我国今后对顶板控制技术发展的探讨.docVIP

我国今后对顶板控制技术发展的分析与探讨 一、顶板控制技术的发展概况 上世纪初，顶板控制技术和机械装备比较落后，为了使顶板不冒落，以保证采煤工作面的生产安全，在当时的条件下煤柱支撑式控顶是一种主要控顶方法。于这种控顶方法相适应的采煤方法同样是落后的，有仓房、房柱、短壁、刀柱等。使用这些采煤方法和控顶方法，一般产量低、效率低、资源采出率低、劳动条件差、顶板事故多、通风条件差、引发瓦斯煤尘爆炸、火灾等灾害多。后来为了降低体力劳动和使用机械采煤，便出现了长壁采煤方法及其相适应的垮落式控顶方法、使采煤技术发生了根本性的变革，受到采矿企业的普遍重视和高度评价，成为公认的、普遍采用的一种采煤方法和控顶方法。在这个基础上才采煤机械化、综合机械化、自动化技术得到迅速发展，安全环境得到了很大改善，资源采出率得到很大提高，工作面单产突破千万吨，成为高产、高效具有代表性的采煤方法和控顶方法。 科学在发展、技术在提高，人对大自然的认识也在逐步深化，地表塌陷、环境保护、生态平衡、地下水资源的流失和污染、岩体滑坡和泥石流等地质灾害的认识上与过去相比有了很大提高，这是一种可贵、可喜的现象，也是科学技术进步的表现。但更重要的是，客观现实对煤矿顶板控制的方法提出了新的要求。这些要求是我们过去忽略或认识不够的，事实上已经给煤炭工业的发展带来严重的损害，现仅就三种顶板控制方法进行简要分析。 二、三种控顶技术的利弊分析 1、长壁垮落顶板控制方法 长壁垮落顶板控制方法具有资源采出率高，操作比较简单，便于实现机械化和高产、高效等优势，适用于厚、中、薄各种不同厚度的煤层，是建国以来我国煤矿井工开采的主导采煤方法和控制顶板方法。因受各种因素的综合作用和传统概念的影响，对这种控顶方法存在的问题，总的讲从认识和预防技术措施上都是很不够的，多数情况处于灾害发生后的处理上。在灾害防治上投入的人力、物力和财力是很少的。因此，出现井下开采于环境保护、生态保护、地质灾害防治、重要建筑物保护等极不协调的局面，更为严重的是这种不协调的被动局面和造成的灾害还在发展。 鉴于煤炭在能源中处于重要地位，矿区开采强度越来越大，合理的开采程序受到破坏，地面塌陷面积逐年增加。据不完全统计，仅国营统配煤矿地面塌陷面积已超过5000km2，而且还以每年200km2的速度增加，使我国十分宝贵的土地资源，特别是优质农田，受到严重破坏。从全局来分析，全部垮落顶板控制方法，值得深入地、科学地论证和探讨。优质土地资源在我国从价值对比上很难量化的，从宏观上来看，保护优质土地资源不论是现在还是未来，特别是东部沿海地区，都是十分重要的，因为它是人类赖以生存和发展的基础，减少或逐步消除垮落控顶技术给环境、生态和土地等造成的灾害，是井工开采顶板控制的一个十分迫切、值得研究和解决的重要课题。从当前的短期经济效益出发，全部垮落式控顶方法因其具有成本比较低的优势，条件适合的矿山仍应发展和应用全部垮落法，条件不适合的应坚持采用充填等其他方法。 2、充填式顶板控制方法 充填式控顶方法，在国内外都得到一定程度的发展和应用。水砂充填在抚顺、新汶等部分矿山都曾得到一定程度的应用；矸石充填在中梁山等煤矿也曾得到了应用，其中局部充填和带状充填在鸡西矿区曾得到了广发的应用，并取得了较好的经济效益和技术效果。因此，当务之急是及时采取有效措施，对充填式控顶方法的设备、充填材料和工艺流程进行深入研究，降低充填成本，提高其应用效果，确保其适应条件，使其成为我国井下开采控制顶板的有效方法。在使用这种方法的初期对煤矿企业可能带来一些影响，特别在经济方面，需要国家资金投入，使其得到应有的发展空间，在技术上逐步成熟后，再逐步推广应用。 3、煤柱式控制顶板法 用煤柱来支撑顶板的方法，它出现在垮落式和充填控顶方法之前，重点使用于坚硬顶板和坚硬煤层条件下，局部不正规的边角煤开采有时也采用这种方法。煤柱支撑控顶方法不但资源采出率低，不能有效地实现综合机械开采，同时当达到一定的开采空间和开采面积时，因煤柱在长期和大范围采空顶板的应力作用下，煤柱强度逐步降低（煤与岩石在长期载荷作用下，都有这种特性），支撑能力逐年下降，将不可避免的出现几万到几十万平方米的大面积顶板瞬时冒落灾害，将摧毁井下所有人员及设备。大同矿区多次灾难性的大面积顶板冒落事故，都发生在刀柱工作面采空区组成的群体，或由其他煤柱支撑控制顶板的采空区群体。由于煤柱有自燃特性，特别在地面塌陷后形成的裂隙与采空区空气沟通后，很容易发火。通风及密闭稍有不慎，将发生以煤柱为中心的自燃灾害，甚至引发煤尘和瓦斯爆炸。因此，可以认为在采空区留下的大量煤柱和大量丢失的浮煤都是火源。从我国的国情和煤层赋存条件复杂的实际出发，应积极创造条件，有计划地、逐步地停止使用这种控顶方法。我国在大矿区已有了处理大面积顶板冒落的经验，效果显著，应积极推