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摘要:本文简述了复杂地质条件下应用综放技术开采在经济上是不合理的,生产负担过重,在安全上构成威胁。放顶煤综采既然是高效能技术,就应放在地质条件比较好、煤层比较稳定的大、长工作面,就应该在生产能力比较大、资源比较丰富、职工素质比较高、管理水平比较高的矿井,充分发挥其效能,获得好的经济效益。而瓦斯含量高、地质条件复杂、采放比比较小、矿井能力小的矿井使用综放开采只能是高投入低产出。
关键词:综采 放顶煤 开采技术 地质条件
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(c)-0000-00
1综采放顶煤技术产生
1.1找准高产高效的出路
综采放顶煤技术实现了采煤方法的变革。在设备选型上从中国的国情出发,通过引进、消化、吸收国外运输设备的先进技术,研制、试验、推广了大功率、大运量刮板输送机、转载机、胶带输送机,使运输能力适应了日产万吨的需要;在工作面布置上,采用倾斜长壁开采,布置大、长工作面,在生产工艺上靠放顶煤弥补了采煤机能力不匹配,利用支撑压力对顶煤变形、移动、破坏的规律,使顶煤通过放煤窗口直接放到输送机内,割煤与放煤在空间和时间利用上实现平行作业,进刀次数没有增加,工作面班产、日产水平却成倍提高。
1.2实现高产高效的目标
综采放顶煤技术的试验成功,使得工作面生产能力有了较大提高,实现了一矿一井一面一条生产线的“四一型”高产高效矿井在全国其它煤矿已经产生了比较好的经济效益。
1.3减少生产直接费用投入
综放直接费用降低主要反映在:一是巷道掘进费用,综放与分层开采比较巷道减少两条。二是回采费用降低。分层综采与综放面相比,不铺金属网吨煤降低成本2元。三是搬家费用减少,根据经验估算,少搬家一次(所包括的掘、扩切眼费用,收尾费用,部分设备材料配件补充费用,设备中修费用,租赁费用约200万元)吨煤成本降低1.05元。以上三项吨煤成本降低5元。
2 综采放顶煤技术存在的问题
综放技术之所以能给煤炭企业带来强烈的应用欲望,主要是产量高、效率高、成本低。但任何事物都有其两重性,对综放技术的应用要做一分为二的分析,在市场经济体制下,供求发生变化,煤炭产品严重滞销,供求比例严重失调,因此必须以市场为导向,以质量求生存,用发展的观点来分析综放技术,逐步完善综放技术,使其适应市场经济要求。
2.1资源采出率影响经济利益
放顶煤开采有些相关技术问题还有待于解决,顶煤和顶板在生产过程中的活动规律多变,还没有充分掌握,影响放煤效果和采出率的因素比较多,根据现在掌握的情况,可归纳为:1.生产技术因素：(1)初采因老顶未垮落,顶煤呈块状排列堵住放煤口,严重影响放煤。(2)收尾因超前18m铺顶网,故不能放煤。(3)机头、机尾各有三架不能放煤。(4)支架窗口间的脊背损失。2.地质变化因素：(1)综放面出现断层、皱曲、石包等地质构造影响放煤。(2)顶板破碎,煤壁片帮严重影响放煤。3．生产管理因素：(1)采高较低,放煤窗口坡度不够,影响放煤效果。（b)计量监测手段不可靠,影响放煤积极性的调动。（c)工艺管理影响放煤效果。
2.2煤炭质量影响销售和售价
综放开采是以放顶煤为主体,提高采出率为目标,而顶煤的可放性又以顶板活动中能够充分破碎为前提,有两种因素影响煤炭质量。一是顶板破碎煤矸混杂较多,矸石混在煤中被放出;二是操作不当、放煤工艺选择不完全适应地质条件的变化,放煤过程中发现矸石较多时,窗口不能及时关闭。这些人、机因素在实践中很难准确把握,造成毛煤质量不稳定,与分层工作面比较含矸率一般高出3%～5%。历年来出现过的煤质不稳定均是因为综放面所致。在煤炭市场疲软的情况下,煤炭生产企业要靠保市场、争用户,来保证企业的稳定发展。煤炭用户要挑供货单位、挑市场、压价格、追求优质廉价的原材料,任何一项煤炭质量指标不稳定,都将导致丢失市场,使用户对已收到的煤因煤质指标不符合要求强行压价或拒付,给煤炭企业造成巨大的经济损失。企业怎样才能生产出合格产品,如何进行加工才能满足市场要求,已成为煤炭企业面临的主要课题。综放开采能不能稳定煤炭质量,怎样才能稳定煤炭质量还需要做更深入的研究。
2.3粉尘问题
随着放顶煤技术的广泛应用,煤炭产量的大幅度提高,粉尘问题亦日趋突出,直接威胁着安全生产和职工的身体健康,综放面与普通综采工作面相比,一是增加放煤尘源。二是移架尘源。据观测在移架过程中的粉尘取决于顶板条件,在顶板破碎条件下,其粉尘量是稳定顶板的7倍,支架降柱卸载时在顶板破碎条件下其粉尘浓度为稳定顶板条件下的2～3倍。三是割煤尘源。采煤机割煤过程本身就是大的产尘源(前滚筒处高达1300mg/m3)。四是破碎机及各部转载点尘源,在普通喷雾时粉尘浓度高达200mg/m3。尽管采取一系列措施如在液压支架架间安装电液控制的喷雾装置,对破碎机进行密封性防尘等措施,作业过程中煤尘含量仍高于分层综采面。因此降尘问题相当严重,要彻底根治相当复杂。
2.4环保问题
根据多年来矸石资料分析统计,综放开采煤的含矸率为12%,如此大的矸石量从井下搬到地面,造成的问题直接影响经济效益,一是占地问题,二是运输费用增高。三是捡矸、洗选费用增加。四是环节事故增多。最重要的是矸石堆积造成的占地和环保问题,国家采取限制土地购买政策,控制土地占用,政府强制性对矸石堆积进行污染罚款,因此要超前认识并着手处理这一问题。
3 综放技术应用
3.1采放比较小的矿井
煤炭质量,有的高达25%,从矸石的块状分析,小于50mm占70%以上,分析矸石破碎机理,主要原因是煤顶和直接顶从煤壁到后窗口放煤经过67次反复支撑,顶煤直接顶同时破碎,打开窗口煤矸混杂,同时放出,这部分矸石粒度比较大,手工难以捡出,直接影響煤炭质量。经济效益。因采放比小,放煤过程为保煤质,见矸停放,放出量仅能达到50%,采出率过低,资源损失严重,高投入,低产出,直接影响经济效益。
3.2瓦斯含量高且难抽放的矿井或采区
综放工作面与分层工作面相比,瓦斯涌出量增大的原因有:一是开采强度大幅度增加,瓦斯涌出量增大;二是采空区浮煤增多,浮煤释放瓦斯量增大;三是煤壁空区、顶煤冒落区、裂隙区加大了瓦斯释放的自由面,造成瓦斯涌出量增大;四是减少了上分层巷的准备、安装过程,瓦斯得不到提前释放造成瓦斯释放集中,相对涌出增大。主要表现在上隅角、架顶、架间等位置出现瓦斯积聚。在瓦斯含量较高的矿井或采区使用综放开采技术,造成了瓦斯管理难度加大和安全生产很难保证等问题。
3.3地质条件复杂的矿井和采区
地质条件复杂,断层多,坡度大,煤层起伏变化大都限制综采放顶煤效能的发挥。这是因为综放设备吨位比较大,工作灵活性差,如遇断层、皱曲、坡度变化很难在较短时间内取得明显变化。由于经常片帮、漏顶和特殊地质构造,使放顶煤工作面很不正常。
关键词:综采 放顶煤 开采技术 地质条件
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(c)-0000-00
1综采放顶煤技术产生
1.1找准高产高效的出路
综采放顶煤技术实现了采煤方法的变革。在设备选型上从中国的国情出发,通过引进、消化、吸收国外运输设备的先进技术,研制、试验、推广了大功率、大运量刮板输送机、转载机、胶带输送机,使运输能力适应了日产万吨的需要;在工作面布置上,采用倾斜长壁开采,布置大、长工作面,在生产工艺上靠放顶煤弥补了采煤机能力不匹配,利用支撑压力对顶煤变形、移动、破坏的规律,使顶煤通过放煤窗口直接放到输送机内,割煤与放煤在空间和时间利用上实现平行作业,进刀次数没有增加,工作面班产、日产水平却成倍提高。
1.2实现高产高效的目标
综采放顶煤技术的试验成功,使得工作面生产能力有了较大提高,实现了一矿一井一面一条生产线的“四一型”高产高效矿井在全国其它煤矿已经产生了比较好的经济效益。
1.3减少生产直接费用投入
综放直接费用降低主要反映在:一是巷道掘进费用,综放与分层开采比较巷道减少两条。二是回采费用降低。分层综采与综放面相比,不铺金属网吨煤降低成本2元。三是搬家费用减少,根据经验估算,少搬家一次(所包括的掘、扩切眼费用,收尾费用,部分设备材料配件补充费用,设备中修费用,租赁费用约200万元)吨煤成本降低1.05元。以上三项吨煤成本降低5元。
2 综采放顶煤技术存在的问题
综放技术之所以能给煤炭企业带来强烈的应用欲望,主要是产量高、效率高、成本低。但任何事物都有其两重性,对综放技术的应用要做一分为二的分析,在市场经济体制下,供求发生变化,煤炭产品严重滞销,供求比例严重失调,因此必须以市场为导向,以质量求生存,用发展的观点来分析综放技术,逐步完善综放技术,使其适应市场经济要求。
2.1资源采出率影响经济利益
放顶煤开采有些相关技术问题还有待于解决,顶煤和顶板在生产过程中的活动规律多变,还没有充分掌握,影响放煤效果和采出率的因素比较多,根据现在掌握的情况,可归纳为:1.生产技术因素：(1)初采因老顶未垮落,顶煤呈块状排列堵住放煤口,严重影响放煤。(2)收尾因超前18m铺顶网,故不能放煤。(3)机头、机尾各有三架不能放煤。(4)支架窗口间的脊背损失。2.地质变化因素：(1)综放面出现断层、皱曲、石包等地质构造影响放煤。(2)顶板破碎,煤壁片帮严重影响放煤。3．生产管理因素：(1)采高较低,放煤窗口坡度不够,影响放煤效果。（b)计量监测手段不可靠,影响放煤积极性的调动。（c)工艺管理影响放煤效果。
2.2煤炭质量影响销售和售价
综放开采是以放顶煤为主体,提高采出率为目标,而顶煤的可放性又以顶板活动中能够充分破碎为前提,有两种因素影响煤炭质量。一是顶板破碎煤矸混杂较多,矸石混在煤中被放出;二是操作不当、放煤工艺选择不完全适应地质条件的变化,放煤过程中发现矸石较多时,窗口不能及时关闭。这些人、机因素在实践中很难准确把握,造成毛煤质量不稳定,与分层工作面比较含矸率一般高出3%～5%。历年来出现过的煤质不稳定均是因为综放面所致。在煤炭市场疲软的情况下,煤炭生产企业要靠保市场、争用户,来保证企业的稳定发展。煤炭用户要挑供货单位、挑市场、压价格、追求优质廉价的原材料,任何一项煤炭质量指标不稳定,都将导致丢失市场,使用户对已收到的煤因煤质指标不符合要求强行压价或拒付,给煤炭企业造成巨大的经济损失。企业怎样才能生产出合格产品,如何进行加工才能满足市场要求,已成为煤炭企业面临的主要课题。综放开采能不能稳定煤炭质量,怎样才能稳定煤炭质量还需要做更深入的研究。
2.3粉尘问题
随着放顶煤技术的广泛应用,煤炭产量的大幅度提高,粉尘问题亦日趋突出,直接威胁着安全生产和职工的身体健康,综放面与普通综采工作面相比,一是增加放煤尘源。二是移架尘源。据观测在移架过程中的粉尘取决于顶板条件,在顶板破碎条件下,其粉尘量是稳定顶板的7倍,支架降柱卸载时在顶板破碎条件下其粉尘浓度为稳定顶板条件下的2～3倍。三是割煤尘源。采煤机割煤过程本身就是大的产尘源(前滚筒处高达1300mg/m3)。四是破碎机及各部转载点尘源,在普通喷雾时粉尘浓度高达200mg/m3。尽管采取一系列措施如在液压支架架间安装电液控制的喷雾装置,对破碎机进行密封性防尘等措施,作业过程中煤尘含量仍高于分层综采面。因此降尘问题相当严重,要彻底根治相当复杂。
2.4环保问题
根据多年来矸石资料分析统计,综放开采煤的含矸率为12%,如此大的矸石量从井下搬到地面,造成的问题直接影响经济效益,一是占地问题,二是运输费用增高。三是捡矸、洗选费用增加。四是环节事故增多。最重要的是矸石堆积造成的占地和环保问题,国家采取限制土地购买政策,控制土地占用,政府强制性对矸石堆积进行污染罚款,因此要超前认识并着手处理这一问题。
3 综放技术应用
3.1采放比较小的矿井
煤炭质量,有的高达25%,从矸石的块状分析,小于50mm占70%以上,分析矸石破碎机理,主要原因是煤顶和直接顶从煤壁到后窗口放煤经过67次反复支撑,顶煤直接顶同时破碎,打开窗口煤矸混杂,同时放出,这部分矸石粒度比较大,手工难以捡出,直接影響煤炭质量。经济效益。因采放比小,放煤过程为保煤质,见矸停放,放出量仅能达到50%,采出率过低,资源损失严重,高投入,低产出,直接影响经济效益。
3.2瓦斯含量高且难抽放的矿井或采区
综放工作面与分层工作面相比,瓦斯涌出量增大的原因有:一是开采强度大幅度增加,瓦斯涌出量增大;二是采空区浮煤增多,浮煤释放瓦斯量增大;三是煤壁空区、顶煤冒落区、裂隙区加大了瓦斯释放的自由面,造成瓦斯涌出量增大;四是减少了上分层巷的准备、安装过程,瓦斯得不到提前释放造成瓦斯释放集中,相对涌出增大。主要表现在上隅角、架顶、架间等位置出现瓦斯积聚。在瓦斯含量较高的矿井或采区使用综放开采技术,造成了瓦斯管理难度加大和安全生产很难保证等问题。
3.3地质条件复杂的矿井和采区
地质条件复杂,断层多,坡度大,煤层起伏变化大都限制综采放顶煤效能的发挥。这是因为综放设备吨位比较大,工作灵活性差,如遇断层、皱曲、坡度变化很难在较短时间内取得明显变化。由于经常片帮、漏顶和特殊地质构造,使放顶煤工作面很不正常。