤层；如顶煤破碎性较好，顶板易冒落，开
7、采厚度可达15m。我国已在开采10m以下的厚煤层中推广应用。2）预采顶分层放顶煤综采先在厚煤层上部布置一个综采工作面或普采工作面，铺底网开采，然后沿煤层底板布置放顶煤综采工作面，将上工作面开采余下的煤一次采出。鲍店煤矿厚煤层开采后，在顶层，综放试验网络，实现高效的目标，这种方法在10m以上厚度和不能与顶框移放顶直接使用，提供了成功的经验。3）预采中间层放顶煤综采首先，从厚厚的煤层底板3M，一个工作面布置，采煤机，然后沿放顶煤综采地板表面，剩余的煤炭总提取。该法一般适用于赋存稳定、不易自燃、厚度大于l0m、不易破碎的煤层。4）分段放顶煤综采将厚度大于20m煤层，用平行于顶底板的平面分成10-12
8、m的若干个倾斜分段， 别布置放顶煤综采工作面，从顶板向底板方向依次回采。南斯拉夫维林基地80-150m厚煤层开采方法开采。1.2.2 倾斜、急倾斜特厚煤层短壁式放顶煤综采方法1）急倾斜厚煤层水平或斜切分段放顶煤综采沿煤层倾向把急倾斜特厚煤层分成1015m厚的水平分段或斜切分段，沿煤层顶板和底板布置回采巷道，工作面沿走向推进。采用短工作面的放顶煤综采设备，由上而下逐段开采。工作面长度由煤层厚度决定，一般为2060m。采用斜切分段时，工作面倾角一般为35。我国在窑街二矿和辽源梅河矿的试采，取得了显著成效。见表1-1。2）倾斜特厚煤层分段放顶煤综采在大于35度角，倾斜煤层厚度大于15 m，和急倾斜特
9、厚煤层综采放顶煤工作面相同的布置方法，放顶煤综采设备的应用是一样的，分段向下挖掘。古山二井放顶煤综采开采倾角为35的特厚煤层及老虎台、龙凤矿放顶煤综采回收阶段煤柱的成功，证明这一方法是可用的。2环境因素高产量和生产效率，提高采煤工作面强度，工作面长度，机械和电气设备的增加，工作面气候环境。气候和环境的工作面直接影响工作效率和工人的安全。为了掌握综放工作面和表面气候环境因素的影响，分别对鲍店煤矿的1304综放面、2304综采面以及4301综采面进行了气候环境的测定。对测定的资料进行了系统的分析。通过测量和分析，综放工作面通风参数，了解相关的速度，粉尘浓度，温度，散热量等效移动变电站工作面长度和数
10、量，通过灰色关联每个通风参数和体积，得出对综放工作面配风量影响因素。2.1环境问题现状2.1.1煤矿生产引起的环境问题地下开采对生态环境的影响，如煤矸石排放地面沉降占煤矸石煤矸石浸出地下开采对周边环境的地下排水区域地下水环境和建筑的主要矿区土地挖排土场覆盖倾倒酸水污染水环境倾销粉尘污染大气环境的区域的表面生态环境的影响面采动影响造成的大气环境污染水污染自燃景观的破坏，地表地质灾害主要表现为采动岩体运动诱发的滑坡，崩塌，泥石流。主要灾害地质矿山压力诱导崩落，矿井水，煤与瓦斯突出。煤矿生产引起的环境地质问题严重影响着居民、职工的生活工作环境，制约着煤矿企业的可持续发展。2.1.2煤矿环境问题的现状
11、矿区生态破坏会带来一系列次生环境和社会问题：主要表现在以下及几个方面，大量土地的破坏与退化，使矿区农民的可耕地显著减少，丧失维持农业生产的物质基础，带来严重的社会问题。土地的破坏与退化还使土壤肥力下降，农作物减产，水土流失加剧，土地沙漠化和沙丘活化，大风时灰尘飞扬污染环境，影响农作物生长和人类健康，暴雨泥石流入河流或水库，水质污染和淤积，影响水设施的正常使用。增加水的洪水灾害的破坏和污染。矿区地质环境恶化，排水良好，灌溉和饮用水，生态用水严重困难，降低含水层水，可能会导致地面沉降和广泛的喀斯特崩溃，对土地和建筑物造成损坏，地表水和上部含水层的疏干，植物减少，表土疏松，空气湿度下降，风蚀和水土流
12、失加剧，由尘埃和沙子或土壤沙漠化的煤炭开采和加工活动大量排放二氧化硫，氮氧化物等有害气体，工人和挖掘人的健康危害，影响呼吸系统疾病的动物，植物的生存和生长，污染水体、土壤。2.1.3煤矿环境保护的措施生态保护措施煤矿建设，煤炭生产和使用，在发展和建设费用实施的同时，我们必须实现环境成本，设计应环境保护工程和相应的配套措施和主要项目的一部分，与建设并投入使用，落实的环保费用应该包括建设和运营期间的防治费用，也应该包括或在运营期间提取矿区服务期满后的保护环境的治理费用减少矿区建设，煤炭生产和利用生态影响的工程措施可以从以下个方面考虑。1）方案优化，包括选点、选线、规划环境敏感目标，选择减少资源消耗
13、的方案，采用环境友好的方案如桥遂代填挖，采取环保建设工程如生物通道 生物移植等。2）施工方案优化，饰物规范化操作如控制方式作业带，合理安排施工季节，时间次序，改变传统落后的施工组织如，会战等。3）加强工程的环境保护管理，包括加强施工期环境工程监理和队伍管理，加强运行期环境监测与达标管理，加强运行期环境建设在进行矿区建设。煤炭生产和利用环境影响评价时，从环境保护出发考虑替代方案具有很重要的意义，通过替代方案可以使许多敏感的环境保护目标得到有效的保护。替代方案可以有零方案项目总体替代方案，工艺技术替代方案和环保措施替代方案等。4）加强煤矿矿区土地复垦和沉陷控制的研究，土地复垦和沉陷控制一直是煤矿矿
14、区生态环境保护的重要方面，针对不同矿区的地表，地质和煤炭赋存等应该加强相应的沉陷控制和土地复垦研究、示范和推广工作，使相应的技术科学规范，经济实用。其它除了前述矿区生态保护对策和措施外，为了确保矿区生态保护的有效性还可以采取以下措施，生态监测、生态监理、生态绿化和生态影响补偿。2.2综放工作面气候环境的测定2.2.1地面空气温度工作面进风温度表面空气温度影响气流不。空气流入地下，是由岩石热主要影响。移动变电站，气温年变化。冬季气温低，一般的进气口有加热设备，冷空气，空气的温度，然后周围的流动过程中的热岩，而温度逐渐上升，到达移动变电站，风流温度达到20左右。表面空气温度和流量通过弹簧与巷道围岩
15、温度差的金秋季节，所以空气达到移动变电站，气温和地面温度的变化较小。夏季地面空气温度高，巷道围岩经过春季已使空气温度达到20以上，再加之，夏天不但空气干、温度高，水蒸汽的含热量也大，水蒸汽流入井下，温度降下还要释放热量。以，夏季地面空气流入地下，空气温度下降的少。2.2.2机电设备散热综放工作面电气设备最集中的地方移动变电站，移动变电站的负荷和流动温度2.2 3.1气流各工作面，通过移动变电站的气流，总负荷和设备的温度值和移动变电站操作有关的。更多的移动变电站的负荷，散热更大。2.2.3工作面散热及运煤散热工作面采煤机割煤，温度较高的煤层和顶板，底板岩层，释放大量的热，从5.6的工作面逐渐增加
16、的表面温度；煤炭开采过程中，表面热从口到面对空气总热量的吸收率，季节和不同比例也不同，见表1，表2。注：工作面风量910m3/min。注：工作面风量577m3/min。由表2-1、表2-2分析得出以下结论：1）工作面进风顺槽的移动变电站是工作面进风流的主要热源，风流流经移动变电站，焓值增加77kJ/kg干空气左右，使得工作进风流温度升高23。2）散热量大的工作面生产，如气流通过采煤工作面焓增加20kJkg干空气，热量从热的主要机电设备在煤岩体冷却。3）空气湿度随着气流流量逐渐增加，整体上的气流和湿度，达到移动变电站，当相对湿度在90%以上；流过移动变电站由于温度升高，风流的相对湿度略有降低，进入工作面风流的相对湿度逐渐增大，达到96%以上，有时达到100%。工作面
