[发明专利]一种提高顶煤放出率的放煤工艺及参数调整方法和装置

说明书

本发明公开了一种提高顶煤放出率的放煤工艺及参数调整方法和装置，放煤工艺包括如下步骤：S1:第二岩梁结构的初次来压步距L₀；S2:在顺槽中距工作面切眼1/2L₀、2/3L₀、和L₀的位置向工作面前方的煤壁布置至穿过第二岩梁的顶梁爆破钻孔；S3:根据周期垮落步距在两个顺槽位置布置循环爆破钻孔；S4:顶梁爆破钻孔及循环爆破钻孔依次爆破后，进行回采工作；放煤工艺参数调整方法和装置通过设置多个传感器来监测顶煤放出情况，计算局部的顶煤放出率，然后实时调整放煤工艺参数，从而来提高整体的顶煤放出率。本发明针对顶板坚硬、煤层中含有坚硬的夹矸或煤体韧性较大的煤矿，提高矿山压力，使顶煤充分破碎，切实解决放煤率低的难题，保证煤矿安全高效开采。

技术领域

本发明涉及一种放煤工艺，具体涉及一种提高顶煤放出率的放煤工艺及参数调整方法和装置，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

新疆地区已成为我国主要能源基地，其煤层厚度一般较大，普遍采用放顶煤技术来提高生产效率。但是当顶板坚硬、煤层中含有坚硬的夹矸或煤体韧性较大时，顶煤难以放出，造成煤炭的采出率较低，有的煤矿甚至煤炭采出率不足50％，资源被严重浪费。不仅如此，遗留在采空区的顶煤会造成瓦斯涌出量增大、采空区自燃等隐患，不利于工作面的安全高效开采。

造成上述问题的根本原因是矿山压力较小，对硬度较大、裂隙不发育且含有较硬夹矸层的顶煤破碎不充分，造成顶煤块度较大，难以放出，同时顶煤垮落角较小，部分上位顶煤会直接冒落到采空区，难以回收。现有技术普遍采用爆破的方式进行顶煤预裂，然后再利用矿山压力将顶煤压碎，这种方式在煤体韧性不大的条件下取得了较好的放煤效果，但其用药量较大，造成煤矿经常因炸药短缺而耽误生产，特别是新疆地区时常进行炸药管制，上述方法更无法发挥行之有效的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高顶煤放出率的放煤工艺及参数调整方法和装置，针对顶板坚硬、煤层中含有坚硬的夹矸或煤体韧性较大的煤矿，提高矿山压力，使顶煤充分破碎，切实解决放煤率低的难题，保证煤矿安全高效开采。

为实现上述目的，本发明采用的一种提高顶煤放出率的放煤工艺，包括如下步骤：

S1:通过计算得到顶板第二岩梁结构的初次周期来压步距L₀；

S2:在顺槽中距工作面切眼1/2L₀、2/3L₀、和L₀的位置向工作面前方的煤壁布置至穿过第二岩梁的顶梁爆破钻孔；

S3:根据周期垮落步距在两个顺槽位置布置循环爆破钻孔，该循环爆破钻孔穿过第二岩梁；其中，最长钻孔的控制距离在水平面投影上至少大于工作面长度的1/3；循环爆破钻孔按照表1中的参数进行布置:

表1循环爆破钻孔参数表

S4:顶梁爆破钻孔及循环爆破钻孔依次爆破后，进行回采工作；回采工作包括如下步骤：a、采煤机自工作面邻近材料顺槽的端头向邻近运输顺槽的端头运行时，进行割煤作业，返回时不割煤；b、割煤时不放煤，割完一刀煤后，进行放煤作业；在该过程中，单个放煤不少于1分钟，两个及以上的支架要协同放煤。

进一步的，步骤S2中，顶梁爆破钻孔至少包括分别与水平方向夹角为30°、40°、50°和60°的四个钻孔。

一种提高顶煤放出率的放煤工艺的参数调整方法，包括如下步骤：

A1:通过红外感应装置，用于监测工作面上方的顶煤块度分布情况；

A2:后刮板输送机上安装多个电子称重装置，用于测量放煤重量，并实时计算顶煤放出率；

A3:支架应力传感器测量出工作面内支架所受应力；