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1.3 混合工作面开采方法

我国的采煤方法和技术大体经历了手工开采、放炮开采、机器开采3个发展阶段。根据不同的采矿地质条件及技术装备水平,可以选择不同的采煤工艺 [111-120] 。我国煤矿目前综采、普采、炮采3种采煤工艺共存,其中综采运用最为广泛,普采、炮采因其特殊的适应性在矿井生产中也均有应用。

现有常见工作面类型主要有单一长壁采煤工作面(薄及中厚煤层)、大采高综采工作面(煤层厚度在3.5~5m)、综采放顶煤工作面、综合机械化固体充填工作面以及普采工作面、炮采工作面等。近年来,为了提高资源回收率,确保矿井安全高效生产,一些矿井尝试在同一工作面联合使用不同的开采方法,出现了一些混合开采工作面。我国现有采煤方法归类及其特征分析见表1.1。

表1.1 常用采煤方法及其特征

目前我国矿井工作面开采基本使用综采、普采或炮采单一采煤工艺,混合开采情况极少。煤矿地下开采过程中受煤层赋存条件的严格制约,采煤工作面出现煤层厚度变化大、工作面过大小断层多、工作面煤层夹矸等情况时,采用单一采煤工艺,有时可能会出现设备适应能力差、工作面单产单效低、工作面采出率低等一系列问题。为充分发挥各种采煤工艺的优势,根据不同的煤层赋存条件和煤矿实际情况,将不同采煤工艺进行恰当的“组合”应用,不仅可以充分发挥设备优势,还可以提高煤炭资源采出率。目前,我国已实践了少数混合开采技术,具体应用案例及其分析见表1.2。

表1.2 混合开采工作面案例分析

徐钦标等 [121] 针对桃园煤矿1302工作面煤层走向方向变化大,导致综采面布置时回风巷与实际回采上限之间形成一个0~75m块断的情况,在综采段上方布置一个炮采工作面,形成一个综采与炮采联合开采工作面,研究了联合开采工作面顶板及运输机的管理技术,提出了较为合适的开采工艺,实现了工作面安全高效生产,同时提高了煤炭采出率。

谢进明、唐军华等 [122-124] 对综采综放混合开采技术的应用条件、开采工艺参数、设备配套情况、混合开采技术关键及混合开采工作面矿压规律等进行了研究,实践表明综采综放混合开采在一定条件下的厚煤层开采中能充分发挥综放及综采的优势,实现了生产的高产高效和煤炭资源的高回收率。

刘昆等 [125] 通过理论推导了计算,对综采综放混合开采技术所用的工作面采煤机、刮板输送机、液压支架等设备的选型和配套进行了研究,并对综放段后部刮板输送机进行了优化改造,对过渡段支架布置方式进行了优化设计,保证了综采综放协同综采面的正常安全生产,提高了煤炭资源回收率。

杨计先、李海潮 [126-127] 对综采综放混合开采工作面顶板管理进行了研究,指出煤壁节理发育情况、支架初撑力及采煤机牵引速度与滚筒转速适应情况是影响煤壁片帮的主要因素,顶煤完好情况、支架工作状态机采煤机割顶情况是影响冒顶的主要因素,提出优化采煤工艺及保持支架工作状态来防治片帮和冒顶的技术措施。

李迎业、胡亚林 [128] 针对综采综放混合开采时工作面瓦斯治理问题,提出瓦斯探放与抽放相结合的方法,为高瓦斯协同综采面瓦斯治理、安全高效生产开辟了一条崭新的途径。

孙凯等 [129] 对综采综放混合开采孤岛面围岩稳定性进行了分析,研究了混合开采孤岛面两侧煤层开采后煤柱垂向压缩量、孤岛面初次来压步距和周期来压步距。

总结发现,目前混合开采技术的研究焦点多集中在开采设备和工艺方面,除了针对综放综采工作面矿压规律有少量实测分析外,目前还没有针对混合工作面采场覆岩移动和矿压控制理论方面的研究,且混合开采技术的应用多是处理矿井小块段难采资源,工作面产量较低,基本是在矿井特定地质和工程背景下应用,技术暂时无法大规模工业化推广。 vRDvfdQY88pmGGShTnSW02vpVR+HxSgoVv+RgDOdqeKM8KHShQHeQIqsT7Zem83j

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