简易支架放顶煤开采技术是一种在煤矿开采中使用的开采方法,其基本原理是在采煤过程中,利用简易的支架结构(如π型钢梁、滑移支架、悬移支架和抬移支架等)来支撑顶煤,从而达到安全高效地采出煤层的目的。简易支架放顶煤开采技术于1998年在淮南矿区开始实施,具有投资成本低、见效快、单产高、万吨掘进率低等优点。该技术在实际应用中也存在诸多问题,主要包括煤壁片帮、掉顶等问题,以及对悬移支架的改进意见等。
在煤壁片帮、掉顶的问题上,主要通过π型钢梁配合单体液压支柱组合进行处理,该组合支架的特点是支护和拆除工艺简单方便,操作灵活,并且对煤层赋存条件适应性强。然而,这种组合支架也存在局限性,如遇到矿压显现明显时,悬移支架前探梁伸缩不灵活、强度低易变形等问题较为突出。为改善这些问题,淮南矿区在2004年研发了1800/16/24型抬移支架,作为悬移支架的补充架型,并已经过工业性试验和市级鉴定。
关于护顶材料的选择,简易支架放顶煤开采过程中通常使用塘材笆片、塑料网和菱形金属网等三种材料。塘材笆片使用方便、价格低廉,但强度较低,整体性差;塑料网重量轻、价格便宜,但联网不便捷,联接处强度低;菱形金属网强度高、展布面积大,利于窜梁移钢梁,表面光滑且有一定刚性,尽管价格偏高,但被认为是简放开采中最理想的护顶材料。
在落煤方式的选择方面,淮南矿区主要采用风镐和爆破两种方法。风镐落煤对顶煤破坏程度小,煤壁成型好,易于控制,但工人劳动强度大,产量效率偏低。爆破落煤则循环用时短,产量效率较高,但需要进一步优化爆破工艺参数。
为了防止支柱钻底造成支架转向的安全隐患,淮南矿区采取了高压水预裂法和爆破预裂法。高压水预裂法是对采面煤壁上的顶煤进行打钻注高压水,使其产生裂隙,然后利用风镐放煤。爆破预裂法则通过爆破预裂来减少支柱对底板的压力,提高支柱的初撑力。这些措施能够改善支柱对底板的压力,提高工作效率和安全性。
从上述内容可以看出,简易支架放顶煤开采技术在提高煤矿开采效率的同时,也需要不断地解决开采过程中遇到的技术难题。这就需要不断地对现有的开采设备和方法进行改进,以适应不同的地质条件和生产需求。随着技术的发展,例如通过开发新的支架类型、改进落煤方式和护顶材料等,简易支架放顶煤开采技术也将持续完善和进步。