礦井放頂煤綜采技術探析

【摘 要】綜放開采是不穩定厚煤層開采的一種有效技術方法，綜采放頂煤開采在我國已有近20年的歷史，在工作面高產和效益兩方面都取得了十分可喜的成果。本文主要對放頂煤放煤工藝參數與放煤技術方法進行了分析，提出了硬煤及夾石的解決措施和提高煤炭采出率的措施，希望有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】放頂煤；綜采；工藝技術

綜放開采不僅是不穩定厚煤層開采的一種有效技術方法，也是實現高產高效礦井建設的有效途徑，為綜放開采技術的可持續發展奠定了基礎。綜采放頂煤工藝支架選型合適，設備科學配套，工藝參數和勞動組織優化，可提高工作面的產量。綜采放頂煤巷道掘進率低，巷道維護環境也有所改善。能明顯緩解綜采采掘銜接緊張的狀況。工作面搬家次數相對減少，可提高綜采成套設備的有效使用率和單套設備的年產量，井下工效率和工作面效率等都有明顯提高，能源動力消耗少。綜采放頂煤適合開采條件復雜、煤層厚度變化大、頂底板不平、斷層較多、工作面較短、地帶三角區等條件下采用。綜放開采是一種安全高產、低耗高效的采煤方法。

一、放頂煤綜采設備與操作

放頂煤綜采的采煤工序有采煤機割煤、移架、推溜和放頂煤等。在割謀工序中，采煤機的進刀方式與普通綜采工作面相同。在采煤機割完煤后，就要進行支護，通常以支架擦頂移架為好。移置后的放頂煤支架應成直線，在移架中能隨時利用側推千斤頂進行調架和扶架。四柱的放頂煤液壓支架前、后柱的高差，要控制在200mm～250mm之間。推移輸送機，在采煤機割過煤15m后就應推溜，操作時，應與放頂煤液壓支架相協調，彎曲度不能太大，通常在二至三次推到位即可。

若前、后兩部輸送機，后部輸送機的推移要待頂煤放完后進行，有的后部輸送機固定在放頂煤液壓支架的底座上，隨架移動。避免設備下滑，傾斜工作面應從下向上進行推溜。在急傾斜水平分層工作面，為避免支架串動，可分別從機頭部或機尾部輪流推溜。

二、放頂煤放煤工藝參數與放煤方法

放頂煤通常是經移架使頂煤垮落、破碎，不破碎的可打眼爆破，通常要求頂煤強度不大，但不可超過1.5，這能保證移架后頂煤垮落自動破碎，還要將已破碎的頂煤盡可能地回收。頂煤是綜放開采的關鍵工序，應確定放煤工藝參數和放煤順序。

1．放煤步距。在工作面推進方向上，兩次放頂煤間的推進距離即循環放煤步距。確定循環放煤步距的要求是使放出范圍內的頂煤能充分破碎和松散，提高采出率，降低含矸率。放煤步距與煤的軟硬、層節理發育狀況和頂板活動相關。確定放煤步距要考慮支架結構、放煤口位置和頂板冒落的垮落角，及經過一次放煤后，松散煤體的活動規律就是放煤橢球體和放煤漏斗的影響。放煤步距可通過復雜的計算或作圖法確定，但最少不可使其小于頂煤松散橢球體的短軸半徑。通過大量煤礦生產實踐總結出綜采放頂煤工作面的放頂步距為：在采用0.5m～0.6m的截深時，放煤步距為1.0m～1.2m，就是采煤機割煤兩刀，支架前移兩次后放頂煤的效果最佳，可保證煤的充分冒落，并能經放煤口順利放出；在采用0.8m～l.0m截深時，放煤步距與截深相同，為0.8m～l.0m，在頂煤較堅硬難放時，也可割兩刀煤放一次頂煤，放煤步距為1.6m～2.0m。

2．放煤口間距與高度。放煤口間距的大小與放煤步距相似，就是間距太大，煤炭損失量增加；間距大小，可能使含矸量上升，煤質降低。所以，放煤口間距以1.5m～3.0m為合適。放煤口的高度對煤炭回收率影響較大。通常，放煤口高度提高，放煤體積就將減少，因此，應盡量降低放煤口的高度。但其高度也不能太小，必須高于輸送機的高度，否則就會出現裝煤困難。

3．放煤方式。放煤方式對工作面煤炭采出率、含矸率的影響較大，還對總的放煤速度、正規循環的完成及高產產生影響。放煤方式一般包括放煤順序和一次頂煤的放出量，有以下幾種方式。一是單輪順序放煤；二是多輪順序放煤；三是單輪間隔放煤。

三、硬煤及夾石的解決措施

堅硬或有夾石的煤層在開采時，頂煤冒落困難，冒落下來后可能有較大的塊堵塞放煤口，導致頂煤不能順利下放。此時，要采取以下措施。

1．對切眼頂煤的措施。應在切眼部位實施打挑頂眼及副幫眼，支架移出炮眼位置，馬上爆破挑頂，使老塘的煤頂拉溝以對快速冒落有利。在支架推進3m后，頂煤冒落3m～5m，就要從支架天窗中放煤，可以取得較好的效果。

2．硬煤及夾石的解決措施。在支架的架間向上打眼，在硬煤或夾石部位裝藥，移架前要進行爆破。也會取得最佳的效果。

3．放煤時對大塊煤堵塞窗口的解決措施。首先是進行爆破崩碎。爆破施工時要具備以下條件：設置專職瓦檢員，檢查窗口外2m范圍內的瓦斯含量不超限；該面瓦斯道風流中的瓦斯含量不超限；打眼崩大塊煤時，眼深、裝藥量范圍內瓦斯符合《規程》的規定，打眼時要使用被筒炸藥。其次采用高壓脈沖水射流破碎窗口內大塊。還要對煤體注入高壓水以軟化煤體。

四、提高煤炭采出率的措施

1．適度加大工作面的尺寸。減少初采、末采及端頭煤炭損失率，提高工作面的采出率。

2．科學選擇放煤步距和放煤工藝。放煤步距要按照煤層厚度、放煤口幾何尺寸及排矸能力確定，在煤層較厚、放煤口較大時，放煤步距要相應加大，反之要適當縮小。放煤工藝一般要實施單輪間隔放煤，此方法易于人員把握，脊背煤損失較少。

3．擴大端頭放煤范圍。使用有效的端頭支架，完善支架配套，實施端頭全部放煤。如端頭支架尾部設有能擺動的放煤插板，可使工作面煤炭采出率提高5%～6%。

4．縮小區段煤柱尺寸。適度縮小區段煤柱尺寸。例如，把煤柱寬度由20m縮小至5m，這樣采區煤炭采出率就能提高

6%～8%左右。同時，要加強工作面初采階段的放煤操作管理，按規定要求操作，減少工藝過程中的丟煤損失。工作面煤炭采出率與工人素質、生產管理水平等人的因素相關。提高放煤人員的責任心，提高工作面煤炭采出率。

新世紀以來，我國綜放工作面采煤工藝上有了較快的發展，工作面降塵采用了噴霧降塵自動化裝置。瓦斯突出的煤層，《規程》禁止采用放頂煤開采。我國有必要采取良好的瓦斯抽放和突出治理措施，使所采區域由突出區域緩解為不突出區域，在保證瓦斯不超限的條件下，采用綜放開采技術，實現高產高效。要研究頂煤的破碎機理，頂煤的移動和放出規律，合理確定工作面截深、移架和放煤步距、放煤方式、放煤口位置等參數和工藝環節。堅硬頂板和硬煤條件下的工作面的采出率還不理想，要研究改善頂煤冒放性的技術和機械化回收冒落頂煤的裝置，提高頂煤的采出率，減少工作面的含矸石率進行潔凈開采，要研制放煤過程中的煤巖自動識別系統，配合放煤機構的電液閥程序控制系統，實現放煤口見矸自動關閉。