浅谈煤矿煤层赋存边角煤回采技术

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  [摘 要]小煤窑的滥采乱挖导致三角煤、边角煤增多,开采难度大,无法采用综采工作面布置进行开采。这些资源的回收问题将日益突出,采用连续采煤机采煤法是目前边角煤回采最理想的方法。
  [关键词]边角煤;回采工艺;连续采煤机
  中图分类号:X752 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)30-0379-01
  引言
  不规则边角块段、部分小型井田及不适合于布置长壁工作面开采的煤层和块段,一般沿用传统的房式、柱式和房柱式简单开采方法,其方法简单、工艺落后、安全性差、效率低、采空区内浮煤多等,特别是回收率低。采用履带行走式液压支架采煤工艺具有出煤快、机动性强、安全生产等优点,使不宜或无法布置长壁综采工作面的煤层块段得到合理开采和回收,提高资源回收率。
  1 边角煤常用的回采方法
  根据地质构造的影响和边界划分,将边角煤大致分为煤层边界区、工作面走向断层分割区、工作面倾向断层分割区和保护煤柱区等四类。
  (1)局部放顶煤法。在工作面过断层时,顶板常会出现三角煤块,随着支护设备的不断发展,其安全性能也不断提高,当顶板压力不大,支护强度能够满足安全生产要求时,就可以采用局部放顶煤法进行开采。
  (2)沿空留巷法。当采煤工作面遇到倾向断层落差较大,又不能平推硬过需要重开切眼,在顶板压力不大时,可以采用沿空留巷法开采。
  (3)倒拉溜子法。当采煤工作面长度超过一部溜子的运输长度,或者工作面出现断层用一部溜子运输比较困难时,可把原来的一部溜子改成两部溜子。
  (4)小工作面法。一般在煤层边界区布置工作面后,往往还会出现剩余较大面积区域可采,这时可以采用布置小工作面的方法来进行回采。
  (5)调采法。在开采边角煤块时,常常会出现与工作面存在一定的夹角,两顺槽不等长,这时的工作面开采,就需要进行调采。
  (6)卧底法。当采煤工作面出现底鼓不平或过断层时,而局部底板留下三角煤,为了提高这部分煤块的回采率,可以通过更换相应采高的支柱,在溜子后将底煤进行回收清理。
  2 边角煤开采巷道布置及支护形式
  2.1 回采巷道布置方式的选择
  根据支承压力的分布规律可知,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,即应力降低区。当工作面采过相当长时间后,这个应力降低区仍较稳定地存在。因此,将工作面两巷布置在该应力降低区内,防止掘进过程中采空区的积水、瓦斯、冒矸等进入沿空巷道,与两侧废巷平行布置并留5m的小煤柱,这样可利用小煤柱挡矸和防止采空区积水、瓦斯进入巷道,又可避开顶板压力的峰值。
  2.2 巷道支护方式的选择
  由于边角煤工作面煤岩受多次采动压力的影响,围岩已离层,因此仅仅采用锚杆一次支护并不能使“支架一围岩”系统达到力学平衡,且考虑到在一次支护后围岩必然产生一定的变形,以便继续释放能量。为此,待围岩变形和能量释放到一定程度后,再架设金属棚进行二次支护。这样内、外结合,支护对岩体的支撑和限制作用会比使用单一支护好得多。
  3 连续式采煤机的配套设备及用途
  连续式采煤机的配套设备有:工作面运输设备、顶板支护设备、辅助作业设备和工作面供电设备。这些设备与主机组成一套既适合于边角煤房柱式开采又适合于煤巷多头掘进的新型采掘设备。
  3.1 运输设备
  (1)半连续运输系统设备:主要由运煤梭车、给料破碎机、可伸缩式胶带输送机和井下铲车等组成。梭车跟在连采机后面,在采掘工作面内短距离往返运送煤炭;给料破碎机的作用是将运煤梭车转入的大块煤进行破碎,并均匀的将煤输入带式输送机;可伸缩胶带输送机的作用是将煤长距离输送到井下煤仓。
  (2)连续运输系统设备:由自移式刮板输送机或带式输送机串接组成。这些自移式运输机紧跟在破碎机后面承接煤炭,将连采机卸载到破碎机上破碎后的煤直接转运到可伸缩式胶带输送机上,形成连续运输,从而减少了因运煤车换车而造成的生产间断时间。
  3.2 支护设备
  支护设备主要有自行式锚杆钻机、手持式锚杆钻机、单体液压支柱、履带行走式液压支架。自行式锚杆钻机既可用于煤巷掘进,又可用于房柱式采煤中钻眼安装锚杆,为连续式采煤机提供一个安全的作业场所;手持锚杆机主要用于当巷道遇到断层或其他地质构造,需要对局部顶板及时进行支护时打眼并安装锚杆;履带行走式液压支架用于房柱式采煤中代替锚杆支护,配合连采机作业,在回收煤柱时将采煤工作面与采空区隔开。此外还有新式的机载锚杆钻机,设置在连续式采煤机截割滚筒的后面,截煤与钻眼、安装锚杆可同时作业,组成掘锚联合机组,简称掘锚一体机。
  3.3 辅助作业设备
  有自行式胶轮铲车、履带式挖沟机等。铲车用来清理巷道和连采机采后留下的浮煤,便于连采机安全顺利生产,还可以完成煤炭的装、卸和长距离转运、小型设备的搬运拖动;挖沟机用于在有积水的巷道挖排水沟。
  3.4 供电设备
  在连续式采煤机成套设备中,有连续式采煤机1台,装机功率为400~533kW;电缆梭车2~3台,每台装机功率45~110kW;锚杆钻机1台,装机功率为20~60kW;给料破碎机1台,装机功率为100~130kW。此外,还可设置挖沟机、履带自移式液压支架、单体支柱泵站等。全工作面总装机容量约为600~1000KVA。
  边角煤短壁机械化开采技术的推广应用,可以最大限度地回收不可再生的煤炭资源,保证矿井安全正常生产,延长矿井服务年限,不断提高煤炭企业经济效益,促进煤炭经济结构调整,对加强能源基地建设,保持煤炭工业的可持续发展有着极其重要的意义。
  参考文献
  [1] 陈光炎.中国采煤方法[M].中国矿业大学出版社,1991
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