淺談綜采放頂煤技術

于靜波

[摘 要]綜采放頂法采煤法因其高產高效、資源回收速度快，適應集約化礦井的建設而備受大型、特大型礦井青睞。但是在易自燃煤層生產實踐中，工作面安全回采工作嚴重受到燃發火威脅.尤其在工作面停止推進時更為突出。本人通過分析停產時綜放面采空區內自燃發火特性，試驗性采取惰性氣體注氮為主的防火技術措施.使得煤礦綜放面實現安全生產。通過數值計算和物理模擬分析了煤巖運動非穩態演化特征及力學性態，對大傾角特厚煤層綜采放頂煤的開采尋找提高采出率的技術提供了有力的佐證。

[關鍵詞]數值計算；綜采放頂煤面；安全抽采

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）22-0397-01

一、中國煤炭發展中的問題

煤炭是我國的主要能源，目前已探明的儲量達9000億t，目前煤炭在我國21世紀前50年的能源結構中將穩居50%以上。但是，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的兩大難題，在20世紀80年代中期，在我國厚煤層礦井試行并逐步推廣的綜采放頂煤技術，較好地解決了煤層礦井的高效和安全問題，使這一技術以驚人的速度發展，并逐步完善，成為當前我國厚煤層開采的主要方法。綜合開采技術之所以在中國發展迅速，綜合開采技術之所以在中國發展迅速，普及廣泛，主要原因有三點：一是該技術先進，本身強有力的保證；具有強大的生命力；二是由于中國整體國力的提高，設備加工制造業的整體水平的提高，使配套設備的可靠性進一步增強，為綜放開采技術的發展提供了強有力的保證；三是有一大批高素質的管理人才、科技人才和職工隊伍，成為綜放開采技術不斷發展和完善的動力。我國機械化采煤發展滯后。綜合機械化放頂煤開采技術最早出現在國外。在1957年，前蘇聯研制出了KTF型掩護式放頂煤液壓支架，并且在庫茲巴斯煤田的托姆烏辛斯克使用；隨后在1963年法國研制成功了“香蕉”支撐掩護式放頂煤液壓支架，1964年在布朗齊礦區使用并獲得成功；隨后80年代初，匈亞利成功研制單輸送機前開天窗式放頂煤液壓支架。此后，波蘭、南斯拉夫、印度等國都使用過綜放技術，但效果不夠理想，加上國際能源結構變化等原因，80年代后國外綜放技術開始萎縮，90年代只有極少數礦井使用。我國綜放的發展始于80年代。落后外國幾十年。1984年6月，由原煤炭部立項，在沈陽礦務局蒲河礦用我國自行研制的FY400/14/28綜放支架開始試驗。

二、綜采問題解決方法

安全問題的解決。在運回順構筑阻斷風流設施，隔絕采場通風，使得采場形成空氣滯留耗氧封閉區間，并要求保證封閉區內機電設備完好、不被采空區出水淹沒。運順設置調壓氣室、氣室內注氮氣，達到閉區調壓的方法抑制閉區氧氣漏入量。封閉時回順密閉要預留探查門和氣體調壓排放管，便于探查和封閉后短期內的注氮排氧、調壓、啟封排放瓦斯等工作。封閉區內電氣設備不撤出，封閉前把封閉區內所有的電器設備防爆面進行處理，防爆腔內放置一定量的防潮劑，始終處于干燥狀態，防止絕緣降低。工作面采取打錨桿、支架打點柱，超前支護加密單體等措施，加強工作面和兩順支護強度，一定要確保不掉頂。利用風流短路法減小兩順閉間壓差，運順構建氮氣調壓室，平衡局部通風、兩順閉間壓力差對于運順漏氧的影響，抑制漏風。不間斷的注氮、瓦斯不斷涌入閉內空間，將增加閉內壓力，氣體將在回順閉排除，所以，在閉區內氧氣濃度高于7%前，采取的方法為回順閉氣體調壓排放管排放泄壓；閉區內氧氣濃度低于5%后，采取水平鉆抽放采空區內瓦斯氣的方法降壓和誘導氮氣上移。并可以逐漸減少閉區內的氮氣注入量，節省電能，達到經濟抽放利用瓦斯目的。綜采工作效率的解決方案。為了適應高度集中化生產模式和煤礦生產集團化管理模式，我國先進采煤國家研制開發了礦井自動化監測控制系統，其主要生產環節已基本實現自動化檢測監控。全礦井綜合自動化監測監控系統集語言、數據、圖像于一體，兼容各種專用監控系統功能的綜合監控網絡系統，將監測、控制、通信功能合成一網，并發展靈活、方便的無線接人技術。監控系統覆蓋全礦井各生產環節，包括現場監測控制層、生產與安全集中控制監視層、信息管理層3個層次，通過各種礦用控制器、傳感器、通信終端、攝像器等實現對綜采工作面和礦井運輸、通風、排水等設備和礦井瓦斯、煤塵等安全參數的自動化監測和控制。深入研究放煤工藝。工藝損失是綜采放頂煤工作面煤炭損失的主要部分，改進放煤工藝參數，試驗和選定合理的放煤方式，放煤步距是減少放煤工藝煤炭損失提高綜采放頂煤采出率的重要措施。一是按頂煤，充分破壞及均勻下降確定放煤方式。二是按頂煤上方矸石與采空區冒落矸石同時到達放煤口，確定放煤步距。優化工作面幾何參數，實現減少端頭、初、末采損失量。通過分析對工作面來說初末采損失量與工作面的推進長度成反比關系，當工作面推進長度確定后，初、末采損失量一般也就確定，整個工作面的初末采損失量相對降低。在整個采區來說，工作面的面長與端頭損失量也成反比關系，工作面越長整個采區采用放頂煤開采的端頭損失量相對降低。因此，在煤層賦存比較好，裝備能夠滿足，技術條件成熟的情況下，應盡量加大工作面幾何尺寸，減少端頭、初末采損失。采用綜采放頂煤無煤柱、小煤柱、沿空掘巷開采技術，綜采放頂煤采區全部采用沿空掘巷，取消區段間煤柱，與區段留煤柱開采相比，在一定程度上減少了煤炭損失。另外在回采工作面綜機設備管理方面，第一是堅持超前強化檢修重視日常檢修利用新型綜放面集中控制臺等各種監控手段及早發現設備隱患提前更換變事故后更換為事故前更換；第二是建立快速迅捷的設備事故搶修機制在井下現場備足備全綜機設備易損部件及零配件，一旦發生設備故障能夠做到在最短時間內處理完畢；其三是堅持強制檢修制度。把檢修質量作為決定性因素；實施高效高質檢修；最后是狠抓油脂管理制定了嚴格的油脂化驗制度，實行井下專用車運輸油脂，對設備保護起到了極其重要的作用。

三、結束語

煤礦地下開采技術的變革依賴于采礦裝備的創新，沒有采礦裝備的發展，就不可能有采煤技術的進步。采煤工作面高產高效是實現礦井高效集約化開采的前提，礦井大型化、集中化、系統化和自動化是發展方向。煤炭開采技術進步思路是改進采煤方法和工藝，采用礦井網絡化信息化監測監控技術。在后續采區巷道布置時在確保設備適應能力的前提下進一步加大綜放工作面幾何尺寸，提高工作面儲量，并要在后續采徹底改變井下主皮帶運輸能力相對小于綜放面設備生產能力的狀況，努力實現輔助運輸機械化，為了進一步推動綜采放頂煤生產技術的發展創造條件，我們必須堅持高度集約化的生產組織原則發展高產高效生產。