关于煤柱回收利用技术的分析

摘要: 本对煤柱的回收利用技术进行了分析介绍，供大家参考借鉴。

关键词：煤柱；回收利用技术；分析

Abstract: This paper do the analysis introduction of the coal pillar recycling technology for all to draw.Keywords: coal pillar; recycling technology; analysis

中图分类号：P618.11文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

随着我们国家乃至整个世界经济技术的不断发展，能源问题逐渐成为了现今环境下最亟待解决的问题，在这样一种现实的状况之下，如何良好的开发利用以及保护有限的资源就成为了我们国家的重要课题，具有非常重要的战略意义、显著的经济效益和突出的社会效益。正是因为这样，各个煤炭在进行生产和经营的过程当中才将珍惜资源和提高资源回收利用率作为了企业的一项生产经营方针。这样一项生产经营方针的确立，不仅仅使得煤炭企业在管理上更加的从严从细，也使得资源的回收利用和开发利用水平不断增高，因此，在现实环境下是值得我们进一步的探索和开拓的。过去由于我国煤炭经济处于非景气周期,煤炭的价格非常低廉,每吨煤只能卖到20元左右，且采煤方法落后,如果要回收煤柱,则要购买支架及其他设备来支护顶板,这就增加了吨煤成本,甚至回收煤柱还入不敷出。因此,很多煤炭企业不收煤柱。这不但造成了当地环境的污染，还降低了煤炭资回收率,同时给国家宝贵资源造成巨大浪费。因此对煤柱的回收是目前急需解决的问题。

1 柱式体系采煤法与煤柱回收方法

1.1 柱式体系采煤法概述

柱式体系采煤法的实质是在煤层内开掘一系列宽为5～7m的煤房,煤房间用联络巷相连,形成近似于长条形或块状的煤柱,煤柱宽度由数米至二十多米不等。柱式体系采煤法有房式、房柱式和巷柱式等3种类型,适合于藕节状、鸡窝状及各种厚煤带、煤包等形状不规则煤层的开采。与壁式采煤法相比,柱式体系采煤法由于工作面较短,并且两边由煤柱(一般为压薄带)支撑,回采后矿山压力的显现不明显,顶板管理相对简单。

1.2 国外煤柱回收方法

房柱式开采的关键技术是煤柱回收技术,国外多年的开采实践已取得若干成熟经验,建立了以煤柱回收为其特色的诸多回采工艺,如劈柱式、外进式、圣诞树式、开端式等等,目前常用以下煤柱回收方式。

1.2.1 开端式

先在待回煤柱内沿采空区一侧采出一条带煤(这一条带煤的宽度是由矿井的实际条件和所使用设备的类型来决定的)。截割后的顶板按通常方式支护,并且要在邻近采空区侧用木支柱、木垛或液压支柱加强支护。待一条带煤采完后,可以在远处撤掉沿采空区边缘的支柱以使顶板冒落,防止顶板悬顶而形成的较高压力移至煤柱未采的部分。这种方法一般是在煤柱相邻两侧交替采煤。

1.2.2 袋翼式

使用连续采煤机时,煤柱回收最好采用这种方式。这种方式是在煤柱中采出一条通道,在巷道和采空区中间留下一条窄煤翼,这条通道叫做煤柱中的袋。通道的顶板是用锚杆支护的。当穿过窄煤柱的通路完全打通时,连续采煤机斜过来对着留下的侧翼煤柱采煤,不再支护,边采边退出通路,然后顶板自然垮落。侧翼煤柱宽度的设计,以使连续采煤机的司机在采侧翼煤柱时不超出通路顶板支护的保护为原则,即斜切进刀的长度不大于滚筒到司机座的距离,斜长一般约6～7m。为了保证安全,首先在待回煤柱靠近采空区的边缘,即在房及联络巷尽端,打上一排支柱或丛柱,以分隔采空区。当连续采煤机采通路时,在通道口一侧应打上一排柱子,防止通道口顶板冒落。在采侧翼时,在侧翼口近采空区一侧也同样打上一排柱,待采完一刀后,再远距离回出,使顶板冒落,依此逐刀进行回收。

2.让压煤柱方式下的煤柱回收

2.1 让压煤柱的作用

让压煤柱是指在工作面后方留下不采的小煤柱。它是一个可破坏的煤柱,在工作面推进的过程中,因顶板对小煤柱的作用力已经超过其最大强度而使它处于破坏阶段。但破坏并不是指压垮,煤柱可保留一定的残余强度而保持稳定。在煤柱回收过程中,让压煤柱的留设使得煤柱回收的危险减小了,其作用主要有以下三个方面:

2.1.1 由于在煤柱回收过程中 ,顶板的运动更具有不确定性和不稳定性,因此,留下的让压煤柱可以观测顶板的位移量、矿山压力的大小等。

2.1.2 减小了基本顶的回转或者延缓基本顶的回转,避免采场超前煤柱因受剪力太大而发生破坏,保证采场的安全。

2.1.3 起到暂时支撑顶板的作用,为支架的移设留出一定的时间。

2.2 采场的支护

2.2.1 支架选型的原则和基本要求

首先支架应该具有适当的高度,其次要保证支架具有足够的支护强度及初撑力,再次要求支架应具有较强的承受水平推力及侧向力的能力。由于煤柱不能承受太大的水平力,所以要求支架应具有较强的承受水平推力及侧向力的能力。当煤层倾角较大时,还应加强支架的横向防倒防滑能力,以保证综放工作面正常生产。

2.2.2 采场支护方式

在煤柱回收过程中,采场及采场超前煤柱四周都为自由空间,使得采场超前煤柱的受力状态几乎成为了单向受压,一旦煤柱受力超过其抗压强度就会破坏。同时,还要避免老顶的回转,使老顶处于更高的位态。否则煤柱会被剪坏。因为受采动影响的超前煤柱有提前破坏的可能,因此必须加强超前支护。

2.3 煤柱回收方法

2.3.1 采用深孔爆破落煤

在目前采用炮采的工作面中,爆破落煤过程中的打眼一般在煤壁上且与煤壁的水平夹角为500～800,炮眼深度按每次的进度不同而不同。炮眼布置采用单排眼、双排眼和三排眼。另一种方法是深孔爆破采煤法,深孔爆破采煤法原来是由上(下)平巷,平行采面煤壁钻出的一个或一组与采面长度相等的深孔,实现一次起爆落煤的一种方法。平巷实施钻爆工序以及采用配套的运输设备。煤柱回收同样可以采用深孔爆破,在每个煤柱的上(下)平巷内打眼、装药和爆破。降低了工人在工作面打眼的危险性。为保证钻孔的方位,钻眼靠调用定向导轨的轻型钻机钻孔。采用尼龙绳导引药包和爆索,并由上平巷引至下平巷(或由下平巷引至上平巷),在煤柱回收过程中则由煤柱的一侧引至另一侧。通过导爆索将爆轰波向炮孔深处传导,在瞬间完成整个采面深孔的爆破过程。为了保证钻眼效果,尽可能地减少终孔偏差,孔深一般控制在20～30m之间。深孔爆破技术与一般炮采工艺爆破技术的差别在于炮孔深度不同。传统炮采工艺其炮孔长度一般小于2m,即使井巷工程掘进中,深孔也不超过4m,即使如此,爆破实践证明,在浅孔爆破中(2～4m)由于不偶合装药而产生管道效应,因此,解决管道效应是深孔爆破技术的难点之一;其次,选择适于回采作业条件的钻孔机具是实现深孔爆破的前提;最后确定合理优化的爆破参数是提高深孔爆破经济效益的重要因素。

2.3.2 克服管道效应

深孔爆破由于药卷与炮眼孔壁间存有间隙,当其装药长度大于一定值时,常常会发生爆轰的中断或爆轰转变燃烧的现象,这种现象称为管道效应。由于这种现象的存在,常使爆药传爆到一定距离后,爆轰中止或爆轰不稳定,致使不能充分利用炸药爆炸能量来破碎岩石(或煤层),降低爆破效果。同时,未爆的残药还能带来其它危害,成为引发事故的潜在危险。管道效应是普遍存在的,为克服管道效应,目前采用改进炸药包装药,增大装药直径、加阻塞圈和研制新型炸药等方法。但这些措施对于采用20m或者更长的的深孔来说很难施工,且不易操作,为此,采用提高爆速的方法克服管道效应,即用爆速6900m/s 的导爆索代替雷管引爆爆速3600m/s的煤矿销按炸药。

3结束语

当前在我国很多煤炭企业不收煤柱,给我国资源造成了巨大的浪费。因此研究煤柱的回收技术有着重要的现实意义。

参考文献：

[1] 翟德元,等 .美国房柱式开采 .煤炭工业出 版 社 ,2005.

[2] 刘进晓.房柱式开采煤柱上支承压力的研究.矿山压力与顶板管理,2007.

作者简介：李海斌，出生日期：1982年7月29日，男，山西省晋城市，2011年1月毕业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师。