關(guān)鍵詞：三軟；放頂煤；開采 
1  礦區(qū)概況
近年來我國的放頂煤工藝尤其是綜放工藝發(fā)展迅猛。隨后先后出現(xiàn)了單體支柱、滑移支架放頂煤。以首例：淮北“三軟”煤層條件下的放頂煤開采為例介紹復(fù)雜煤層放頂煤開采技術(shù)?；幢钡V區(qū)屬于華北型全掩蔽式煤田，其礦區(qū)煤層賦存的條件非常復(fù)雜，地質(zhì)條件復(fù)雜，各種序次的褶曲、斷裂構(gòu)造十分發(fā)達(dá),且有不同程度的巖漿巖侵蝕現(xiàn)象。其中，山西組和下石盒子組是礦區(qū)主要含煤地層共含煤11層組，可采煤層的總厚度范圍在4.8～18.5m之間。其中煤層普氏硬度系數(shù)f在0.2～1.5范圍內(nèi)，其中多數(shù)可采煤層的頂?shù)装逯饕悄鄮r、細(xì)砂巖及粉砂巖，少數(shù)為巖漿巖。煤層埋深范圍多為-250～-550 m 之間, 煤層傾角在25°左右波動(dòng)，局部較大，其中大多數(shù)煤層有自燃的可能,并存在爆炸危險(xiǎn)，大多數(shù)礦井是高瓦斯礦井，其地層水文地質(zhì)條件復(fù)雜。礦區(qū)煤層直接頂裂隙發(fā)育及破碎，暴露的部分很快會(huì)冒落；煤質(zhì)松軟，尤其是蘆嶺、某礦的8#層的煤層結(jié)構(gòu)多數(shù)呈現(xiàn)鱗片狀，煤層的抗壓強(qiáng)度較弱，煤層的底板抗壓強(qiáng)度也較低并且遇水時(shí)容易膨脹且軟化，煤層多屬于很有代表性的“三軟”復(fù)雜煤層。礦區(qū)“三軟”厚，有較厚可采煤層儲(chǔ)量非常豐富。該礦區(qū)總量的22.2%的厚煤層屬于可開采儲(chǔ)量，而分層法開采是以往常用的開采方法，由于此法生產(chǎn)能力較低、生產(chǎn)成本較高、單位面積產(chǎn)量水平低、生產(chǎn)效率低而勞動(dòng)強(qiáng)度大、同時(shí)生產(chǎn)接替較緊張，多種缺點(diǎn)使其難以滿足目前激烈競爭的市場需要。因此，高產(chǎn)高效、集約化生產(chǎn)成為煤開采技術(shù)的發(fā)展趨勢。自1997年進(jìn)行試驗(yàn)并推廣放頂煤開采工藝以來，集團(tuán)公司不斷加大力度對(duì)采掘煤礦工藝技術(shù)進(jìn)行改革，目前已經(jīng)有綜采和輕放工作面各6個(gè)，高檔普采和簡易放頂煤工作面各4個(gè)，機(jī)采及放頂煤產(chǎn)量基本達(dá)到了1000萬t/a。隨著采掘機(jī)械化水平的不斷提高和采掘工藝技術(shù)的不斷革新, 開辟了“三軟”復(fù)雜煤層條件下的高產(chǎn)高效新途徑。
2  開采條件
以某礦為例，對(duì)某礦828-3面采用網(wǎng)格邁步式支架進(jìn)行放頂煤的開采技術(shù)研究。
2.1  煤層賦存條件
828-3面處于某礦的二采區(qū)四區(qū)段，蓋區(qū)段的煤厚平均為4.5米，走向范圍98m，傾角平均在15°左右，面長范圍45m，煤層普氏硬度系數(shù)f范圍是0.47～0.51。底板是灰泥巖，其厚度為1.0m 的；頂板是再生頂板，為一、二分層鋪網(wǎng)開采后形成的?；夭蛇^程中，有4 條斷層，其落差在2.0m左右；煤塵的爆炸指數(shù)為38.6%，有一定的爆炸可能性，需要防范其爆炸危險(xiǎn)性；其中一、二分層的開采釋放了約80%的瓦斯，使其涌出量減小了；煤層的自然發(fā)火期大約為3～6個(gè)月，較短；沒有水患的威脅。
2.2  支護(hù)條件
ZWM網(wǎng)格邁步式放頂煤支架被用于工作面采用的支護(hù)，支架形式的簡單構(gòu)造如圖所示。這個(gè)支架是以淮北礦區(qū)“三軟”的特點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這個(gè)支架可將幾架或者全工作面聯(lián)接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的整體，其穩(wěn)定性較強(qiáng)。其中端頭是采用單體液壓支柱與金屬限位梁的密切配合進(jìn)行支護(hù)的。ZWM網(wǎng)格邁步式支架的具體的架型和主要技術(shù)參數(shù)包括：初撐力大小為540kN/架，工作阻力1800kN/架；控頂距范圍在 3.6～4.6m；支撐高范圍在1.8～2.4m；翻轉(zhuǎn)式的前探梁長度為0.7m，寬度為0.34m，上仰角是7°；支護(hù)強(qiáng)度范圍是3600～4300kN/m2；移架步距范圍在0.6～0.8m；支架和主副梁的中心距分別為1100mm和420mm。
3  主要技術(shù)難點(diǎn)及其關(guān)鍵點(diǎn)
3.1  關(guān)于主要技術(shù)難點(diǎn)
由于“三軟”煤層的頂、幫、底都是軟的，也就容易出現(xiàn)冒、漏、片、抽、等現(xiàn)象。于是就有相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)，比如頂煤能暴露的時(shí)間短的緣故使得煤層松軟、裂隙大并且一次的采高大，使得頂板的壓力傳遞向煤壁從而使得頂煤的完整性遭到破壞，使得采動(dòng)裂隙加大了，而端面頂煤暴露的發(fā)生有可能誘發(fā)端面的冒頂；頂空：端面的冒頂及回采空間的漏頂以及放頂煤時(shí)抽頂都可能導(dǎo)致支架頂空，造成支架脫離主要的體系進(jìn)而失去平穩(wěn)，繼而可能導(dǎo)致各種垮面事故相繼發(fā)生，比如擠架、倒架、爬架等；底軟：底板松軟并且其抗壓強(qiáng)度較弱變出現(xiàn)支柱鉆底的問題。200～500mm左右是正常的單體柱鉆底量。如果支架將提不起也邁不動(dòng)則采空區(qū)冒矸的側(cè)向壓力的作用就會(huì)導(dǎo)致尾梁發(fā)生啃底現(xiàn)象，使其移架變得困難；片幫：松軟的煤質(zhì)，裂隙大且其支承壓力較大，于是煤壁就蓉易出現(xiàn)片幫問題，并且片幫又會(huì)加大無支護(hù)的空間并進(jìn)一步誘發(fā)端面冒頂問題。
3.2  關(guān)于主要的技術(shù)關(guān)鍵
在“三軟” 復(fù)雜煤層條件下，放頂煤的開采的技術(shù)受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。其中關(guān)鍵的技術(shù)是關(guān)于怎樣管理好頂煤、煤幫、底板的技術(shù)問題, 管理的支護(hù)應(yīng)該同時(shí)兼顧支、護(hù)、穩(wěn)的原則，簡而言之，就是做到“以護(hù)為主，以支求穩(wěn)”。應(yīng)該以具體的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)為依據(jù)來制定一系列具有針對(duì)性和適用性的有效措施并執(zhí)行，做到最大限度對(duì)可能的片、抽、漏、冒等潛在的事故進(jìn)行及時(shí)有效的控制。具體措施如：加大煤壁及其端面的管理力度：對(duì)支架的頂梁前端進(jìn)行翻轉(zhuǎn)式前探梁的增設(shè)工作，在操縱液壓系統(tǒng)時(shí)落煤后可以及時(shí)的進(jìn)行護(hù)頂以防止端面發(fā)生冒頂?shù)膯栴}。而在移架后可以更好的支撐煤壁以防止其發(fā)生片幫現(xiàn)象。另外，落煤時(shí)必須盡可能減少甚至避免落煤破壞煤壁和頂煤，盡量保持煤壁和頂煤的完整性及其支承能力；盡量提升支護(hù)系統(tǒng)的剛度及強(qiáng)度：由于工作面的支護(hù)系統(tǒng)主要包括支架、底板及背頂材料三個(gè)部分，而決定“三軟”復(fù)雜煤層放頂煤的開采成功與否的關(guān)鍵技術(shù)之一就是管理好底板。因此，必須以底板的比壓為依據(jù)進(jìn)行特制柱鞋的設(shè)計(jì)，盡量減少頂?shù)装逯g的移近量，盡量減少及防止支柱發(fā)生鉆底問題，擴(kuò)大支柱和底板之間的接觸面積，確保支護(hù)系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度足夠高；還要盡量加大礦壓的監(jiān)控工作力度，盡量提高支柱的初撐力，加強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng)的初撐強(qiáng)度和剛度，使其足夠高；加大末排支柱的管理力度：對(duì)末排支柱的補(bǔ)液工作要在放頂煤前進(jìn)行，盡量提高其支撐力并且要盡量加大頂煤垮落時(shí)的產(chǎn)生的摩擦力以防止放煤時(shí)抽空支架及其切頂線向前移動(dòng)了；前柱向前傾斜：使支架指向煤壁的水平阻力足夠大，盡量降低頂煤的拉應(yīng)力，盡量減小和避免端面的冒頂及其煤壁的片幫問題；加大底板和尾梁的接觸面積：可以將尾梁的末端向后進(jìn)行折彎操作或者是增加滑撬板來加大底板和尾梁的接觸面積，這樣還能有效防止尾梁發(fā)生啃底，一方面保證放頂煤的安全空間，另一方面還能順利移架；減少和避免煤塵發(fā)生自燃現(xiàn)象：可以通過對(duì)放煤口進(jìn)行噴霧使煤矸濕潤，另外可以將可拉伸的注漿管埋設(shè)在風(fēng)巷內(nèi)，能隨時(shí)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿以隔絕煤塵和氧氣發(fā)生接觸，進(jìn)而有效地防止煤塵的自燃現(xiàn)象的出現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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