煤礦綜采放頂煤開采工藝研究

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對煤炭資源的需求也越來越高，在這種情況下，煤礦企業(yè)必須要加強(qiáng)對新型采煤方法的研究，爭取以高效、高產(chǎn)的采煤方法，助力于我國的煤炭開采行業(yè)的推進(jìn)，讓我國經(jīng)濟(jì)能夠更好、更快的發(fā)展。而就當(dāng)前煤炭開采方法而言，綜采放頂煤無疑是開采中厚煤層的有效方法，需要加強(qiáng)對該方法了解。
　　1 開采方法
　　所謂綜采放頂煤，也即需要先行在采煤層的底部鋪設(shè)工作面，然后使用采煤機(jī)對煤層進(jìn)行切割，當(dāng)然，在切割的過程中，還需使用液壓支架進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)工作，且該支架要隨著工作面位置的變化而不斷變化，與此同時，處于工作面前端位置的刮板輸送機(jī)也要逐漸朝著煤壁移動，待移動到對應(yīng)的煤壁位置之后，要操作輸送機(jī)本身的千斤頂，使刮板輸送機(jī)的后部也能移動到恰當(dāng)?shù)奈恢?，將這些工序全部操作完成之后，就可以讓采煤機(jī)進(jìn)行割煤工作，而割煤的標(biāo)準(zhǔn)是1-3刀[1]，割煤完成后就能打開放煤口，放出被破碎的煤炭，而在放出的煤炭所含有的矸石含量大于允許額度之后，應(yīng)當(dāng)及時關(guān)閉放煤口，這便是完整的放頂煤循環(huán)工藝。
　　2 開采特點(diǎn)
　　2.1 工藝特點(diǎn)
　　較之常規(guī)機(jī)械開采技術(shù)，綜采放頂煤在效率上有著很大的提升。在使用綜采放頂煤技術(shù)時，往往需要使用兩臺或是兩臺以上的采煤運(yùn)輸機(jī)同時工作，其中的一臺運(yùn)輸機(jī)與以往的開采方式一致，通常位于煤體前方，而其他的運(yùn)輸機(jī)則需結(jié)合支架結(jié)構(gòu)共同進(jìn)行相應(yīng)的采煤與放煤工作，這便形成了完整的采煤工序。并且該方法在實(shí)際應(yīng)用之后，效果也極佳，尤其是將該采煤方法應(yīng)用在急傾斜類特厚煤層的開采以及緩傾斜類厚煤層的開采中，更是能夠充分的發(fā)揮該采煤方法的獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢，且能在降低成本消耗之余，實(shí)現(xiàn)提升出煤率的生產(chǎn)目標(biāo)，所以該方法受到了企業(yè)的青睞。
　　2.2 技術(shù)特點(diǎn)
　　綜采放頂煤在技術(shù)方面的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，提升輸出量。使用綜采放頂煤方法，能夠有效的提升煤炭輸出量，一方面來講，該開采方法在具體應(yīng)用時，往往會使用多套設(shè)備，所以采煤效率必然會增加;另一方面來講，該開采方法能夠適應(yīng)較為復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，尤其是對于一些斷層，具有較強(qiáng)的應(yīng)對技術(shù);除此之外，該開采方法在施工技術(shù)配置方面也有著較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢，也即該方法簡化設(shè)置了巷道工藝流程，所以巷道掘進(jìn)率有所降低，能夠減少材料消耗，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效的集約化生產(chǎn)[2]，不僅可以提升煤炭產(chǎn)量，亦能提升開采能力;第二，節(jié)省勞動力。由于綜采放頂煤方法大量使用機(jī)械設(shè)備，推行機(jī)械化生產(chǎn)，所以極大的提升了工作效率并節(jié)省了大量的勞動力;第三，作業(yè)礦壓小。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，工作面的推進(jìn)速度與周期性礦壓有著緊密的聯(lián)系，一般來講，速度越快，礦壓越不明顯，所以在采用液壓支架結(jié)構(gòu)時，原有的四柱支撐可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮芍?，如此既能滿足生產(chǎn)需求，也能降低資源消耗，實(shí)乃一舉兩得;第四，安全性問題。綜采放頂煤方法的工作強(qiáng)度比較大，所以存在的安全問題也比較多，例如火災(zāi)、瓦斯隱患等，這些都會影響到工程的順利進(jìn)行，所以必須要預(yù)先采取一些防治措施，以避免發(fā)生毀滅性破壞，威脅施工人員人身安全與施工現(xiàn)場的財產(chǎn)安全。
　　3 開采工藝
　　在煤炭開采中，往往依據(jù)工作面所使用的輸送機(jī)的數(shù)量的不同，而分為雙輸送機(jī)以及單輸送機(jī);另外，還會依據(jù)的放煤口高度的不同，而分為低位放頂煤、中位放頂煤以及高位放頂煤三種類型[3]。
　　3.1 針對工作面
　　3.1.1 雙輸送機(jī)
　　雙輸送機(jī)的工作原理是：將前方的輸送機(jī)當(dāng)做導(dǎo)軌，在進(jìn)行切割的時候，務(wù)必要從煤層底部開始切割，前段的輸送機(jī)則需要執(zhí)行運(yùn)輸功能，然后液壓支架在遷移的過程中會造成頂板破落，在滿足步距條件后，就可以打開放煤口進(jìn)行放煤，最終將散落的煤炭全部放在后端輸送機(jī)運(yùn)走即可。全部的操作過程中需要注意以下幾點(diǎn)要求：第一，在此工藝流程中總共有兩條運(yùn)輸路線，其他諸如液壓支架遷移、煤炭放出以及采煤機(jī)切割等工序都與其他的綜采工藝類似;第二，輸送機(jī)在前移的過程中，需要注意中部槽等重要的連接位置，盡量減少錯槽等事故的發(fā)生;第三，在推出切眼之后，待頂煤冒落便可以進(jìn)行放煤工作，另外，在放頂煤之前，一定要將全部支架都排成直線，然后再按順槽方向依次放煤，若是條件允許，也能在同一時間同時進(jìn)行放煤與切割作業(yè)，也即是將工作面進(jìn)行劃分，分別實(shí)施放煤與切割工序;需要格外注意的一點(diǎn)是，當(dāng)放煤口出現(xiàn)大量的矸石時，就要停止放煤，而若是遇有大煤塊堵塞情況，需要用升降放煤板的方法進(jìn)行處理。
　　3.1.2 單輸送機(jī)
　　單輸送機(jī)在工藝流程方面與雙輸送機(jī)并沒有太大的區(qū)別。其應(yīng)用優(yōu)勢是機(jī)頭移動較為簡單、管理與操作便捷、設(shè)備占用少一級端頭容易維護(hù);應(yīng)用劣勢是難以控制煤塵以及容易出現(xiàn)架前冒空。
　　3.2 針對初采末采
　　我國在早期使用放頂煤工藝時，相應(yīng)的安全保護(hù)措施并不是很健全，所以為了避免頂板破碎或是掉落等威脅工作人員安全，一般都會在進(jìn)行初采時推進(jìn)一段距離，范圍在10-20m左右，并在初采的過程中部放頂煤。這種方法雖也取得了一定的成效，但是隨著開采技術(shù)的發(fā)展，越來越不適應(yīng)當(dāng)前的煤炭開采工作，所以現(xiàn)在綜采工作面多會在推開切眼之后就放頂煤。另外，在綜合考慮了頂煤品質(zhì)與頂板構(gòu)成之后，現(xiàn)在多使用切頂巷工藝和深孔爆破工藝增大初采回收率[4]。基于早期會推進(jìn)一段距離再進(jìn)行初采，導(dǎo)致了大量的資源浪費(fèi)，所以當(dāng)前為了妥善解決這一問題，就在技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新，通過縮小停采距離的方法，實(shí)現(xiàn)高效開采，但是這需要先行解決兩個問題，其一是在考察現(xiàn)場條件后，對停采線進(jìn)行確定，一般都會選擇頂板位置;其二是要避免矸石竄入，也即矸石在壓住金屬網(wǎng)的同時，還不能竄入工作面，當(dāng)然，若是選擇不鋪設(shè)一定數(shù)量的金屬網(wǎng)，就需要加大爬坡度或是減少放頂煤的數(shù)量。
　　3.3 針對端頭放煤
　　當(dāng)前市場上特種端頭的型號很少，所以多數(shù)綜采現(xiàn)場使用的都是改良化支架。另外，由于在過渡槽處增加了支架的高度，在進(jìn)行放煤與過煤工序時就比較困難，所以一般都會留2-4架支架在工作面兩端的位置，不再進(jìn)行放頂煤，但是這樣又會造成一定數(shù)量的煤炭浪費(fèi)，所以在支架與輸送機(jī)有所改進(jìn)之后，端頭也在不斷更新之中，而真正能夠解決端頭放煤問題的措施有以下三點(diǎn)：第一是在對工作面進(jìn)行設(shè)計(jì)時，一定要在條件允許的情況下，加大生產(chǎn)巷道所具有的斷面尺寸，并且要將輸送機(jī)的機(jī)尾以及機(jī)頭都設(shè)置在該巷道中，盡量不要再使用過渡支架;第二是可以使用短機(jī)頭輸送機(jī)或是側(cè)卸式輸送機(jī)[5];第三是在選擇端頭支架時，可以盡量選擇具有高位放煤口的支架，這樣一來，就能實(shí)現(xiàn)端頭放頂煤技術(shù)。
　　4 結(jié)束語
　　總之，隨著煤炭開采技術(shù)的發(fā)展，綜采放頂煤借助其先進(jìn)的開采方法，呈現(xiàn)出了其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢，需要繼續(xù)加大該開采方法的應(yīng)用程度與應(yīng)用范圍，促進(jìn)煤炭開采效率的提升。