放頂煤開采存在問題及解決途徑

【摘 要】自從我國第一套綜采放頂煤設備下井試驗以來，綜放開采取得了很大發展，已在近30個礦務局70多個工作面推廣應用，取得了明顯的經濟效益和社會效益。盡管如此，綜放開采技術仍存在許多問題，如采出率偏低、采空區丟煤易自燃、工作面粉塵嚴重超標等。

【關鍵詞】放頂煤開采；解決途徑

1.煤炭回收率

采出率是評價綜放工藝技術的主要指標之一。目前，我國綜放開采工作面采出率一般為80%～90%，煤損比較嚴重。放頂煤采出率包括兩項內容：一是采區采出率；二是工作面采出率。

1.1影響采區采出率的因素有

（1）采區上山煤柱分攤損失，約占采區采出率的2%。

（2）采區隔離煤柱分攤損失，約占采區采出率的2%。

（3）順槽隔段煤柱損失，約占采區采出率的5%。

（4）順槽及切眼丟頂（底）煤損失，約占采區采出率的3%。

1.2影響工作面的采出率的因素有

（1）初采損失，指從切眼至第一次放煤距離一般為8～12m不放煤丟失頂煤量。

（2）兩端開采損失，指在開采過程中工作面上下兩端至少有2支架不放煤丟失頂煤量。

（3）末采損失，即工作面距停采線12～15m不放煤的頂煤損失量。

（4）支架之間上部的脊背煤損失。

（5）放煤步距之間的頂煤損失。

因此，為了確保放頂煤開采達到國家技術政策對采區采出率不低于75%的要求，應采取如下措施：

（1）在地質條件允許的情況下，盡可能加大采區推進長度或合并開采，減少采區煤柱損失。

（2）緩傾斜煤層除底軟有水外，應采取走向長壁或平行斷層布置俯采或偽斜俯采，切忌仰采。兩巷要沿底板定向掘進，盡力避免丟頂煤。

（3）按煤巖力學特性、煤層結構和頂煤冒落破壞移動規律，考慮支架輔助破煤的厚度只能作用在下位的2～3m左右，結合實際合理確定分層開采厚度。

（4）對頂煤不易破碎、冒落和放出的煤層，采用具有有效輔助破煤機構的液壓支架，若頂煤超過3m時，應采取超前水力壓裂措施。

（5）確定放煤步距和與割煤相配合的、合理的組織方式以及放煤的操作程序，力求避免早期混矸，減少丟失頂煤。

（6）工作面兩端設置過渡架和端頭支架，把兩端的頂煤全部放出。在工作面開切眼、設備安裝后到初次來壓前要人工挑落放出頂煤，為以后利用地壓破煤開出自由面，這樣可以大大減少工作面初采頂煤損失量。兗州礦業集團采用過渡放煤支架和端頭放煤支架，工作面采出率提高了2%以上。

（7）在熟練程度提高后，長工作面設備配套過關的基礎上，對地質輕微破壞的厚煤層綜放采區，要充分考慮割煤和放頂煤交叉同時作業的勞動組織，這樣工作面生產能力能成倍增長，若工作面長度加大到150～200m，可創造年產達到150～200萬t高產工作面。工作面加長后相對降低小階段煤柱損失率。

（8）采用巷旁充填材料固化采空區上下端。在此基礎上取消階段煤柱，實現沿空送巷的綜放無煤柱開采。兗州礦業集團已試驗并推廣了小煤柱沿空掘巷技術，并使大斷面巷道實現了錨網化，減少了大量區段煤柱。

（9）要建立健全相應的綜放采區采出率計算與監督方法和體制。

2.煤炭自燃

我國大部分厚煤層在開采時，都具有自然發火傾向，放頂煤開采由于采空區面積大，漏風途徑復雜且難以避免，再加上采空區遺留的碎煤多，容易引發煤炭自燃。據統計，220個綜放工作面發生了182次自燃火災。綜放工作面煤炭自燃的特點是：①事故集中發生在少數礦區或工作面，1/3礦區發生過自燃，其中86.4%的事故集中于4個礦務局；②生產不正常，推進速度慢是發生自燃的重要原因；③采空區漏風嚴重；④巷道高冒區或周圍裂隙帶引發自燃是放頂煤開采自燃事故的一個突出特點。182次自燃中，這類事故占63.7%。

當前防治火災技術方法較多，歸納起來主要有以下幾種：

2.1黃泥灌漿

這是我國在分層開采多年使用并行之有效的方法，不少礦井有完整的黃泥灌漿系統，應充分加以利用。窯街礦務局在急傾斜煤層水平分段放頂煤工作面，因工作面短，采空區體積有限，采用灌漿的方法則更有效。另一種灌漿方法是采用阻燃劑溶液灌漿，這種方法的原理、系統和效果與黃泥灌漿大致相同。但由于主要阻化劑原料大量使用，其價格暴漲，給推廣帶來了困難。水砂充填原則上也是一種灌漿方法，效果更好，但充填費用較高。

2.2注氮滅火

利用氮氣滅火的原理十分簡單，在封閉范圍內注氮滅火的效果十分顯著，盡管注氮設備價格貴，但對于一些經常發生自燃火災的工作面，配置氮氣滅火裝置是合理的。

2.3在回采工作面上下隅角及支架后方注灑阻化劑

這種方法對于局部防滅火很有效，尤其是在工作面推進速度較慢時。

2.4阻化劑噴霧

阻化劑氣霧的載體是空氣（風流），對漏風嚴重的工作面向采空區注入氣霧阻化劑有著特殊的作用，效果好。

2.5向煤體注水

實踐證明向煤體注水潤濕煤體有明顯的阻燃作用，應得到推廣。

2.6加快工作面推進速度

由于放頂煤工作面后方不允許存在廢巷，采空區內窒息帶的發展較充分，工作面推進速度快，浮煤很快進入窒息帶，不會發生自燃。緩傾斜放頂煤開采工作面采空區自燃的機會要比分層開采少的多。急傾斜水平分段放頂煤開采時，由于仍需二次揭露采空區，采空區自燃事故就時有發生。

對于巷道頂煤自燃防治的方法主要有：提高巷道的支護質量；對巷道頂部噴涂聚胺脂，減少巷道漏風；通過鉆孔壓注惰化阻化劑等。