綜放工作面提高放煤率工藝探討

賈光明

摘 要：隨著綜放技術的普及，礦井產量日益提高，但隨著開采深度的增加，工作面放頂問題又困擾著開采安全。回采工作面的頂煤開采所采用的采煤工藝裂破碎頂煤的方式，直接影響其冒放性，提高工作面放煤率，并防止采空區大面積懸頂。

關鍵詞：綜放工作面；放煤率；工藝；探討

以往我國在工作面爆破處理頂煤時發生多起事故，因此國家安全監察局規定“采用預裂爆破對堅硬頂板或堅硬頂煤進行弱化處理時，必須在工作面未采動區進行，嚴禁在工作面上、下隅角爆破落煤和在工作面內采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板及卡在放煤口的大塊煤炭和矸石”。

目前國內頂煤和巖層頂底板處理方式基本有以下幾種：

1 高壓注水弱化頂煤和巖層頂板

即通過向煤層和巖層頂板高壓預注水，降低煤層和巖層頂板自身的強度，同時利用高壓水的切割作用，使煤體產生裂隙，從而達到隨采隨冒的目的，該方式目前還在試驗之中，國內目前使用較少。

優點：水力化措施與炸藥爆破相比施工過程較為安全，無火花及有毒有害氣體產生。

缺點：工藝相對復雜，且施工時管路系統為承壓狀態，操作人員受高壓水傷害威脅。水平分層工作面上部頂煤厚度較大，煤體吸水性較差；工作面上方及采空區內大量注水易引發井下水害事故。

2 炸藥爆破預裂頂煤和頂底板

優點：炸藥爆破能量大，技術成熟，可借鑒的資料較多；頂煤、頂底板通過超前預裂爆破的形式處理采空區大面積懸頂的效果較好；通過爆破，放頂煤工作面頂煤的冒放性較好。

缺點：爆破材料的運輸以及爆破施工時危險性較大；受頂煤離層影響，爆破火焰易引爆放空區瓦斯，導致瓦斯爆炸等次生災害。

該方案的缺點是采取超前預裂措施，超前工作面30米，爆破時沒有自由面，因此爆破效果受到影響。預裂爆破鉆孔從兩巷向工作上方打鉆，鉆孔數量有限，且工作面頂板高6-8m左右，工作面中間區域基本為鉆孔空白帶，這部分頂煤不能跨落，對上部煤體起到支撐的作用，大大降低了超前預裂的效果。見圖1。

3 二氧化碳致裂強制放頂

二氧化碳致裂的原理是：利用二氧化碳從液態相變到氣態瞬間氣化膨脹并產生高壓，打碎泄能片，高壓氣體從泄爆口釋放，作用在煤（巖）體上，從而達到致裂的目的。

優點：利用二氧化碳致裂器工作時不產生任何明火或火花；致裂后致裂器表面溫度極低，產生的的二氧化碳氣體營造了一個惰性氣體環境，從本質上杜絕了瓦斯爆炸的可能性；二氧化碳致裂器拋煤量多塊度可控、拋出距離短，且不會發生放炮崩人事故；致裂后基本不揚塵，無炮煙、不產生有毒有害氣體，不危害工人身體健康。致裂器一次投入可反復使用。爆破可避免炸藥爆破時產生的火花以及有毒有害氣體的產生。

缺點：相比炸藥爆破威力較小。但由于其安全性好，可在工作面支架上部直接采取局部致裂措施，煤體自由面較大，不需要太大的威力，以免煤體過度破碎，或煤體受力過大拋入采空區。這個缺點甚至變成了優點。

綜上分析，選擇區域性措施與局部措施相結合的方式，即超前工作面爆破預裂頂煤和頂底板的措施結合局部措施采用二氧化碳致裂強制放頂措施。可大幅度提高頂板裂破碎頂煤，直接提高煤炭冒放性，提高回采率。

在禁止在工作面進行采用爆破對硬頂煤進行處理之前，我國大傾角水平分段放頂煤工作面普遍采用工作面架間向上方打眼，爆破弱化頂煤，實踐證明，除安全性差外，工藝是完成可行的，弱化處理頂煤的效果也很好。采用二氧化碳致裂代替炸藥強制放頂，避免了次生災害的發生。

二氧化碳致裂弱化處理頂煤的技術，是一項新技術，通過不斷的實踐、改進，可以達到使頂煤及頂板隨采隨冒的目的。

該項技術可針對不同的地質條件，通過調整致裂孔布置、液態二氧化碳充裝量及泄能片壓力大小等參數，以達到處理頂煤和巖層頂底板的目的，具有針對性強，適用范圍廣的特點。作為煤礦安全生產的新技術極具推廣價值。

參考文獻：

[1]索永錄.堅硬煤層綜采放頂煤開采技術[M].陜西科學技術出版社，2001：1-240.

[2]馬立宏.厚煤層綜放開采技術實踐及發展趨勢[J].西北煤炭，2006，4（04）：27-28.endprint