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发布日期:2020-06-30  来源:能源与节能  作者:徐 铎  浏览次数:495
     随着矿现代化的推进和科技的进步,综采已经成为了煤矿井下开采的主要技术。综采的主要技术优 势是采用液压支架直接支护工作面的顶板,极大地提 升了煤炭开采的效率。综采实现了煤炭开采的完全机 械化,实现了破煤、装煤、支护以及运煤的一体化。 与普采技术采用的单体液压支柱相比,液压支架的安 全性更高,但是这也降低了对综采技术的适应性,主 要体现为综采工作面的长度固定不变,液压支架的移 架是整体性的,这就导致在某些情况下需要对工作面 进行搬家,极大地降低了综采设备的开机率。因此, 提高综采工作面的回采效率对于保证其技术优势十分关键。本文将重点分析影响综采工作面回采效率的因 素,并提出了一些技术措施来提高回采效率。

  1 综采工作面回采效率的影响因素

  1.1 煤层赋存条件

在对煤层进行综采时,要求煤层厚度尽可能地小, 而且保持稳定,这是由综采的技术装备决定的,也就 是说,综采工作面要克服地质因素的不利影响。总的说,影响采工作面回采效率的地质因素可以分为 几类,如表 1 所示。由表 1 可知,影响综采工作面回采效率的因素主 要有水文地质构造、顶底板条件以及煤层赋存条件。 地质构造对综采影响非常大,例如在岩浆侵入带,综 采工作面不能推进,只能进行搬家,大大降低了回采效 率。当煤层底板较软时,液压支架会出现陷底现象,这 对回采是十分不利的。为了缓解这种情况,需要采取一 定的措施,例如铺设木板等。当煤层顶板不完整时,可 能出现冒顶现象,严重威胁安全生产。此外,当煤层厚 度和倾角变化较大时,还需要停机勘查。 因此,要想提高综采工作面回采效率,应该首先克 服地质条件的不利影响。针对这些不利的地质条件,要采取相应的辅助措施。

  1.2 综采设备配套水平

综采技术对装备有着极高的依赖性,这就涉及到综 采设备的选型问题,即采煤机、刮板机以及液压支架的 配套问题。在矿井生产设计时,要根据矿井的实际生产 地质条件选择合适的综采设备,但是综采设备大多数时 候需要到厂家定做 (如图 1 所示),这就给综采设备选 型带来极大的困难。当采煤机的功率较小时,选择较 大的液压支架,可能造成液压支架移架困难。此外,在 选择液压支架时,如果液压支架的工作阻力不够,可能 会造成液压支架压架,这会严重影响到综采工作面的回 采效率。因此,要根据矿井的实际地质情况选择合适的采 煤机以及液压支架,这就要求有大量的现场观测数据, 这对于一些老矿区来说很容易做到,而对于一些新矿 区来说,需要进行实地测量。

  1.3 接替水平

在正常情况下,综采工作面的推进速度一般较快, 而掘进速度在大多数情况下很难跟上。很多矿区存在 采掘接替紧张的问题,主要原因是很难大幅度提高掘 进的速度。在掘进中,需要面对各种复杂的地质状况, 并且要制订相应的处理措施,支护的速度很难跟上。 很多矿井为了保证接替水平,不得不降低工作面的推 进速度以适应掘进工作面的准备速度,这在很大程度 上限制了综采工作面的回采效率。 因此,要想从本质上提高综采工作面的回采效率, 就应该提高掘进工作面的速度,这就要求在掘进方面 取得一些技术上的突破。

  2 提高综采工作面回采效率的措施

  2.1 优化工作面的布置 减少搬家次数

由于综采工作面的设备比较多,而且比较重,搬 家一次需要花费大量的时间。为了提高综采的效率, 应该减少搬家的次数。对于一般的综采工作面而言, 搬一次家需要 20 d 之余,而对于大型的综采工作面, 搬家一次需要几个月,这对综采是十分不利的。 为了减少搬家的次数,应该合理地布置工作面, 使综采工作面的开采范围尽量较大。这就要求在设计 时根据井田的形状布置合适的工作面。当采区的走向 长度较短时,要尽可能地增加工作面的斜长,可能需 要购置较多的液压支架。此外,工作面布置不一定非 要拉直,对于一些区域,可以通过工作面调斜的方法 回采,以提高综采工作面对地质条件的适应性。

  2.2 加强地质勘探 做好准备工作

在进行综采工作面回采时,不仅要考虑工作面长 度的影响,还应该重点考虑地质条件的影响。总的来 说,煤层开采是在地层中进行的,需要应对地质条件 变化对回采的影响。虽然在准备阶段已经对工作面区 域的地质构造情况进行了探测,但是并未考虑地质构 造的影响。此外,准备阶段所开展的地质勘探比较粗 糙,不能给煤层回采提供有效的参考。 为了保证工作面能以正常的速度回采,还应该对 工作面的地质情况进行详查,主要采用电阻法、坑道 探测仪等勘探,查看工作面是否存在小型地质构造区、 陷落柱以及断层等。对于一些含水层被破坏的区域,要 采取一些措施堵水;对于一些顶板破损区域,需要提前 准备属网,待工作面推进到该区域时铺在液压支架 上方,防止碎石滚落;对于一些底板较软的区域,需要 预备一些木板,在工作面刚推进到该区域时铺设上,以 防液压支架发生陷底问题。通过提前采取一些局部回 采措施,可以有效地提高综采工作面的回采效率[4]。

  2.3 提高掘进水平 缓解接替紧张

 接替紧张是制约综采工作面回采的关键因素, 如何提高掘进水平是一个工程性难题。制约掘进速度 的重要因素是破岩的速度和支护的速度,对于煤巷而 言,可以采用连续采煤机来掘进,但是如何对巷道进行 支护仍然是个问题;而对于岩巷而言,如何对岩石进行破 碎和对成型的巷道进行支护都是问题。对于煤巷的支护, 一些煤矿尝试使用锚杆进行支护,取得了不错的成效,但 是仍然存在掘进与支护不协调的问题。造成这种现象的 原因是,目前生产的掘锚一体机的配套 能力很差,仅对一些特定的巷道起作用。对于岩巷的掘 进,破岩和支护都是问题,钻爆法已经很成熟,但是如 何协调破岩与支护仍然未得到很好的解决。为了缓解采掘接替紧张问题,应该研发新的掘锚一 体机,增强对煤矿井下复杂地质条件的适用性,这样才 能提高掘进的速度,从而保证综采工作面的回采效率。

  3 结语

煤矿现代化的推进,很多煤矿已经采用了综采 技术。综采技术虽然生产效率高,实现了完全机械化, 但也存在对地质条件的适应性差等问题。要想提高综 采工作面的回采效率,应该从优化工作面的布置、减少 搬家次数,加强地质勘探、做好准备工作,提高掘进水 平、缓解接替紧张等方面着手。

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