残煤资源放顶煤综采的工艺

摘要：通过对西安煤业公司残煤综采放顶煤的工艺研究，分析了残煤综采放顶煤的相关问题，提出了解决方案，探索总结了残煤综采放顶煤的优缺点和适用条件。

关键词：残存煤量；综采放顶煤；适用条件

一、前言

西安煤矿是前苏联援建的国内156项重点工程之一。该矿初步设计能力为90万t/a，原始地质储量7045.2万t，可采储量为5283.9万t。该矿在经历了半个世纪的开采后，表内资源储量已枯竭殆尽，其所剩余的保有储量已全部为残煤资源（原设计损失煤量和技术落后开采采区内的剩余的残煤），所以西安矿为了生存和发展积极开展，首先必须解决残煤资源查找量的问题，然后是需要解决残煤资源储量的安全开采问题。为此，西安矿积极开展了残煤资源的查找，经过十几年里的不懈努力，截止目前已累计查找出残煤资源2995万t，为保证矿井煤炭产量的持续稳定，延长矿井生产的服务年限奠定了良好的基础，为保持矿区的稳定及地方的税收做出了贡献。所以解决采煤资源的安全开采问题具有重要的现实意义。

二、综合机械化放顶煤的应用

西安矿自建成投产以来，相继采用的采煤方法为走向长壁倾斜分层下行全部陷落法、走向长壁倾斜分层上行水砂充填法、金属网假顶采煤法和单一长壁放顶煤法。

为了稳定煤炭产量，实现安全生产，按照集团公司部署，根据实际的残煤资源查找量，重组后的西安煤业公司积极改革采煤方法，积极研究可行性方案，确定引用综放法技术和设备开采残煤。

在集团公司和西安煤业公司充分论证的基础上，确定残煤综采的首采试采区为二区的12采。该区位于矿井第二生产水平，属下煤区间残留煤柱，共有6个回采工作面。首采工作面012011走向长240m，倾斜宽52m，工作面倾角3～10°。开采地质条件复杂，工作面局部过旧采迹，并有11条旧巷穿过开采范围。煤层瓦斯绝对涌出量为0.9m3/min，煤尘易爆炸，发火期为0.5～1.5个月。

（一）工作面设备选型及配套

采煤机MGD150—NW短壁采煤机一台。（2）前、后刮板输送机SDG630/180各一台。（3）基本支架ZF4000/16/28共33盘。（4）过渡支架ZFG4800/18/30一盘。

（二）工作面设备安装

（1）设备安装的准备工作

扩大开切眼断面。012011工作面的开切眼是使用矿工钢棚（梯形）支护的，净宽1900mm，净高2000㎜。安装综放支架的跨度需要6500mm，净高2200mm。经过对地质条件和煤质硬度的充分论证，确定扩大后的断面支护方式以木棚支护为主，以锚网支护为辅。先锚网后，效果特别好，给棚距离由设计的500mm加大到了800mm，经实践，完全满足了安装要求。（2）打上顺槽专用起吊口。在开切眼以外10m位置（其规格长×宽×高为10×4×3m），作为工作面设备安装前的设备组合场所，组合后进工作面。

（2）支架安装

在起吊口处组装支架后，利用工作面上下两口处的绞车，将支架拖至安装地点后，再用两台绞车进行转向，调整好位置，接通油路，将支架升起，支撑顶板。依次从零米往上的安装顺序逐架次进行。支架安装完毕后，要通过联接装置与前后运输机联接。

三、回采工艺

采煤机的工作方式：单向割煤。采煤机的进刀方式：无缺口斜切进刀。机组割煤。机组割煤时，先割顶刀，将伸缩梁伸出，而后割底刀、移架、推溜子，完成一个工作循环。每循环500～600mm。放煤步距：相邻两次放煤的间隔距离约为放煤高度的（0.15～0.2）倍；放煤方式：根据残煤赋存的特点，采用循环顺序多轮次放煤，将工作面支架依次按顺序排列编号，从第一架起放至最后一架结束。多轮顺序放煤的目的是通过小量多次放煤（通常每次放煤1/3），使顶部煤岩原始分界按照每次放出的煤量分段均匀下沉，提高顶煤的回收率，以减少煤的损失。

四、采煤机操作

（1）开机前，必须检查机组附近有无人员。必须置牵引手把位于零位，截割部离合器位于脱开位置。（2）先供水后开机，先停水后关机。（3）未遇特殊情况，不要使用紧急停车。（4）随时注意滚筒位置，并防止割顶梁或其它部位。（5）如低压表压差超过0.5MP必须更换精滤器，背压低于1.7MP，须更换粗滤芯。（6）较长时间停机或换班时，必须打开隔离开关，并把离合器手把脱开，牵引手把打在零位，断开水阀。

五、残煤复采综放工作面的管理

（一）巷道支护

残煤开采巷道支护主要是依靠锚网支护，其优势：（1）改善了巷道支护状况。锚杆支护是主动支护，它能及时加固围岩，利用其自身强度减少变形。（2）提高了巷道断面利用率。采用锚网支护，既能有效地控制巷道围岩变形又极少占用巷道有效空间，可提高巷道利用率10～17%。（3）有利于安全生产。由于锚网支护改变了巷道围岩的力学形态，防止巷道早期破坏和顶板早期离层，减少了巷道维护工作量，基本消除片帮冒顶现象，保证行人畅通，有利于快速安全地组织生产。（4）有利于预防自然发火和瓦斯管理。由于锚网支护避免了巷道掘进冒顶现象，从根本上消除了传统支架上方发火隐患和瓦斯积聚。（5）极大地减少了辅助运输工作量。采用锚网支护后，不需要往返运输大量的支护钢材及其它辅助材料，改善了工作环境，减轻了工人的劳动强度，减少了两道回棚工艺，加快了循环进度。（6）改善了工作面两口的支护状况，简化了工作面超前支护方式，确保工作面出口畅通。（7）降低了支护成本。是同等规格U 型钢的1/4，并且减少了劳动用工。回采过程中，锚杆至少可以回收2/3。

（二）防火

防火问题是残煤综采能否成功的关键。该矿原始煤层自然发火期短，只有1～3个月，残煤开采附近旧采迹，旧巷多，导致其发火期更短，一般为15～45天，有的只有10天左右。对这样的工作面，采取的措施是预防为主、综合治理、具体问题、具体分析、具体操作。

（1）开采技术措施。（1）保证足够的推进度，实践证明，残采工作面每月推进度在30m以上时，能有效地控制采空区发火。（2）老塘的煤要尽量放净，使自然发火的条件不复存在。

（2）预防性灌浆。西安煤业公司使用的灌浆材料通常是黄土，与水按1：10～1：7的比例制浆，实践证明，有以下优点：（1）来源广泛，成本低廉；（2）不含可燃或助燃成分；（3）通过绞绊和沉淀，粒度细小，1mm以下的细小颗粒所占比例高达90%以上，含砂量小，对注浆泵的磨损小；（4）注入后收缩量小；（5）制浆容易；（6）易于脱水，稳定性好。

（3）使用阻化剂防火。阻化剂也叫阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些无机盐类化合物，西安煤业公司经常使用的是氯化钙和水玻璃等。阻化剂是一种吸水性很强的无机盐类，这些盐类附着在煤粒表面上时，能吸收空气中的水分，在煤的表面形成水液膜，从而阻止煤氧接触，起到隔氧阻化作用；同时，这些吸水性很强的盐类，使煤体长期处于含水潮湿状态，水分蒸发时的吸热降温作用使煤体在低温氧化过程中的温度不能升高，也抑制了煤炭自热和自燃的发展。值得注意的是阻化剂必须和水在一起才能起到阻化作用，离开了水分，阻化剂就变成了催化剂。阻化剂的使用方式为喷洒阻化剂（10%～20%）、压注阻化剂（利用封水泵和水泥同时使用），也可以和黄泥浆一起使用。

几种防火方式同时使用，起到了事半功倍的效果，西安煤业公司近年来基本杜绝内因火灾事故，综合防火功不可没。

（三）瓦斯抽放

残煤开采的瓦斯含量具有很大的不确定性，且残煤开采主要集中在下煤层，故抽放方法都是本煤层抽放。本煤层抽放就是采用巷道法或钻孔法直接抽放开采煤层的瓦斯。按照抽放与采掘的时间关系，本煤层抽放可分为“预抽”和“边抽”两种方法。

（1）预抽本煤层瓦斯

巷道预抽。巷道预抽就是在采煤前事先掘出瓦斯巷道，然后，将巷道密闭，在密闭处接设管路进行抽放，直到采煤时为止。瓦斯涌出量大时使用。（2）钻孔预抽。这种方法由于钻孔贯穿煤层，钻孔与煤层的层理面成斜交，瓦斯很容易沿层理面流入钻孔，有利于提高抽放效果；此外，抽放工作是在掘进和采煤这之前进行的，所以能使生产过程中的瓦