張躍文

【摘 要】煤炭是我國的主要能源，目前煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)中穩(wěn)居50%以上。然而，煤炭開采過程中的高效和安全問題，一直是困擾我國煤炭企業(yè)的兩大難題。綜采放頂煤開采技術(shù)以其高產(chǎn)、高效和安全的綜合優(yōu)勢，在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，必將是我國厚煤層開采的主要技術(shù)手段。

【關(guān)鍵詞】綜采放頂煤；采煤法

1.綜采放頂煤采煤法及其適用條件

綜采放頂煤采煤法是采用大功率（單或雙，多為雙）滾筒采煤機(jī)、綜采放頂煤液壓支架、工作面大功率刮板輸送機(jī)（一般為工作面前后各1部）、配套的機(jī)道轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)、及其它附屬設(shè)備進(jìn)行配套聯(lián)合生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)采煤工藝全過程機(jī)械化的一種采煤方法。這種采煤方法具有可連續(xù)化生產(chǎn)、高產(chǎn)、高效、掘進(jìn)率低、生產(chǎn)成本少、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。綜采放頂煤的適用條件是：①煤層的厚度。一般綜采放頂煤采放比在1～4之間，根據(jù)煤層的可放性而有所增減，按照采高2.5～3.0m計(jì)算，放煤高度應(yīng)該在6～12m之間，煤層厚度應(yīng)該在7～15m為宜。②煤層的可放性。煤層的可放性主要因素就是煤層的硬度。從放頂煤開采這個(gè)角度來看，煤層的層節(jié)理發(fā)育程度、煤層的夾矸情況等都可以歸結(jié)到煤層的硬度上。如果按照普氏分級(jí)法，煤層硬度不可以大于3?；蛘唔敯褰?jīng)過預(yù)裂爆破或高壓注水等人為干預(yù)后使煤層硬度降到3以下。③煤層傾角。對(duì)于綜采放頂煤開采，煤層的傾角越小越好。因?yàn)閮A角小易于工作面生產(chǎn)的管理。④煤層頂?shù)装鍘r性。煤層頂板能隨采隨冒，冒落充填高度不小于采放高度；煤層底板巖性較硬，適宜及時(shí)支架。

2.綜采放頂煤開采的優(yōu)越性

①產(chǎn)量高：由于綜放開采實(shí)現(xiàn)了采、放平行作業(yè)，工作面前后有兩個(gè)出煤點(diǎn)，一個(gè)工作面相當(dāng)于多個(gè)工作面，因此工作面單產(chǎn)和工效可大幅度提高。②掘進(jìn)率低：一個(gè)綜放工作面的采放比均大于1，完全實(shí)現(xiàn)了煤層的整層開采，減少了分層開采時(shí)的回采巷道，緩解了采掘緊張的局面，并改善了巷道維護(hù)，大大節(jié)約了巷道掘進(jìn)量和維修量。③實(shí)用范圍廣：綜放工作面基本上都是沿煤層底板開采的，不受煤層厚度變化影響，同時(shí)，頂煤代替了單一煤層的偽頂或直接頂，有利于工作面機(jī)道上方空頂?shù)木S護(hù)。④減少工作面搬家次數(shù)：一個(gè)綜放工作面開采相當(dāng)于2～3個(gè)分層開采工作面同時(shí)開采，大大減少了工作面的搬家頻率。⑤節(jié)省電能、材料：對(duì)于綜放工作面頂煤的垮落和放出均靠地壓和自重完成，無須外加動(dòng)力，所以與分層機(jī)采相比，噸煤節(jié)約了電耗、坑木、金屬網(wǎng)、開采成本大大降低。

3.綜采放頂煤的主要影響因素

3.1放頂煤工作面與圍巖的關(guān)系

支架與圍巖相互作用是矛盾的兩個(gè)方面，圍巖作用是主體是主動(dòng)作用，支架是被動(dòng)體，承受圍巖所加的載荷。支架必須具有承載和遏制頂板破壞繼續(xù)發(fā)展的兩種作用，支架的作用有時(shí)也是主動(dòng)的，是指合理的支撐力可以部分改變圍巖的性質(zhì)，減緩裂隙的發(fā)展，提高圍巖自承載的能力，提高工作面巖層控制的效果。在這個(gè)支護(hù)體系中，前方的煤體和后方的冒落矸石支撐體都是客觀存在的，一旦所開采的煤層確定后，其對(duì)上覆巖層的作用力性能也就確定下來，因此，回采工作面的支護(hù)與圍巖的相互作用主要取決于煤體、直接頂及基本頂?shù)牧W(xué)物理特性，支架支撐性能只能在很小的程度上影響巖層活動(dòng)規(guī)律。

3.2合理的放煤方式

對(duì)于綜采放頂煤工作面，每一個(gè)支架都具有一個(gè)獨(dú)立的放煤口。在平行工作面方向上，應(yīng)采取能使采出率最高、脊背煤損失最少、操作簡單的放煤方式，如順序一次全量放煤，順序均勻多輪等量放煤，隔架一次全量放煤，隔架均勻多輪等量放煤及順序不等量放煤方式等，根據(jù)大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，無論采用什么樣的放煤方式其頂煤放出率與放煤口間距呈反比線性關(guān)系。即放煤間距越大頂煤放出率越低，脊背煤損失越大。采用順序一次全量放煤方式頂煤放出率高、脊背煤損失小，但是由于放煤口間距較小，前一個(gè)放煤口形成的矸石漏斗母線對(duì)后一個(gè)放煤口的放出體影響較大，因此，從每一個(gè)放煤口放出的純煤量不穩(wěn)定，尤其是在開始時(shí)波動(dòng)較大，在實(shí)際工作中工人很難準(zhǔn)確控制放出量；若增大放煤口間距采用隔架均勻等放煤方式，從每一個(gè)放煤口放出的純煤量比較均等，煤巖分界線平穩(wěn)下降，但此方式放煤工序復(fù)雜，也比較控制每一輪的等量放煤。如果在采用隔架一次全量放煤完畢后，再短暫的打開兩個(gè)放煤口，使實(shí)際放煤口間距仍相等，這樣就可以完全放出不能放出的頂煤，而且又易于工人控制放煤口，然后再短暫打開雙號(hào)支架放煤口，直到頂煤全部放出為止。

3.3放煤步距對(duì)頂煤放出量的影響

放煤步距對(duì)控制煤體損失量起著至關(guān)重要的作用，放煤步距過大，存在放煤步距間不能放出的煤體也多，放煤步距過小，在頂部煤體還沒有完全放出之前，后方矸石已到達(dá)放煤口同樣造成較大的煤體損失量，只有選擇一個(gè)合理的放煤步距使上方矸石與后方矸石幾乎同時(shí)到達(dá)放煤口，才能達(dá)到最小的煤體損失。影響放煤步距的因素：在放煤高度一定時(shí)，合理的放煤步距與頂煤垮落角呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，隨著垮落角的增大，放煤步距在夸落角較小時(shí)增長緩慢，隨后變化較大，這表明，在垮落角較大時(shí)，放出體足以充分發(fā)育，相應(yīng)放煤步距較大，同樣能達(dá)到較好的放煤效果，合理的放煤步距與放煤高度基本上是直線關(guān)系，頂煤越厚，要求相應(yīng)的放煤步距越大，否則，煤體后方矸石要先于上方的矸石到達(dá)放煤口，造成頂部一些煤炭實(shí)體不能及時(shí)放出而損失。

4.綜采放頂煤工作面的安全保障

4.1綜放面瓦斯涌出特點(diǎn)與防治措施

在高瓦斯礦井，綜放工作面的瓦斯涌出的特點(diǎn)是絕對(duì)量增加。有效的防治措施主要有：①本層抽放或鄰層抽放；②采空區(qū)抽放；③加大抽排風(fēng)量和強(qiáng)化局部瓦斯聚集區(qū)的處理力度。

4.2綜采面的煤炭自燃防治

①“均壓”是被證明了的防、治煤層自燃發(fā)火的有效措施，而均壓的狀態(tài)決定著均壓的效果。過去，均壓狀態(tài)要靠人工逐點(diǎn)測定，速度慢、精度低。為了提高均壓效果，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)研制成功了均壓通風(fēng)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)、傳感器和控制軟件，及時(shí)、準(zhǔn)確地將系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)用表格和圖象的形式，直觀地反映出來。②傳統(tǒng)的防滅火材料是水、黃泥漿、磚、料石等等。近年來陸續(xù)研制成功的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的系列凝膠材料，消除了老材料存在的滲漏、干裂造成防滅火性能失效的缺陷，大大提高了防滅火效果。

4.3綜采面的煤塵治理

①根據(jù)水在煤層孔隙中的流動(dòng)特性創(chuàng)造了超前長孔靜、動(dòng)壓結(jié)合自動(dòng)切換注水系統(tǒng)。該技術(shù)利用工作面超前壓力對(duì)煤層的破碎作用，在適當(dāng)?shù)牟课缓蜁r(shí)間，通過鉆孔向煤層注入高壓水。與不注水比較，注水后煤層平均水分由3.22%增加到4.39%，4個(gè)產(chǎn)塵部位總煤塵量降低78.1%～86%，其中呼吸性煤塵降低57.4%～67.6%。②對(duì)生產(chǎn)過程中采煤機(jī)產(chǎn)生的煤塵，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和射流的卷吸機(jī)理，采用二次負(fù)壓降塵裝置，可有效地控制煤塵外逸，其降塵效果全塵達(dá)到63.1%，呼吸性煤塵達(dá)到65.9%。

5.結(jié)束語

綜放開采技術(shù)由于其技術(shù)先進(jìn)，而具有強(qiáng)大的生命力。加之我國整體國力和設(shè)備加工制造業(yè)的水平的提高，以及高素質(zhì)的管理人才和職工隊(duì)伍的建設(shè)，使綜放開采技術(shù)不斷發(fā)展和完善。較好地解決了厚煤層礦井的高效和安全問題，逐漸成為當(dāng)前我國厚煤層開采的主要方法。

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