大倾角高瓦斯综合机械化采煤的研究.docVIP

前言 综合机械化采煤是一种先进的采煤方式，国内外就大倾角煤层开采技术作过很多研究和探索，综合机械化采煤在缓倾斜及近水平煤层中开采技术比较成熟，在某些矿区，综采放顶煤技术甚至达到国际先进水平。但是在国内，大倾角薄煤层及中厚煤层的综合机械化采煤一直处在探索及试验阶段，国内有少数矿井应用比较成功，积累了宝贵的经验。宝鼎矿区花山矿在八十年代曾投入使用过一段时间综采，由于煤层赋存条件和当时的技术装备不成熟等诸多原因，最后宣告失败。近年来，随着市场经济体制的建立和完善以及国民经济的发展，市场竞争日益激烈，对煤炭需求也越来越大，以煤炭为主的企业只有实现矿井机械化，大力发展机械化采煤，才能提高矿井产量，增强企业的整体竞争实力，增加经济效益。国内综采技术和装备不断完善，给大倾角煤层实现综合机械化采煤提供了很好的技术支持，花山矿通过多方考察和科学的论证，并借鉴大倾角煤层综合机械化采煤的成功经验，于2004年11月在攀煤集团公司花山矿21141工作面安装了第一套大倾角综采并投入试生产，至2006年6月结束，开采取得了成功。 1 21141工作面概况： 1.1 工作面基本情况 21141工作面，位于花山矿+900水平一采区14#煤层第一区段西翼，上止+1034.5m标高，下止+978m标高，西起开切眼，东止停采线，走向长770m，倾斜长130m。该工作面有一向斜穿过工作面，向斜轴部煤层倾角大于55o，会影响正常回采。（详见21141工作面平面图） 1.2 21141工作面与临近煤层及采空区的关系 采面上部+1040m标高为3145采空区，东面为21142采空区，下部均未开采。该煤层与13#煤层层间距为1.2~1.8m,与15#煤层层间距为60m。 1. 3 21141工作面煤层顶板情况 21141工作面煤层属结构复杂煤层，煤层厚度变化大，煤层在工作面内最大厚度4.0m，最薄1.6m，平均2.35m，其中煤厚1.78m，夹矸厚0.57m，煤层主要由三层夹矸和四层煤组成，倾角在24o~60o之间，平均40o左右，该煤层伪顶由炭质泥岩组成（局部不完整）；直接顶由13#煤层及其底板组成，由西向东岩性由粉砂岩、粗砂岩、含炭泥岩、13#煤层过渡为粗砂岩、含炭泥岩、13#煤层组成；老顶：由西向东岩性由细砂岩—含砾粗砂岩过渡为细砂岩—中粒砂岩互层，厚度在36.7m~21.9m范围内变化，其上为12#煤层；直接底：岩性为粉砂岩或泥质粉砂岩，厚度在4.4m~1.7m范围内变化；老底：岩性从上至下，由含砾粗砂岩过渡为粗砂岩，厚度在11.0m~17.0m范围内变化。 1.4 水文、瓦斯、煤尘等情况 （1）21141工作面局部顶板有淋水，底板有渗水，且有CK1025钻孔穿过煤层。 （2）14#煤层为高瓦斯煤层，21141工作面为高瓦斯工作面。 （3）14#煤层煤尘爆炸指数为21%，煤尘具有爆炸性。 2 花山煤矿21141工作面大倾角综采的可行性分析 2.1 企业生产现状 攀煤（集团）公司花山矿为国有大型煤矿，核定生产能力为120万吨，在没有机械化开采以前，矿井年产量都在90万吨左右，所采的中厚煤层瓦斯含量相对较高，且为复合顶板煤层，一通三防和顶板管理难度也非常大，给安全生产带来很大影响。现花山矿大部分煤层为中厚高瓦斯煤层，仅依靠原始的炮采不但丢失浪费严重而且远远达不到高产高效矿井的要求，只有提高煤炭生产的技术含量，走发展机械化道路，上大倾角综采，才是提高经济效益和保证安全生产的一条可行的途经。 另一方面，攀煤（集团）公司花山矿地处我国西部，为“煤炭工业‘十五’规划”实施西部大开发战略要地，其煤炭为低灰、低硫、高发热量的优质冶炼主焦煤。为落实党中央“关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定”和国家经贸委决定的“煤炭工业‘十五’规划”，抓住西部大开发战略的机遇，利用攀枝花矿区资源优势和技术优势，以提高煤炭产品质量、提高工效、提高资源回收率为出发点， 走科技效益之路，加速建设高产高效矿井，开展花山煤矿大倾角煤层综合机械化采煤方法研究，推动攀煤（集团）公司经济跨越发展，是十分必要的。 2.2 技术可行性分析 ⑴虽然攀煤(集团)公司机械化程度不高，缺乏相关开采经验，但综合机械化采煤技术是一项较成熟的技术，在30o ~55o的大倾角煤层中有应用成功的先例，尤其是近几年来，国内大倾角煤层综合机械化采煤取得了很大的突破，积累了许多经验。走向长壁一次开采全高大倾角综采，从工艺和技术装备上，都比较完善地解决了支架防倒、防滑等关键技术问题，在实践应用中，也已经取得成功，其技术具有国际先进水平，也有相关的配套的设备。根据煤层顶底板分类，花山矿14#煤层顶板为I级，即直接顶为不稳定顶板，底板为Ⅱ类，煤层倾角为26o，最大58o，按煤层厚度和顶底板特征，14#煤层具备上综采