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[摘 要]在综合机械化采煤中经常出现的顶板漏矸是影响煤质的最重要因素,而顶板漏矸的发生与综合机械化采煤有非常密切的关系。顶板漏矸情况不仅影响到矿井的稳定性和煤质,而且威胁到工o作人员的生命安全。在采煤过程中必须要采取综合措施对工作面漏矸现象进行控制。本文对综合机械化采煤中顶板漏矸的原因做了分析,同时提出了有效的预防顶板漏矸的措施。
[关键词]综采工作面 顶板漏矸 预防
中图分类号:TN151.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0031-01
当前,随着我国经济的不断发展,工业生产中对煤炭的消耗量是非常惊人的,而在煤炭生产中各种机械化设备的使用,极大地提高了采煤的速度和质量。经过统计,近年来大多数原煤均是通过综合机械化采煤得到的,而综合机械化采煤的煤质是非常重要的。灰份是煤质控制的重要指标,其构成除了煤层内的灰份之外,还包括外在的灰份,外在灰份主要是在生产过程中来自工作面的漏矸。因此为了确保煤质,在采煤过程中必须要采取综合措施对工作面漏矸现象进行控制,尤其是要防止顶板漏矸。
一、综合机械化采煤顶板漏矸的原因
在综合机械化采煤中经常出现的顶板漏矸是影响煤质的最重要因素,而顶板漏矸的发生与综合机械化采煤有非常密切的关系。
1.采动影响
在采煤之前,煤体处在三向应力状态,各个方向的受力是均衡的,因此煤体和其周围岩石均处在稳定的状态。但是随着采煤活动的进行,采煤机的应用使得煤体的整体性被破坏,该区域内煤层顶板就处在悬空状态,煤体上下的应力失衡,导致各个层次出现移动现象,而当移动现象较为严重的时候还会导致各个层级出现大面积受损。虽然在综合机械化采煤中采用液压支架起到应力平衡作用,但是液压支架的作用是非常有限的,液压支架梁端距范围内以及采煤机滚轮前后10-15m范围均是空顶模式,应力不能被很好的均等,当上部压力大于顶力时,支架不能起到很好的作用,那么就会发生漏矸现象。同时在长壁回采工作面上一刀煤完成回采之后,因为液压支架梁端距范围内以及采煤机滚轮前后10-15m范围的存在,液压支架再次降架前移的时候,支架顶梁前或者是侧面往往出现二次漏矸。在实践中顶板漏矸发生经常是因为上述两种问题共同造成的。
2.支护质量
在支架状态监测中发现工作面支架的初撑力普遍比较低,在一般额定初撑力的58-65%之间,因此造成了强支架弱支护。在此种情况下,如果采场顶板层里发育较好,且受到拉应力作用、较易离层冒落,那么出现顶板漏矸的概率就会相应增大。
3.应急仿冒方法不合理
在综合采煤中发生漏顶后,及时采取措施能够有效控制冒顶的范围。但是从现实情况而言,往往在漏顶发生后没有有效的防冒手段,一般均是处理冒落下的岩石,只能被动的进行阻止,没有主动有效的控制方法。
4.地质构造
在综合采煤中受到地质因素的影响较大,当工作面中的煤体较酥软的时候,随着支架的升降和前移,那么支架小梁上的顶煤会出现破碎和脱落,导致支架小梁上出现矸石而支架顶梁上顶煤状况良好,小梁上的矸石不断下落,影响到采煤生产工作。
二、防止综合机械化采煤中顶板漏矸的措施
1.强化顶底板的平整度
在采煤工作中,活动范围顶底板直接与液压支架顶梁和底座相连,所以其平整度关系支架的稳定性,同时也与液压支架能否对顶板进行有效的支护有密切的关系。所以严格控制顶底板的平整性是非常重要的。另外,在部分矿区开采中长壁回采的工作面采高要大于两巷的高度,两者之间的高度差较大,此时,如果过渡区幅度较大,那么会对支护活动产生一定的影响,因此机械化采煤过渡段应该保持在12-18m之间,从而能保证顶梁和顶板之间合理过渡。
2.工作面压力周期调整
對于属于浅埋煤层的矿区来说,综合机械化采煤的工作面矿压特点如下:
顶板基岩全厚切落、基岩坡段角度比较大、采煤活动直接影响地表、来压期间顶板台阶有动载和下沉现象、压力显现剧烈。在此种采煤条件下,回采工作面的煤壁片帮比较严重,对顶板的整体性造成较大的破坏,导致其发生冒落情况。同时在发生周期来压煤壁前方的3m-5m范围内因为顶板被拉力破坏,基岩出现了大小不一的裂隙,存在冒落隐患。在生产过程中需要对工作面的压力周期进行合理调整,要不断加快工作面的推进速度,增大周期来压步距,有效减慢顶板载荷传递,使得基本顶台阶的下沉块度不断降低,以此实现提高岩体自承能力和稳定性的目的。另外,可以对采取工作面的采高进行控制,对采空区及时填充,也能有效阻止基本顶台阶的下沉速度,从而能控制工作面出现煤壁片帮,实现预防漏矸的目的。
3.及时超前拉架
在正常回采中,采煤机的截深是865m,在正常的回采高度下梁端距是500m,因此,支架前面的最大空顶宽度就是1365m。在采煤中如果受到结构的影响或者是周期来压时,如果采取正常的拉架,那么可能会导致上述区域发生漏矸。在实际生产活动中,采煤机在正常的割煤速度是8-9m/min,但是支架的移架速度一般明显小于8m,所以及时拉架和超前拉架就显得非常重要。为了切实实现拉架的需要,可以采取多人拉架的方式,使支架能随着采煤机的前轮及时前移。在采取上述措施拉架后,仍然不能满足工作的需要,那么可以在推完刮板机后,由另外的支架工实施二次拉架。在实际工作中,可以灵活应用拉架,按照需求可以进行二次拉架,甚至三次拉架,拉架中可以使用擦顶拉架或者带压拉架,对空顶区域及时封闭,保证其他区域施工的顺利进行。
4.严格控制工作面采高
根据相关实践经验发现,液压支架的前梁在工作面不同采高中的运行轨迹为“s”形,说明了在不同采高范围内,液压支架的梁端距有较大的变化,而在一定高度内其梁端距变化的幅度较小。在实际生产中可以按照不同型号液压支架的最佳梁端距变化值,确定采高范围,起到加强支护,预防漏矸的作用。
5.及时检查和调剂液压支架
在生产过程中,回采工作面顶板支护小于与液压支架的初撑力、额定工作阻力以及稳定合理的架型结构均有直接的关系。如果液压支架的初撑力不够,没有主动支撑顶板,也没有对因为采动而遭到破坏的上下方向的应力进行新的平衡,那么容易因为自重作用出现离层,当达到一定的程度之后,老顶的岩块就会不断挤压最终使得顶板基岩全厚脱落,造成工作面的顶板台阶出现下沉。因此,在生产过程中保证支架的初撑力是非常重要的。后期还需要对支架系统进行全面的维护和保养,使液压支架具有相对稳定的工作阻力。除此之外,液压支架的架型结构也对其支护效果有较大的影响。在液压支架的时候要保证架型结构的合理性,当工作中发现倾倒或者是顶梁接顶质量不好的支架时,需要对其进行调整,从而保证其拥有最佳的支护效果。
结语
综上所述,在综合机械化采煤过程中涉及到的要素非常多,而对这些要素控制不当就会出现漏顶、漏矸等情况,不仅影响到矿井的稳定性,而且威胁到工作人员的生命安全。所以在综合采煤中应该加强对顶板漏矸的控制,对综合采煤过程中的各个要素进行分析,采取针对性的措施,以此实现提高煤质和保证安全生产的目的。
[关键词]综采工作面 顶板漏矸 预防
中图分类号:TN151.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0031-01
当前,随着我国经济的不断发展,工业生产中对煤炭的消耗量是非常惊人的,而在煤炭生产中各种机械化设备的使用,极大地提高了采煤的速度和质量。经过统计,近年来大多数原煤均是通过综合机械化采煤得到的,而综合机械化采煤的煤质是非常重要的。灰份是煤质控制的重要指标,其构成除了煤层内的灰份之外,还包括外在的灰份,外在灰份主要是在生产过程中来自工作面的漏矸。因此为了确保煤质,在采煤过程中必须要采取综合措施对工作面漏矸现象进行控制,尤其是要防止顶板漏矸。
一、综合机械化采煤顶板漏矸的原因
在综合机械化采煤中经常出现的顶板漏矸是影响煤质的最重要因素,而顶板漏矸的发生与综合机械化采煤有非常密切的关系。
1.采动影响
在采煤之前,煤体处在三向应力状态,各个方向的受力是均衡的,因此煤体和其周围岩石均处在稳定的状态。但是随着采煤活动的进行,采煤机的应用使得煤体的整体性被破坏,该区域内煤层顶板就处在悬空状态,煤体上下的应力失衡,导致各个层次出现移动现象,而当移动现象较为严重的时候还会导致各个层级出现大面积受损。虽然在综合机械化采煤中采用液压支架起到应力平衡作用,但是液压支架的作用是非常有限的,液压支架梁端距范围内以及采煤机滚轮前后10-15m范围均是空顶模式,应力不能被很好的均等,当上部压力大于顶力时,支架不能起到很好的作用,那么就会发生漏矸现象。同时在长壁回采工作面上一刀煤完成回采之后,因为液压支架梁端距范围内以及采煤机滚轮前后10-15m范围的存在,液压支架再次降架前移的时候,支架顶梁前或者是侧面往往出现二次漏矸。在实践中顶板漏矸发生经常是因为上述两种问题共同造成的。
2.支护质量
在支架状态监测中发现工作面支架的初撑力普遍比较低,在一般额定初撑力的58-65%之间,因此造成了强支架弱支护。在此种情况下,如果采场顶板层里发育较好,且受到拉应力作用、较易离层冒落,那么出现顶板漏矸的概率就会相应增大。
3.应急仿冒方法不合理
在综合采煤中发生漏顶后,及时采取措施能够有效控制冒顶的范围。但是从现实情况而言,往往在漏顶发生后没有有效的防冒手段,一般均是处理冒落下的岩石,只能被动的进行阻止,没有主动有效的控制方法。
4.地质构造
在综合采煤中受到地质因素的影响较大,当工作面中的煤体较酥软的时候,随着支架的升降和前移,那么支架小梁上的顶煤会出现破碎和脱落,导致支架小梁上出现矸石而支架顶梁上顶煤状况良好,小梁上的矸石不断下落,影响到采煤生产工作。
二、防止综合机械化采煤中顶板漏矸的措施
1.强化顶底板的平整度
在采煤工作中,活动范围顶底板直接与液压支架顶梁和底座相连,所以其平整度关系支架的稳定性,同时也与液压支架能否对顶板进行有效的支护有密切的关系。所以严格控制顶底板的平整性是非常重要的。另外,在部分矿区开采中长壁回采的工作面采高要大于两巷的高度,两者之间的高度差较大,此时,如果过渡区幅度较大,那么会对支护活动产生一定的影响,因此机械化采煤过渡段应该保持在12-18m之间,从而能保证顶梁和顶板之间合理过渡。
2.工作面压力周期调整
對于属于浅埋煤层的矿区来说,综合机械化采煤的工作面矿压特点如下:
顶板基岩全厚切落、基岩坡段角度比较大、采煤活动直接影响地表、来压期间顶板台阶有动载和下沉现象、压力显现剧烈。在此种采煤条件下,回采工作面的煤壁片帮比较严重,对顶板的整体性造成较大的破坏,导致其发生冒落情况。同时在发生周期来压煤壁前方的3m-5m范围内因为顶板被拉力破坏,基岩出现了大小不一的裂隙,存在冒落隐患。在生产过程中需要对工作面的压力周期进行合理调整,要不断加快工作面的推进速度,增大周期来压步距,有效减慢顶板载荷传递,使得基本顶台阶的下沉块度不断降低,以此实现提高岩体自承能力和稳定性的目的。另外,可以对采取工作面的采高进行控制,对采空区及时填充,也能有效阻止基本顶台阶的下沉速度,从而能控制工作面出现煤壁片帮,实现预防漏矸的目的。
3.及时超前拉架
在正常回采中,采煤机的截深是865m,在正常的回采高度下梁端距是500m,因此,支架前面的最大空顶宽度就是1365m。在采煤中如果受到结构的影响或者是周期来压时,如果采取正常的拉架,那么可能会导致上述区域发生漏矸。在实际生产活动中,采煤机在正常的割煤速度是8-9m/min,但是支架的移架速度一般明显小于8m,所以及时拉架和超前拉架就显得非常重要。为了切实实现拉架的需要,可以采取多人拉架的方式,使支架能随着采煤机的前轮及时前移。在采取上述措施拉架后,仍然不能满足工作的需要,那么可以在推完刮板机后,由另外的支架工实施二次拉架。在实际工作中,可以灵活应用拉架,按照需求可以进行二次拉架,甚至三次拉架,拉架中可以使用擦顶拉架或者带压拉架,对空顶区域及时封闭,保证其他区域施工的顺利进行。
4.严格控制工作面采高
根据相关实践经验发现,液压支架的前梁在工作面不同采高中的运行轨迹为“s”形,说明了在不同采高范围内,液压支架的梁端距有较大的变化,而在一定高度内其梁端距变化的幅度较小。在实际生产中可以按照不同型号液压支架的最佳梁端距变化值,确定采高范围,起到加强支护,预防漏矸的作用。
5.及时检查和调剂液压支架
在生产过程中,回采工作面顶板支护小于与液压支架的初撑力、额定工作阻力以及稳定合理的架型结构均有直接的关系。如果液压支架的初撑力不够,没有主动支撑顶板,也没有对因为采动而遭到破坏的上下方向的应力进行新的平衡,那么容易因为自重作用出现离层,当达到一定的程度之后,老顶的岩块就会不断挤压最终使得顶板基岩全厚脱落,造成工作面的顶板台阶出现下沉。因此,在生产过程中保证支架的初撑力是非常重要的。后期还需要对支架系统进行全面的维护和保养,使液压支架具有相对稳定的工作阻力。除此之外,液压支架的架型结构也对其支护效果有较大的影响。在液压支架的时候要保证架型结构的合理性,当工作中发现倾倒或者是顶梁接顶质量不好的支架时,需要对其进行调整,从而保证其拥有最佳的支护效果。
结语
综上所述,在综合机械化采煤过程中涉及到的要素非常多,而对这些要素控制不当就会出现漏顶、漏矸等情况,不仅影响到矿井的稳定性,而且威胁到工作人员的生命安全。所以在综合采煤中应该加强对顶板漏矸的控制,对综合采煤过程中的各个要素进行分析,采取针对性的措施,以此实现提高煤质和保证安全生产的目的。