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3504工作面 3408工作面 3405工作面 3701工作面
Q ( m3 /m in)
0. 05 0. 09 0. 12 0. 13
q ( t) 220. 4 348. 3 472. 0 379. 1
表 1 工作面瓦斯含量统计表
R
B
K
( m3 / t)
(m)
1
1. 75
15
工作面相比, 综放工作尘源除了采煤机切 割外, 放煤口 上是一个主要产尘源; 移支架时洒落的煤 粉也较多, 是 第三产尘源。在 降尘措 施方面, 采煤 机降尘 仍采 用传 统的内外喷雾系统, 放煤口使用多喷嘴、支 架联动的喷 雾系统, 架间则采用喷水幕雾截尘, 但仍不 能满足放顶 煤工作面的要求。目前我国综放工作面综 合防尘技术 取得了较 大进 展, 例如: 厚 煤层 注 水抑 制 粉尘 产 生技 术, 采煤机高压喷雾及各转载点的喷雾, 取 得了较好的 防尘效果, 但与国际水平相比, 我国综放工 作面防尘技 术及效果的差 距都很 大, 无论 是喷 雾降尘 技术 还是注 水技术, 都不能达到国家安全技术有关规定要求。
图 1 巷道 布置示意图
2 综放工作面绝对瓦斯量增加
高瓦斯煤层分 层开 采时瓦 斯释 放不均 匀, 回 采第
* 收稿日期: 2011 - 01- 24 作者简介: 宋宝富 ( 1962 - ), 男, 汉族, 2010 年毕业 于黑龙 江科技
学院采矿工程专业, 本科学历, 工程师, 现从事黑 龙江龙煤 集团公司 鹤岗分公司职工大学安全技术培训工作。
A
( 1- C ) Q 标高
(m)
C
( m 3 /m in) ( m )
450
0. 0667 205. 7143 - 84
1
1. 75
15
430
0. 0698
324
- 103
1
1. 75
15
280
0. 1071 421. 4634 - 110
1
1. 75
15
350. 4 0. 0856 346. 6667 - 157
3 粉尘的严重超标
采煤工作面空气中粉尘含量及产尘率 取决于煤的 特性、破煤方法、工作面 产量、风 速大 小以及 降尘 措施 的有效性 等。挤压 破碎 的煤 (爆 破或 切 割 ) 产尘 量较 多。实测表明, 采用低位放煤支架时, 放煤 产尘率一般 要低于截割产 尘率。采 取相当 的防 尘措施 后, 工 作面 平均产尘率低于一般综采工作面。产量不 高的综放工 作面, 采取适当降尘措施后, 工作面风流中 的粉尘含量 不高。但综放工作面的产量往往成倍地高 于普通综采 工作面, 产尘量 成倍增 加, 瓦斯 也明 显增加, 为了 冲淡 瓦斯, 风量风速 一般较 大, 致使 煤尘 飞扬, 尤 其是 高位 放煤工作面, 主 风流中 粉尘 激增, 尤 其在干 燥、难 注水 煤层的综放工 作面, 粉尘含 量严重 超标。与 一般 综采
由于综放支 架结 构本 身所 决定, B 区平 均风 速是 A 区的 80% , C区平均风 速仅是 A 区的 70% 。而 B、C 区分别是断裂 煤壁、放 落煤炭 及采 空区遗 煤瓦 斯涌出 之地点, 这样就形成了低风速与高瓦斯量 对应区域, 很 易形成局部瓦斯深度超限。顶板较稳定或 易冒落直接 顶板厚度较薄 的综放 工作 面初采 时, 采空 区上 部有可 能留有巨大未冒落空穴, 上部顶板突然断 落时, 空穴中 留有的瓦斯将 在很短 的时 间内挤 入工作 面及 回风巷, 引发瓦斯爆炸事故。如图 2所示。
4 结束语
尽管综采放顶煤工作面开采技术在我 国已取得了 长足发展, 但制 约其发 展的 因素还 很多, 如: 回收 率和 含矸率的矛盾; 高产量 和高 瓦斯、高 煤尘 的矛盾; 设备 和生产系统 能力 ( 尤 其老 矿 ) 不配 套、管理 水平 低等, 都妨碍工作面 生产能 力的 提高, 因 此必须 努力 突破这 些技术难关, 使 综采放 顶煤 工作面 向高 产、高效 率、高 效益、高安全的方向发展。
埋深
(m) 130 147 153 202
w ( m3 / t)2. 10 2来自 15 2. 16 2. 29
由历年 回采工 作面瓦斯 含量数 据回归分 析可知, 瓦斯涌出量随 着埋深 增加成 正相 关关系, 瓦斯含 量梯 度为 0. 0027m3 / ( t m ) , 回归 标 高 取 正数, 如 图 1 所 示。
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的方法。以兴安 煤矿综 一为例, 巷道 布置采 用三 进一 回, 对排除上隅 角瓦斯, 缓解支 架上 方瓦斯 积聚, 分流 由采空区突然涌入工作面的瓦斯都有 十分有效的。采 用远煤壁打眼爆破 松动法, 超 前工 作面 30~ 40m 预爆 破, 对顶煤起到预裂和破碎作用, 又一次把 瓦斯缓慢释 放出来。同时采用局扇抽排尾上上隅 角瓦斯。经测工 作面在放煤时瓦斯浓度保持在 0. 6% 以下。
图 1 埋藏深度与瓦斯赋存含量关系示意图
2. 2 预测未采区域瓦斯涌出量 表 2 预测瓦斯涌出量与底板标高关系
底板标高 ( m )
50 100 150 200 250
瓦斯涌出量预测 ( m3 / t) 0. 0412 0. 0862 0. 1312 0. 1762 0. 2212
根据各 区块所得 线性回 归方程, 得到各区 未知区 域预测瓦斯涌出量值。井田内瓦斯涌出量 与煤层埋深
图 2 综放采场瓦斯涌出在空间分布
综放采场瓦 斯涌 出在空 间分 布理 论和 实践 都表 明, 综放采场瓦斯涌出在时间和空间上都 是不均衡的。 即在放煤及移架时瓦斯涌出量较其它生产 工序大幅度 增加, 因为随着顶煤的放出, 煤体破碎范围 及由此所释 放的瓦斯量均 会增大。 根据兴 安矿 18 层工 作面 的实 测结果, 放煤和移架时, 采场的瓦斯涌出一 般较其它工 序大 2~ 5倍。预先 抽放 瓦斯仍 然是治 理瓦 斯最 有效
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放顶煤开采存在的问题
宋宝富
( 黑龙江龙煤股份有限公司鹤岗分公司职工大学, 黑龙江 鹤岗 154100 )
摘 要 该文分析了综采放顶煤开采存在的采出率不高、含矸率增加、绝对瓦斯涌出量增加、空气中的粉尘浓度增加等问题。并提出一些解决 方法。 关键词 综放开采 采出率 瓦斯涌出量 粉尘 防治措施 中图分类号 TD 823. 4+ 9 文献标识码 A
综合机械化放顶煤开采是厚及特厚煤 层的采煤方 法, 目前在我国 应用 日益广 泛。放顶 煤开采 成倍 地提 高了工作面的 产量, 但 也给工 作面 增加了 一些新 的问 题, 如采出率不高, 含矸率增加, 绝对瓦斯 涌出量增加, 空气中的粉尘浓度增加等。
1 综放开采的采出率不高及含矸率增加
综放工作面的 煤炭 损失大 体可 分成三 部分: 放煤 工艺造成的损 失约占 工作面 损失 的一半 或稍 多; 设备 条件限制 (工作 面两端 不放 煤 ) 引起 的损 失占 1 /4; 工 作面设计参数受 限或 不合理 引起 的损 失占 1 /4左右。 提高工作面采出率应从三方面问题着 手, 即: 加强放煤 理论研究和改善放煤工艺方法, 以降低放 煤工艺损失; 改善工作面设备及配套方案, 减少工作面 两端损失; 完 善工作面设计, 减少 设计参 数不合 理引 起的 损失。例 如: 鹤岗兴安煤矿为了提高采区采出率, 巷 道布置采用 三进一回 (如图 1)。 两条 工艺巷 沿顶 板掘 进, 采 用远 煤壁打眼爆破松动 法, 超前工 作面 煤壁 30~ 40m 预爆 破, 对顶煤起到预裂和破碎作用, 待开采时 又能利用采 动引起的超前 支撑 压力二 次破 碎顶煤。实 践表 明, 顶 煤回收率可达 80% 以上, 含矸率明显下降。
[ 1] 杨起, 韩德馨. 中国 煤田地 质学 ( 上下 册 ) . 北 京: 煤 炭工 业出版 社, 1980. [ 2] 矿井瓦斯等级鉴定规范 AQ 1025- 2006, 国 家安全生 产监督管 理总局, 2006. [ 3] 山东省滕县煤田 (南部 )郭庄煤矿生产 矿井地质报 告 , 山东省 煤田地质局第一勘探队, 2008.
一分层时, 下部 未采动 煤中及 邻近 层中的 瓦斯 从采空 区大量涌入正开采的第一分层工作面 回风流中。放顶 煤开采实现了 煤层全 厚一 次采出, 本层煤 中瓦 斯释放 均匀, 相对 瓦斯 涌 出量 比 第一 分 层开 采 时明 显 减少。 但综放工作面的产量 一般是 明显高 于 ( 往往是 1倍至 数倍 )分层开采, 回风 流中 瓦斯含 量在 相同的 条件下, 其采场瓦斯涌 出量比 普通 综采大 幅度增 长, 综 放开采 时液压支架后 方及上 方没 有风流 运动, 并 存有 大量有 良好释放瓦斯条件的松散煤。释放出的瓦 斯一部分停 留在支架上方 (包 括放煤口 ), 一部分 逐渐积聚 在工作 面上隅角, 给发生瓦 斯事故 留下隐患。 例如兴安 矿 18 层三区三段综 放工作 面, 工作 面及 其回风 道瓦 斯浓度 经常超过 1% , 在顶煤大面积垮落时, 最大达 5% 。
有良好的正相关关系, 随着煤层埋深的增 加, 瓦斯涌出 量增大。预测关系见表 2。
3 结论
郭庄煤矿矿井 瓦斯 主要来 源于 煤层, 且 随埋 深增 加含量略 微增大。 煤层 赋存 于 瓦斯 风氧 化带 ( CO2 N2 带 )之中, 瓦斯含量很低, 涌出 形式正常。 煤矿井田 范围内断层、褶 曲等构 造带以 及炮 眼内瓦 斯浓 度也较 低, 无涌出异常 情况 发生。通过 实践 证明采 用线 性回 归法对瓦斯含 量进行 预测, 可 以满 足矿井 安全 生产的 要求, 值得矿井推广使用。 参考文献: