放頂煤開采緩傾斜特厚煤層減少煤量損失淺析

摘要：文章參照我國緩傾斜特厚煤層近年來放頂煤開采技術的應用與發展，結合天安煤礦采用ZH2000/16/24ZL型支架放頂煤開采技術的試驗，分析了煤量損失原因，總結了減少煤量損失途徑。

關鍵詞：放頂煤 緩傾斜特厚煤層 煤量損失

中圖分類號：TD823文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0104-01

緩傾斜特厚煤層因其特殊煤層賦存條件所限，工作面回采率難以控制，兩端煤難以放落，回采率低，損失了大量寶貴的煤炭資源。陽煤集團天安煤礦采用ZH2000/16/24ZL型支架放頂煤技術在緩傾斜特厚煤層50403工作面中的應用，回收率達到85%以上。本文以陽煤集團天安煤礦為例，根據放頂煤開采技術的應用與發展，對放頂煤開采煤量損失原因進行了分析，總結了減少煤量損失途徑。

1 放頂煤適用條件

（1）懸（滑）移支架和π型鋼放頂煤比較適宜在不規則塊段、塊段小且煤層厚，不利于布置綜放工作面的地段。

（2）綜放工作面宜布置在無大中型斷層、大的褶曲及巖漿侵入體的區段，對于一些小型斷層邊緣地帶、三角區、殘余煤柱區也可以使用。

（3）煤層（組）水平方向厚度變化不大，無分叉尖滅缺少，單層夾矸厚度不大于0.8m。

2 煤量損失原因分析

（1）工作面布置不合理煤量損失：追求高產高效，只布置大走向大采長綜放面，忽視了在不利于上綜放面的不規則塊段布置懸（滑）移支架或π型鋼放頂煤采煤面造成的煤量損失。

（2）工作面初末采煤量損失：地質條件、開采技術條件所限，初末采在一定距離內不放頂煤，不可避免造成的煤量損失。

（3）工作面放煤損失：放煤口角度和架后落煤形成的自然安息角一致時，煤矸交界線以下落煤全部損失。

（4）采區煤柱損失：分區布置，采區間必須留設隔煤柱造成的煤量損失。

（5）采區煤層厚度損失：地質原因引起煤層形態的變化，由于要求工作面兩順槽巷平行且保持等長，便于支架推進，致使外側的資源難以回收。

（6）工作面三角煤損失：包括底板側三角煤和頂板側三角煤，底板側三角煤為工作面主要煤量損失。

（7）災害構造帶煤量損失：工作面支架因避開火、破碎帶等災害危險區以及斷層、褶曲、端頭等構造帶，只進刀不放頂煤造成的煤量損失。

3 減少煤量損失途徑

3.1 改變放煤工藝

（1）嚴格控制推進速度。通過控制采煤機截割節奏和支架推進速度，保證架后頂煤有充分跨落、破碎時間，從而增加了可放煤量。

（2）采用有效放煤方式。積極推廣選用多輪隔架順序放煤法。天安煤礦50403工作面放頂煤開采試驗表明，從底板向頂板多輪隔架放煤，遇到大塊煤時，小幅度上下擺動尾梁，使煤塊破碎后放出，頂煤不能一次放完，不能長時間在一架放煤，不能卸壓放煤。

（3）工作面初末采放煤。通過注膠等手段加固煤體頂板、增加頂板支護密度、增強頂板完整性、穩固性等手段，盡可能減少初采和末采不放頂煤的距離。

（4）端頭放煤。工作面使用端頭支架和改造過渡支架后，使其具備放煤功能，盡可能做到端頭全部放煤。

（5）低位放煤。在緩傾斜特厚煤層中宜采用低位放煤，放煤位置過高，老塘煤易于冒落，落煤損失加大，掌握好放煤口位置的高低決定煤量損失的大小。

（6）合理放煤步距。按照放煤橢球體理論，最合理的放煤步距應是頂煤放落橢球體短軸半徑和放煤高度相匹配，上部掉落煤矸與采區贓煤同時到達放煤口。

3.2 優化布置參數

（1）高檔普采放頂煤回收不規則塊段煤量。復雜地質條件致使煤田范圍內存在有不規則的邊角塊段而不宜布置綜放面時，要采用懸（滑）移支架或π型鋼放頂煤技術開采。

（2）合理的采放比。采放比過小或過大，都不利于頂煤的回收，落煤損失增大。

（3）合理的工作面走向長度。工作面在走向上布置較長，往往以縮短工作面長度、造成工作面易于發火，導致煤炭大量損失為代價。也不能一味求短，工作面搬家安裝頻繁，耗時耗力費財。應在煤層賦存條件允許的前提下，綜合考慮各種因素，確定合理的走向長度。

（4）加大工作面采長。煤厚一定，加大工作面采長可以減少三角煤損失和煤厚損失。兩順槽巷在保持平行等長的前提下，盡量外展靠近煤層頂板、底板。

（5）無煤柱開采。在煤層賦存條件好、走向變化不大的情況下，簡化巷道布置，取消采區間的隔離煤柱，從而減少了煤量損失

3.3 綜合措施必不可少

（1）煤層預注水。天安煤礦在50403工作面使用ZH2000/16/24ZL型支架放頂煤開采進行了煤層預注水，提高了煤層的可放性。實踐證明，煤層注水軟化，不僅降低了煤質硬度，煤塵濃度也比不注水降低40%以上，而且還能有效的防止煤層自燃，延長和推遲煤層發火期。

（2）回收三角煤。底板三角煤一般不易放落，可以采用深孔爆破回收，根據煤層傾角，采用扇形布孔方式，向工作面方向傾斜布置爆破鉆孔1～4個，每組鉆孔間距5m，超前工作面25m。

（3）反復緩慢升降支架。放頂煤開采時，對支架支起來再緩慢降下一點，然后再升起來，特別是對層理、節理發育的煤層，緩慢升降支架對頂煤破碎效果明顯。

（4）震動爆破法。主要是針對硬煤地段和夾矸，人為改善頂煤的可放程度。機理是：根據爆炸力學理論，利用炸藥爆炸勢能的突然釋放，從而釋放煤層積聚的能量，在煤介質中產生沖擊載荷，使藥包周圍的煤體破裂、位移、松動，并使之易放。

（5）勞動組織科學管理。各支架因頂煤結構、硬度、裂隙發育程度、冒放性的差異而受力不同，充分發揮人的主觀能動性，因時因地制宜，嚴格執行割煤必須放頂煤，頂煤放不盡不割煤制度，放出的煤中矸石比例達到1/3以上時，才可停止放煤。

（6）強化地質預測預報。通過礦井地質分析，詳細、全面了解并掌握本礦區的煤層地質特征及變化規律，不斷積累經驗，做到預測及時，推斷準確，處理得當。

4 結語

結合煤礦具體條件，進行理論研究和現場試驗，合理確定煤層開采最佳方法、工藝和相關參數，采用可行的開采技術，加強勞動組織的科學管理，最大限度的減少煤炭損失量，提高回收率，延長礦井服務年限，經濟效益和社會效益明顯。

參考文獻

[1]張榮立.采礦工程設計手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

[2]李俊雙.煤礦企業主要負責人和安全生產管理人員安全培訓教材[M].北京：中國礦業大學出版社，2007.