柳泉礦薄煤層開采工藝研究.pdf

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1、98能源技術(shù)與管理2012年第6期doi：103969／j．issn1672—99432012．06．041柳泉礦薄煤層開采工藝研究劉東亮(華潤天能徐州煤電有限公司，江蘇徐州221ooo)[摘要]針對柳泉煤礦具體地質(zhì)條件，確定使用高檔普采工藝，運用UDEC數(shù)值模擬軟件，得出合理的工作面長度104m。并對工作面設備選型問題進行了分析探討，提出了柳泉煤礦薄煤層機械化開采的有效工藝方法。[關(guān)鍵詞]薄煤層；開采工藝；工作面長度；數(shù)值模擬；頂板控制[中圖分類號]TD35[文獻標識碼]B[文章編號]1672．9943(201

2、2)06_O098_O3于1-3m時，受限于工作面控頂區(qū)及兩巷空間較0引言小，不利于操作和行人，工作面的長度不宜過大。薄煤層在我國分布較廣，可采儲量約占全國(2)煤層傾角。一般情況下，煤層傾角越大，煤炭總儲量的18％。有些地區(qū)的煤質(zhì)也比較好，其對工作面長度布置的影響也大。煤層傾角對工如果薄煤層不能得到及時合理開采，勢必造成資作面長度布置的影響主要體現(xiàn)為通過影響設備的源浪費、礦區(qū)服務年限縮短，將會影響礦區(qū)的可持穩(wěn)定性來制約工作面的長度。通常來說，近水平煤續(xù)發(fā)展_1。由于柳泉煤礦薄煤層地質(zhì)條件復雜、機層有利于增大工作

3、面長度，緩傾斜以上煤層則不械化開采難度大，且相鄰礦井還沒有類似的經(jīng)驗利于增大工作面長度。柳泉煤礦7煤層傾角5?？梢越梃b，因此，探索新的技術(shù)途徑，高效開發(fā)和15。，平均傾角9。，為防止滑落煤塊巖塊傷人，工作利用薄煤層資源已經(jīng)成為柳泉礦亟待解決的重點面長度不宜過大。問題，也是煤炭行業(yè)關(guān)注的重要問題之一。(3)地質(zhì)構(gòu)造。煤層中的斷層、褶曲、巖漿侵入等地質(zhì)構(gòu)造對工作面長度的設置有重要影響。1試驗工作面概況從7煤層的工作面布置設計來看，一般依據(jù)較大以柳泉煤礦7薄煤層為試點，該礦7煤賦存型的斷層或褶曲軸來劃分工作面邊界，其從

4、客觀較穩(wěn)定，屬區(qū)段較穩(wěn)定可采煤層，煤層厚度0．5上限制了工作面的長度。由于小型斷層易干擾工1．5m，平均1．2m，結(jié)構(gòu)簡單；煤層傾角5?！?5。，作面的正規(guī)循環(huán)，降低工作面推進度，尤其對機組平均傾角90；此區(qū)域為低瓦斯區(qū)域。7煤煤層自燃采煤影響較大，因此在小型斷層發(fā)育的塊段布置發(fā)火傾向性鑒定為Ⅱ類自燃煤層；頂板為細砂巖，工作面時長度不宜過大。屬Ⅱ類頂板，厚3．63m，抗拉強度為0．77～1．65(4)瓦斯涌出量。瓦斯涌出量對工作面長度MPa，抗壓強度為15．620MPa；頂板平整度為較的影響主要是受礦井通風條件的

5、制約。瓦斯涌出平整。量小的煤層，工作面長度通常不受其通風條件的制約，而瓦斯涌出量大的煤層，通風風速是制約工2工作面合理長度確定作面長度的重要因素。柳泉煤礦7薄煤層開采區(qū)通過對采煤工作面長度的影響因素分析，結(jié)域為低瓦斯區(qū)域，因此，瓦斯涌出對工作面長度設合柳泉煤礦實際地質(zhì)條件，并通過UDEC數(shù)值模置的影響小。擬軟件對不同工作面長度下覆巖移動情況進行分2．1．2采煤技術(shù)因素析，最終確定了合理的工作面長度[2-3]。(1)回采工藝?；夭晒に噷ぷ髅骈L度的確2．1采煤工作面長度的影響因素定有著明顯的影響。相比爆破破煤，滾筒

6、采煤機和2．1．1煤層地質(zhì)因素刨煤機破煤進度快、效率高，為充分發(fā)揮采煤機械(1)煤層厚度。對于長壁工作面，在一次采全效能，相同條件下普采工作面長度宜大于炮采工厚的情況下，煤層厚度的變化是工作面長度的一作面。但工作面長度愈大，遇到地質(zhì)構(gòu)造變化的可個重要影響因素。當煤層厚度較小、工作面采高小能性也愈大，因此工作面長度不宜過大。2012年第6期劉東亮柳泉礦薄煤層開采工藝研究99(2)設備條件。工作面的長度加大，可相對減為確定工作面的合理長度，制定了6個模擬少采煤機端頭整修時間，提高采煤機開機率，并且方案，模擬工作面長度

7、為80m、90m、100m、110m、能提高采煤機工作的平均速度，有利于發(fā)揮采煤120m、130m。機的機械性能。但同時刮板輸送機的運量加大、運2．2．2數(shù)值模擬計算過程距加長，刮板鏈的受力強度加大，刮板輸送機的可建立整體數(shù)值模型原巖應力平衡計算一一靠性將降低，較易發(fā)生斷鏈等事故。而且工作面單次或分步開挖工作面應力平衡計算結(jié)果輸出體支架對頂板的支撐壓力隨工作面長度加大而增及后處理。大，且中部支柱的支撐壓力最大，給支柱回收帶來2．2_3數(shù)值模擬結(jié)果及分析很大困難。根據(jù)柳泉煤礦實際情況建立如圖1、2所示的(3)頂板控

8、制。頂板控制對工作面長度的影模型。響表現(xiàn)為采空區(qū)處理能力趕不上工作面回采的速【e+2】度，尤其是使用單體支架的普采工作面易出現(xiàn)這1．750種現(xiàn)象。因此，工作面長度的確定必須考慮采空區(qū)—1．250鞲戮辮黲糍瓣囂黲麟n750處理能力。傾角小時，采用分段同時回柱作業(yè)可提1lO．250高放頂能力；傾角大時，分段回柱作業(yè)就不夠安一#全。頂板穩(wěn)定時，要進行采煤回柱平行作業(yè)，而當．一0