炮采放頂煤是在綜采放頂煤技術(shù)取得成功的基礎(chǔ)上改易的一種采煤工藝。綜采放頂煤引進(jìn)我國已有10多年，在許多礦井生產(chǎn)中已取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。炮采放頂煤與綜采放頂煤相比，具有投資少(設(shè)備購置及安裝費(fèi)用是綜采面的1/10)、安裝及搬家速度快、適合條件廣、布置及設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)，是介于綜采放頂煤與炮采工作面之間的一種過渡型采煤方法，主要是采用型鋼、單體支柱支架，是厚煤層(特別是三軟煤層)采煤工藝變革的新途徑。近幾年來，在我局炮采工作面已普遍采用這種方法，均取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。同時(shí)，因其支架(Ⅱ型鋼梁和單體支柱)簡單、連接松散、支護(hù)的不穩(wěn)定性，給安全管理帶來一定的困難，因此，在采煤過程中，了解掌握煤巖運(yùn)動特點(diǎn)，加強(qiáng)支護(hù)力度，合理確定其適用的生產(chǎn)條件，顯得非常重要。在此，淺析炮采放頂煤采煤工藝和現(xiàn)場管理方法，并作初步探討。 1 三軟煤層頂板煤層活動 炮采放頂工作面一般是沿煤層底板布置，支柱支撐高度2.2m，控頂距一般為3～4m，放頂步距1m。在采煤過程中，頂煤活動分為兩個(gè)階段，一是頂煤破碎，二是頂煤放出。隨著工作面的推進(jìn)，逐步形成松散體，在松散體煤放出后，完成一次放煤工藝。在頂煤采出后，煤壁前方產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成支承壓力，后部因放煤，對頂煤形成新的剪切力作用，煤體將進(jìn)一步破壞，從而又被放出。根據(jù)研究分析，頂煤活動可分為:完整區(qū)(靠近煤壁方)，破壞發(fā)展區(qū)(控頂區(qū))，破壞區(qū)(放煤區(qū))。根據(jù)工作面推進(jìn)放煤,頂煤將按上述順序經(jīng)過以上三個(gè)區(qū)，由原始狀態(tài)到完整區(qū)的逐漸發(fā)展，直到破壞區(qū)，由舍幫放出，這便是三軟煤層的頂煤活動規(guī)律。 2 支撐力、開采厚度和放煤效果 (1)放頂煤經(jīng)炮采放頂煤工作面頂板煤層和圍巖活動分析，在實(shí)踐過程中，放煤效果取決于頂煤破壞程度和頂煤厚度，頂煤厚度大，極易形成平衡拱橋作用，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，頂煤厚度為采高的3～5倍時(shí),放煤效果好，煤炭回收率高。 (2)支撐力對放煤效果也有較明顯的作用。在支承壓力反復(fù)作用下，頂煤按三個(gè)區(qū)活動被放出。根據(jù)計(jì)算，支架阻力對支架上方的煤層有較大的影響，在控頂區(qū)范圍內(nèi)，支架阻力大小不同，頂煤破壞程度不同。當(dāng)支架阻力較小時(shí)(靠近煤壁處頂板煤層破壞程度高，支架中部破壞程度縮小),在放煤后易造成煤壁處的冒頂，頂板不易控制;當(dāng)支架阻力較大時(shí)，支架前部(煤壁處)頂煤破壞程度小，后部因支柱支撐力小，破壞程度大;在移溜過程中，頂煤被撓曲，支撐反復(fù)作用，舍幫放煤時(shí)易放出。根據(jù)以上分析,頂煤的破壞程度一定程度上取決于煤層強(qiáng)度和支架阻力，而破碎的部位取決于支架阻力的分布。因此，我們在采煤過程中，將液壓管路改用鐵管，工作面使用2～3個(gè)注液槍，泵柱壓力須達(dá)到15MPa以上，靠煤壁處升柱，采用2把注液槍，中排巷采用三把槍升柱。支柱的支撐阻力在控頂區(qū)變化較小，有利于頂煤的放出,在放煤順序上經(jīng)過分析比較,一次放煤的間距為“中中”5m，放煤破斷角較合理,頂煤不易形成平衡拱，提高了回收率。這一理論在我礦兩年來的生產(chǎn)過程中已得到了驗(yàn)證。 3 炮采放頂煤工作面頂板煤巖的相互作用 在放頂煤工作面,頂煤、直接頂、老頂活動將通過直接頂給頂煤以壓力,再加上支柱的反復(fù)支撐,煤層的撓曲,使其產(chǎn)生水平的變形破碎,從而引起的直接頂、老頂?shù)南鲁?更促進(jìn)了頂煤的破碎。 (1)支架對頂煤的作用特點(diǎn)。根據(jù)放頂煤開采的特點(diǎn),如果頂煤強(qiáng)度大,支架的反復(fù)支撐只能對頂板2～3m的煤層起作用,而3m以上的煤層,一定程度上受老頂傳遞于直接頂?shù)膲毫ψ饔?在其作用下發(fā)生位移,造成煤層裂隙增大而破碎。如果煤層強(qiáng)度弱,直接頂作用于煤層的垂直壓力,再加上支柱的反復(fù)支撐作用,更易打破頂煤的平衡,從而達(dá)到提高頂煤回收率的效果。 (2)支架對圍巖活動的影響。由于Ⅱ型鋼梁的成對使用,交替邁步,減少了卸載程度,頂板下沉速度變小。影響范圍也小,尤其作用于煤壁方的支撐壓力不易變化。根據(jù)我礦礦區(qū)觀測數(shù)據(jù)表明,當(dāng)移架時(shí),中柱和后柱的載荷增加16.7%和21.8%,圍巖的活動也有一定的反映。 (3)老頂活動對支架的影響。在放頂煤工作面,頂煤不能承擔(dān)上覆巖層的運(yùn)動,老頂回轉(zhuǎn)運(yùn)動的支點(diǎn)是在煤壁前方5～7m,老頂及上覆巖層的重量由前方煤體和后方冒落矸石承擔(dān), 來壓時(shí)煤壁破壞較重,會發(fā)生片幫或冒頂現(xiàn)象。但是,由于工作面支架運(yùn)動于老頂巖梁的保護(hù)之下,可免受老頂?shù)膭訅鹤饔谩ｋS工作面推進(jìn)而甩入老塘,因而對采場支架影響較小,這也是放頂煤采場礦壓顯現(xiàn)不明顯的原因之一,我礦三軟煤層放頂煤開采以來,礦壓觀測數(shù)據(jù)顯示,周期來壓不大明顯,一般隨工作面推進(jìn)6～9m一次,支柱承載比正常時(shí)大15%～25%,局部煤壁有片幫現(xiàn)象。 4 炮采放頂煤工作面的管理 (1)預(yù)防冒頂事故。在采煤過程中,由于支柱的穩(wěn)定性能低,因此,我們?nèi)栽谏釒痛蛏弦涣喝倪B鎖抬棚,靠煤壁方支柱(坡度大時(shí))采用連鎖鏈,并嚴(yán)格落實(shí)支柱的迎山支護(hù),并適當(dāng)降低采高,局部支柱落底以增大支柱的穩(wěn)定性。當(dāng)周期來壓稍有顯示時(shí),煤壁方破煤只放底炮,減少對頂煤的破壞,并加大泵站壓力。一次同時(shí)升柱不得超過兩支注液槍。增大支柱初撐力,從而有效地預(yù)防冒頂事故。兩年來,除有幾次小型冒頂事故外,從沒有發(fā)生推垮型、壓垮型和人身傷亡事故。 (2)合理選擇工作面設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)我礦工作面設(shè)計(jì)和現(xiàn)場管理、以及測定的數(shù)據(jù),工作面坡度在8～15°范圍內(nèi),工作面斜長一般以80m為宜。三軟煤層放煤的兩口間距“中中”為3～5m,工作面推進(jìn)一次進(jìn)度為1m,頂煤厚度在6～10m為宜。特厚煤層時(shí)可采用分層布置,并采用采后灑水,回采時(shí)間間隔為8個(gè)月,以利于下層工作面的頂板銹結(jié)。 通過炮采放頂煤的理論探討和實(shí)踐可以得出如下結(jié)論:只要了解掌握頂板煤巖的活動規(guī)律,根據(jù)地質(zhì)條件和煤層賦存情況,合理設(shè)計(jì)工作面,選定合適的技術(shù)參數(shù),通過現(xiàn)場管理,完全可以達(dá)到提高效率、增加效益之目的。 信息來源于：陜西煤炭安全生產(chǎn)信息網(wǎng)