文章編1003-5923(2000)03-0002-02頂煤較薄煤層綜放開釆放煤工藝研究富強(qiáng)',吳健(1.煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所,北京100013;·2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū),北京100083摘要:通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)救煤工芑試驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室禹散元模擬,對(duì)頂煤較薄煤層合理放煤工藝參數(shù)進(jìn)行了研究,堤出選擇較小的放煤步距(0.6m)和單輪間隔放煤方式對(duì)提高煤炭回收聿,降低原煤含矸率有利。關(guān)鍵詞:綜放開采;放煤工藝;較薄頂煤中圖分類號(hào):TD8234+9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A退式綜放一次采全高,割煤高2.6m,放煤2.23m1引言采放比1:0.86,全部垮落法管理頂板如何提高回采率、降低含矸率、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效2.2放煤工藝試驗(yàn)是綜放開采成敗的關(guān)鍵。實(shí)踐證明,不同的放煤1998年6月進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放煤工藝試驗(yàn)。根據(jù)放工藝形式直接影響綜放開采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。然煤步距和方式的不同,共試驗(yàn)了一刀一放單輪、而,由于實(shí)際放煤生產(chǎn)的高度復(fù)雜性,現(xiàn)有放煤理刀一放單輪間隔、兩刀一放單輪順序、兩刀一放單論還不能很好地解釋放頂煤開采中遇到的許多實(shí)輪間隔、兩刀一放雙輪順序等五種放煤工藝形式際問題,尤其是針對(duì)頂煤較薄、低位支架放煤的實(shí)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作面煤厚、原煤及煤樣水分灰分際情況,傳統(tǒng)放煤橢球體理論不能充分考慮支架及和原煤含矸率的基礎(chǔ)上,運(yùn)用公式(1)進(jìn)行了工放煤口位態(tài)影響的弊端越來(lái)越明顯。因而,目前在作面回采率計(jì)算。實(shí)際生產(chǎn)中,許多重要放媒參數(shù)的選取基本上仍靠”=Q·(1-含矸率)·100原全水分經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定放煤工藝按工作面走向和傾向主要可分為兩(1-灰分二樣灰分)(類,即放煤步距和放煤方式。放煤步距是指沿工作面推進(jìn)方向兩次放煤的間距,放煤步距受采煤機(jī)割工作面回采率(%)=2×100%煤深度的限制,一般只能取截深整數(shù)倍,目前現(xiàn)場(chǎng)式中Q—扣除非工作面出煤后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量,t;采用的放煤步距主要有三種:一刀一放(0.6m)、二矸石、水、灰改正后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量,t;刀一放(1.2m)和三刀一放(1.8m)。放煤方式主C4—工作面實(shí)際動(dòng)用儲(chǔ)量,t。要是指相鄰支架放煤口的放煤順序和一次放出量不同放煤工藝回采率、原煤含矸率、工作面每目前應(yīng)用較為廣泛的主要有單輪順序放煤、單輪間推進(jìn)1m煤炭產(chǎn)量、支架純放煤時(shí)間以及工人熟練隔放煤和多輪順序放煤。程度如表1所示。2現(xiàn)場(chǎng)放煤工藝試驗(yàn)試驗(yàn)表明,針對(duì)該面頂煤較薄的實(shí)際情況,多輪放煤不僅在技術(shù)上較難控制,而且對(duì)提高產(chǎn)量、2.1煤層開采條件回采率和降低含矸率并沒有優(yōu)越性,因此是不適合淮南謝橋礦1121(3)綜放面回采13*層,煤的。由表1可見,間隔放煤較相應(yīng)的順序放煤有利厚45~6.0m,平均4.83m,傾角13°,普氏系數(shù)于提高煤炭資源回收率、降低原煤含矸率,其中兩f=0.35~1.0。直接頂為砂質(zhì)頁(yè)巖、泥巖,厚5~刀一放的單輪間隔較單輪順序提高回采率6m,易冒落。老頂為細(xì)砂巖,厚度不小于5m。工9作面走向長(zhǎng)1650m,傾斜長(zhǎng)150m,采用走向長(zhǎng)壁后率H中國(guó)煤化工一刀一放的提高回采CNMHG另外從矸石、水、基金項(xiàng)目:本文由國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目《厚煤層全高開采方法基礎(chǔ)研究》資助(項(xiàng)目編號(hào):59734090)2·2000.№3礦山壓力與頂板管理表11121(3)面各種放煤形式效果對(duì)照放”0.6m放煤步距頂煤回收率最高,較最低的“三工藝回采原媒冷作面每矸石水灰支架純放刀一放”1.8m放煤步距頂煤絕對(duì)純煤回收率提高形式矸率原媒產(chǎn)量米產(chǎn)量媒操作時(shí)熱練15.7%,相對(duì)純煤回收率提高24.72%。由此可見,程度兩刀一放采用較小放煤步距是合理的。單輪順序|70.7021.16|114662.9264.6好兩刀一1表2采放比1:1不同放煤步距頂煤回收率計(jì)算結(jié)果單輪間隔80.211.517165757380較好放煤步距/m0.61.8單輪順序86.3012501182.94809.1351.4好頂煤絕對(duì)純煤回收率/%8.977443.2頂煤相對(duì)純煤回收率/%836975.5058.97單輪間隔9.0110.001204848439523較好兩刀二放1210|17318546654840—般灰改正后工作面每推進(jìn)1m平均原煤產(chǎn)量上看,間隔放煤較相應(yīng)的順序放煤更有利于提高煤炭產(chǎn)量(a)L=0.6m雖然順序放煤工人操作更為熟練,但兩者相差不大,且在實(shí)際生產(chǎn)中總的放煤速度受機(jī)電設(shè)備因素和其它人為因素影響更為嚴(yán)重,所以研究認(rèn)為單輪(b)L=12m間隔放煤方式更為合理。結(jié)合回采率與含矸率考慮,試驗(yàn)結(jié)果表明一刀一放的放煤步距最佳。本研究還在大雁二礦30(I)綜放面進(jìn)行同樣的試驗(yàn),結(jié)論相同(c)L=.8m3實(shí)驗(yàn)室離散元模擬圖1不同放煤步距(L)頂煤損失狀況3.1放煤步距3.2放煤方式般認(rèn)為,離散單元法最早是由 Cundall p.A由于沿工作面方向低位支架的放煤口實(shí)際上于1971年提出的一種不連續(xù)體數(shù)值計(jì)算方法。是連續(xù)的,不存在傳統(tǒng)意義上的脊背殘留。本文分該法適用于研究節(jié)理系統(tǒng)或離散顆粒組合體在準(zhǔn)別對(duì)頂煤厚度與支架寬度之比H/D=1、H/D=2靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下的變形過(guò)程(相當(dāng)于頂煤高分別為1.5m和3.0m)情況下的放本文采用圓形單元的離散單元法,充分利用了煤方式進(jìn)行了研究。研究中分別按單輪順序、單輪其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,計(jì)算速度快,計(jì)算容量大以及實(shí)間隔以及雙輪順序放煤等方式進(jìn)行了模擬計(jì)算,部際模擬過(guò)程中流動(dòng)性好、不易成拱等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合最分計(jì)算結(jié)果如表3、圖2、3、4所示。研究表明,在新的CAD技術(shù),按見矸關(guān)門原則以純煤放出量為放煤口相連的情況下,釆用間隔放煤方式是合理依據(jù)對(duì)頂煤較薄(采放比1:1,相當(dāng)于4.5m左右的。順序放煤受鄰架的影響嚴(yán)重,放煤量不規(guī)則,煤厚)煤層綜放開采放煤工藝進(jìn)行了研究。且實(shí)際回收率也低于間隔放煤。雖然雙輪放煤從理根據(jù)模擬結(jié)果,本文首先按放煤步距0.6m,論上仍能取得略高的回收率,由于頂煤較薄,考慮1.2m,1.8m(分別相當(dāng)于“一刀一放”、“兩刀到實(shí)際的可操作性,對(duì)于HD<2的情況本文不推放”和“三刀一放”)對(duì)頂煤絕對(duì)純煤回收率和頂薦采用雙輪放煤。由此可見,實(shí)驗(yàn)室離散元模擬與煤相對(duì)純煤回收率進(jìn)行了計(jì)算。這里的頂煤絕對(duì)純現(xiàn)場(chǎng)放煤工藝試驗(yàn)的結(jié)果是一致的煤回收率是指在支架推進(jìn)范圍內(nèi)頂煤放出量占模型總煤量的百分比;頂煤相對(duì)純煤回收率是指在支架推進(jìn)范圍內(nèi)頂煤放出量占該范圍內(nèi)模型頂煤總量的百分比。兩者對(duì)照有助于消除頂煤超前或滯后冒落造成的誤差。不同放煤步距的頂煤損失分布如TH中國(guó)煤化工CNMHG圖1所示。頂煤回收率的計(jì)算結(jié)果見表2。計(jì)算結(jié)=∠半花胭?gòu)d雙煤模擬結(jié)果果表明,在頂煤較薄采放比1:1情況下,“一刀一(下轉(zhuǎn)第6頁(yè))礦山壓力與頂板管理2000.N3·3·口上那一中(2)相似材料模擬試驗(yàn)得出,822工作面的初次來(lái)壓步距為28m,周期來(lái)壓步距為11m。應(yīng)力升高區(qū)范圍為工作面前方30m。(3)通過(guò)對(duì)822工作面進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),得出工作面頂板的初次來(lái)壓步距為26m左右,周期來(lái)壓步距為10~14m。頂板先從工作面采面推進(jìn)距離/m上部來(lái)壓,然后是中部來(lái)壓,最后在工作面下部來(lái)壓。工作面頂板的周期來(lái)壓系數(shù)為1.46。與相似材圖7工作面頂?shù)装逡平壳€圖料模型模擬試驗(yàn)的結(jié)果基本吻合。(4)觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,822單體面的初撐力平均只有34.5kN,但通過(guò)工作面的及時(shí)補(bǔ)液整改,初撐狀態(tài)有了較大的改觀。補(bǔ)撐后,其補(bǔ)撐力在60kN以上的達(dá)65%以上。末阻力平均只有72kN,總的來(lái)說(shuō),支柱沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。從這一點(diǎn)說(shuō)明工作面的控頂設(shè)計(jì)是合理的,而且根據(jù)支柱工作的面推進(jìn)距高情況,工作面的柱距還可以適當(dāng)加大。圖8工作面末阻力變化曲線圖柱距0.5m,三、四排控頂,最小控頂距3.6m,最作者簡(jiǎn)介:周增強(qiáng)(1964-),1988年畢業(yè)于淮南礦院地質(zhì)泉程師?，F(xiàn)任耬礦生產(chǎn)技術(shù)科副科長(zhǎng),發(fā)表文拿多篇。大控頂距4.8m,放頂步距1.2m。1.2m鉸接頂梁與Dz17-25/100型單體柱配套使用,頂梁與支柱配合是柱前0.8m,柱后0.4m;支柱初撐力為(收稿日期:2000-04-25;責(zé)任編輯:尤里)63kN(上接第3頁(yè))現(xiàn)場(chǎng)放煤工藝試驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室離散元模擬均表明,頂煤較薄(采放比1:1左右)煤層采用低位放煤口支架綜放開采時(shí),選擇較小的放煤步距(如刀一放的0.6m)和單輪間隔放煤方式對(duì)提高煤炭回收率、降低原煤含矸率是有利的。圖3H/D=2單輪間隔放完奇數(shù)架后散煤狀態(tài)參考文獻(xiàn):1]吳健.我國(guó)綜放開采技術(shù)15年回顧[J]中國(guó)煤炭,199[2]王泳嘉,邢紀(jì)波.離散單元法及其在巖土工程中的應(yīng)用[M]沈陽(yáng):東北工學(xué)院出版社,1991[3]富強(qiáng)。長(zhǎng)壁綜放開采松散頂煤落放規(guī)律研究[D]·北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū),1999圖4H/D=2雙輪順序放完一輪后散煤埼落狀態(tài)表3頂煤絕對(duì)純煤回收率的計(jì)算結(jié)果作者簡(jiǎn)介:富強(qiáng)(1971-),男,博士。2000年4月畢業(yè)于中國(guó)礦放煤方式單輪順序單輪間隔雙輪順序業(yè)大學(xué)北京校區(qū)。主要從事教頂煤開采與礦山壓力及其控制方面的7.55%59.64%訃0公E60.16%63.43%63.80%中國(guó)煤化工CNMHG4結(jié)束語(yǔ)(收稿日期:2000-04-11;責(zé)任編輯:曉南)2000.N3礦山壓力與頂板管理