均匀煤厚12.5米、普氏硬度系数达3.6的特厚僵硬煤层时！胺⑼”——不是顶煤难垮落，就是垮落块度过大，直接导致顶煤采出率不高、采场顶板难以节制……日前，这些困扰官板乌素煤矿多年的放顶煤开采难题终被攻克。。
“采区预留的安全煤柱由原来设计的33米减至11米。！备每蠖鲁ぶ芟路欣喜于创新为企业带来的变动，仅2个工作面就多回收60万吨煤炭资源，增长收入4亿元。。
确定沿空掘巷地位及煤柱宽度
官板乌素煤矿是冀中能源张矿集团投资收购处所民营企业、执行股份重组后成立的国有控股企业。。经过10余年的持续出产，矿井煤炭赋存量日渐萎缩，难以支持企业后续发展。。
怎么办？一方面，他们眼界向外，积极申请资源扩界；；另一方面，刀刃向内，对准现有开采地域深挖内潜，调整和优化出产组织方式。。
令他们头疼的是，6号特厚僵硬煤层带来的综放作业面顶煤难垮落、垮落块度大、顶煤采出率低、采场顶板难以节制等问题。。
周晓路说，官板乌素煤矿井田面积不及3.5平方公里，出产地域安插于井田深部6号煤层。。井田地质前提多变，煤层倾角扰曲部位超过15度，煤层开采厚度大，且覆岩运移破断领域广、分歧层位的顶板破碎特点及矿压作用机制差距较大，造成大空间覆岩应力散布及采场矿压显露复杂。。
“选取以往回采工艺、人员组织、预留大区段安全煤柱的步骤，对于均匀厚度为12.5米的特厚煤层来说，煤炭采出率、矿井综合效益都不太梦想。！敝芟路说。。
从2019年起头，该矿与科研院：献鳎攵611综放工作面6号煤层综合机械化放顶煤开采，发展了项目攻关。。
从特厚煤层综放工作面实体煤侧覆岩活动法规动手，该矿总工程师朱贵祯把握了特厚煤层综放工作面支承压力演化法规、工作面不变后采空区侧向支承压力散布等第一手资料，仿照出工作面采空区不变后的数值，确定了沿空掘巷地位及煤柱留设量。。
“为最大限度地减小煤柱损失，我们沿破碎区将掘巷地位安插在围岩齐全水平较好、远离侧向支承应力集中的塑性区。！敝旃箪跛担用褐谟αΤ∩⒉挤ü妗⒉煽涨阑稹⒚禾孔试椿厥章实确矫嫠伎迹褐侠砜矶扔ξ衷11米左右，“固然33米大煤柱的承载力更强，但11米窄煤柱仍拥有相当承载力，能维持巷道围岩不变。！
据测算，与之前2个工作面区段间留设的33米煤柱相比，优化后707米长的工作面煤柱回采率提升至88%。。
使用大直径钻孔顶煤预裂技术
指挥移架、推溜，纯熟操作采煤机往复作业……在井下工作了20余年，综采区班长张春林习惯了各类地质前提下的煤层开采工作。。但对于12.5米的特厚僵硬煤层，放顶煤不易垮落、顶板难治理时时令他力不从心。。
张春林暗示，综放工作面放顶煤开采可使采煤机可采高度和顶部的煤炭同时采出。！岸ッ褐匾诳笱棺饔孟虏湫魏蠓鬯樾钥迓洹。因而，放顶煤回采关键是顶煤的破碎、垮落和放煤工艺。！闭糯毫炙怠。
煤层强度直接影响顶煤冒放性。。综采区技术员张明家对此了如指掌：“软煤最容易冒落，可放性好；；中硬煤次之；；硬煤的冒放性最差。！
据相识，官板乌素煤矿6号煤层煤体属硬煤层，煤层强度对顶煤冒放性影响显著。。现场支架后部常有悬顶的顶煤，且冒落块度较大。。
“611特厚煤层综放回采工作面机采高度3.5米，放顶煤最大厚度10米、均匀厚度9米，采放比为1∶2.6，顶煤厚度较大。。中部顶煤很可贵到充分松动，导致顶煤难以冒落。！闭琶骷宜怠。这不仅造成了资源浪费，还会引发采空区遗煤天然发火。。
“顶煤高效回收，取决于顶煤破碎机理和散体顶煤流动法规2个关键成分。！敝旃箪跎钰辖档投ッ呵慷鹊母骼嗉苛粗共接谏羁妆啤⒊白⑺砘却巢街韪ぷ髅娲吹奈Ｏ蘸鸵患。。
直到大直径钻孔顶煤预裂技术的出现，他们从底子上找到了既弱化特厚僵硬顶煤，又安全高效的步骤。！跋蚨ッ褐惺┕ご笾本蹲昕祝越┯捕ッ褐葱性ち选！敝旃箪跛怠。此工艺单一，受煤层前提影响小。欣诠ぷ髅媛叫霾山谠即罅砍霾图际醭杀尽。
在接下来的尝试中，张明家发现，随着大直径钻孔在煤体中的开挖，煤体的应力场平衡状态被突破，在重新散布的应力作用下产生弹塑性变形，并从孔壁向煤体深部发展，由孔壁向煤体深处顺次形成了分裂区、塑性区和弹性区3个区域。。
“增大钻孔直径，塑性区便会扩大。！背⑹灾校琶骷抑鸩嚼┐罅俗昕字本丁。在削减钻孔巷道围岩变形量、综合思考技术成分和经济成分的情况下，他最终将钻孔直径尺寸确定为150毫米。。
优化工作面回采工艺设计
在执行大直径钻孔工艺后，特厚僵硬顶煤逐步弱化，破碎为拥有冒放性的流动散体煤。！吧⑻迕旱母咝Щ厥眨廊皇苤朴诜琶悍绞健⒎琶翰骄嗟瘸煞帧！敝旃箪踅酉吕吹墓ぷ鳎墙岷戏琶汗ひ眨扇『侠碛行У姆琶翰骄啵岣叨ッ悍懦隽俊⑾骷醴琶核鹗А。
在611工作面3.5米采高前提下，朱贵祯和技术人员别离尝试了分歧放煤步距、放煤方式对顶煤放出法规的影响。。他们进而得出结论：煤矸混合区形成功夫和空间状态、顶板冒落大局和块度、支架选型和放煤步距等是造成放煤损失的重要成分。。
在确定放煤步距方面，他们别离尝试了0.6米、1.2米、1.8米和陆续单轮多轮、距离单轮多轮放煤工艺，别离仿照煤矸流场动态变动的过程，分析顶煤损失特点、采出率和含矸率。。
朱贵祯发现，当放煤步距为0.6米时，顶煤放出量呈“少—多—少”循环大局，放煤口放出的矸石以“采空区矸石—顶部矸石—采空区矸石”循环大局出现，顶煤回收率达76.13%，含矸率6.76%；；当放煤步距为1.2米时，采空区内矸石和顶板矸石同时冒落至放煤口。。相比0.6米放煤步距，顶煤损失较小。芴寤厥章蚀锏79.88%，含矸率5.75%；；而放煤步距增大至1.8米时，采空区左近矸石留置于采空区内，顶煤损失加大，顶煤回收率仅为74.57%，含矸率6.74%。。
“放煤步距为1.2米时，顶煤回收率较高，含矸率最低。！敝旃箪跛怠。
在优化放煤工艺方面，张明家先后对特厚煤层顶煤在“两放一采”工艺前提下的单轮挨次、双轮挨次和三轮挨次工艺的顶煤损失法规进行了尝试。。
“单轮挨次放煤原煤回收率为74%至78%，双轮距离原煤回收率79%至82%。！闭琶骷宜怠。三轮距离放煤的顶煤损失至少，回收率能达到82%至84%。。
“随着放煤轮次的增长，顶煤回收率顺次增高，同时也陪伴着工艺复杂水平的提升。。工作面放煤方式的选择，还要思考两者间的平衡。！敝芟路说。。距离多轮放煤是611工作面较为相宜的高效放煤方式，“选取‘两放一采’、三轮放煤工艺，顶煤回收率达到82.27%，较以往提升近45%。。 （中国煤炭报）