放顶煤开采20世纪50年代始于欧洲。我国于1982年引进了这项技术,并结合我国煤矿实际情况,不断进行改进,有了较大的发展。
放顶煤开采实质就是在厚煤层中采用常规方法先采煤层底部厚度为2~3m的一个分层,利用矿山压力的作用,使支架上方的顶煤破碎成散状体,依靠重力通过支架放煤口回收顶煤。因此,放顶煤开采,顶煤的可放性是开采的关键问题。
放顶煤开采多种多样,各地根据各自的地质条件、队伍状况、人员素质及生产能力采用不同的放煤工艺。常见的放顶煤开采方法有综采放顶煤f简称综放)、厂型钢梁放顶煤f简称盯放)、滑移支架放顶煤f简称滑放)等等。
1 放顶煤开采的主要优点及存在问题
1.1 放顶煤开采的主要优点
(1)产量高。厚煤层回采能大幅度提高产量。
(2)成本低。厚煤层一次采全高,避免了分层开采,减少了成本的多次投入,成本占分层开采的30%。
(3)掘进率低。避免了分层开采,减少回采巷道的掘进量。
(4)有利于顶板管理。特剔是在頂板较破碎的煤层中开采,减少了冒顶事故。
除此之外,放顶煤开采还有效益高、安全性好、工人劳动强度低等优点,具有推广价值。
1.2 放顶煤开采存在的问题
(1)煤尘大。这是放顶煤开采面临的重大安全和健康问题。
(2)易自燃发火。因采空区遗留的破碎煤多,破碎煤体易自燃。
(3)采空区易造成瓦斯积聚。
(4)煤炭资源能否充分回收是放顶煤开采的关键。
2放顶煤开采的适用条件
(1)煤层厚度的选择。一般认为一次开采的煤层厚度:综放以6~lom为佳:放、悬放以4~5m为宜。顶煤厚度过小,易发生超前冒顶,增大含矸率:煤层太厚,破坏不充分,会降低回采率。煤层过厚应先开采顶分层,降低煤厚。开采顶分层时,铺好顶网,将顶板岩石与煤层隔开,防止放顶煤开采时将矸石和顶煤同时放出,增加含矸率。放顶煤开采的采放比:综放应在1:1.2~2之间:放、悬放应在1:1—1.5之间。
(2)煤层硬度的选择。顶煤的破碎主要是靠顶板岩层的压力,其次是支架的反复支撑作用,因此放顶煤开采时,其煤层硬度不宜过大.一般选择普氏系数在0.8—1.5之间。煤质过软,硬帮易抽顶,影响生产:煤质过硬,软帮侧顶煤不易冒落,回采率低,造成资源浪费。
开采过程中如煤魇变硬,可采取在机轨两巷提前向煤体打钻进行高压注水.对煤体进行软化,或在工作面硬帮向顶板超前打深孔眼进行深孔预裂爆破,再加上矿山压力的作用,使煤体充分冒落,提高回采率。
(3)煤层倾角的选择。放顶煤开采应尽量选择在煤层倾角小的煤层进行开采,近水平煤层最为适宜。在缓倾斜煤层中采用放顶煤开采时,煤层倾角不易过大。倾角在30以上的煤层中最好不布置放和悬放工作面。综放工作面的煤层倾角应在35以下,在倾角达到或超过35时,应选择适合大倾角开采的支架,并在开采过程中加强支架管理:否则支架的下滑、倾倒将会给开采造成困难,影响工作面正常生产.
(4)煤层结构。煤层中如有坚硬的夹矸会影响顶煤的放落,甚至会出现大块夹矸在放煤时堵住放煤口,因此,每一层夹矸厚度不宜超过0.3m,其普氏硬度系数应<3。
(5)直接顶应具有随顶煤下落的特性,其冒落高度不小于煤层厚度的1.0~2.0倍,老顶的悬露面积不宜过大,以免受冲击。
(6)地质构造。对地质破坏比较严重、构造复杂、断层较多及采用分层长壁开采较困难的地段和上下山煤柱等,使用放顶煤开采比使用其它方法能取得更好的效益。
(7)自燃发火、瓦斯及水文地质条件,对于自燃发火期短、瓦靳涌出量大以及水文地质条件特别复杂的煤层,要慎重选用放顶煤开采。要先调查清楚,并有相应措施后才能考虑采用放顶煤开采。
3 放顶煤开采中的注意事项
3.1 煤尘管理
放顶煤开采在放煤过程中煤尘生成量较大,威胁工人的安全和身体健康。因此,开采时应加强煤尘管理。在机道各转载点设洒水喷雾装置,出煤时洒水喷雾降尘;工作面各放煤口都设喷雾装置,放煤时必须喷雾降尘,减少煤尘生成;每天对工作面及两巷用水进行冲刷,防止煤尘堆积。
3.2 煤层的自燃发火
放顶煤开采不同于常规开采,它是在常规开采的基础上又增加了一个放煤工序,较常规开采推进速度减慢。因此放顶煤开采应选择不易发火煤层或发火期相对较长的煤层。
如开采发火期较短的易发火煤层,应做好防灭火准备工作。要加快推进度,每月推进度40m,使采空区能够在窒息带内,防止空区煤层自燃:开采前及开采过程中,加强向空区注水和喷洒阻化剂,进行降温矛口隔绝向空区供氧:采用由机道下回头向采空区注氮,隔绝向采空区供氧,确保采空区内窒息不发火。
3.3 瓦斯管理
由于放顶煤开采,煤层中的瓦斯伴随顶煤的冒落而增大,制约生产:因此,放顶煤开采要解决瓦斯的影响。
开采时加大配风量来稀释工作面及空区的瓦斯;在轧道煤层顶板掘1条顶板巷,作为排瓦斯尾巷,使工作面空区高顶的瓦斯由尾巷排出,防止上隅角瓦斯积聚;向煤层中打钻设抽放泵进行抽放瓦斯.减少瓦斯含量一
4 结论
放顶煤开采顶煤的可放性是关键。合理选择适宜的煤层,采取行之有效的措施,加强生产中的管理,可以提高经济效益,实现高产高效矿井的建设.放顶煤开采具有良好的发展前景