放頂煤采煤工藝的分析

＊何鵬宇

（山西煤炭進出口集團左云東古城煤業有限公司 山西 037100）

1.工程概況

本次開采的煤層厚度約為4.2～9.5m，整個煤層分布的傾角為4～12°，并且由亮煤與鏡煤為主要組成，軟硬度適中，同時煤層底部含有0.1m厚度的泥質夾矸層。煤層的老頂為厚度約3.9m的泥巖，質脆，直接頂板為厚度約5.1m的大灰青巖，質密且硬度大；直接底板為厚度約為4.6m的鋁土質粉砂巖，質脆，老底為厚度約為8.2m的中心粒砂巖，含有一定的黃鐵礦結核。在開采過程中，決定利用綜采放頂煤采煤工藝。

2.綜采放頂煤采煤工藝簡析

（1）落煤方式。此次開采采用雙滾筒采煤機，型號為MG200/468-WD，利用交流電進行牽引，同時配合插板與支架尾梁進行放煤。本次工作面開采機械設備配置情況如表1所示。

表1 工作面機械設備配置情況表

（2）進刀方式。本次采用斜切進刀方式，控制進刀深度在0.5m左右。

（3）裝煤方式。利用采煤機滾筒螺旋葉片配合溜子鏟煤板進行裝煤，對于工作面浮煤進行人工局部清理。

（4）運煤方式。在開采工作面前后配備可彎曲刮板輸送機，型號為SGZ630/264，在運輸巷道安排一臺轉載機和兩臺膠帶輸送機，將煤炭運至主煤倉。

（5）支護方式。采用4架ZFG3400-16/26型支架支撐在工作面端頭，在整個開采面安裝59架支架支護頂板。

（6）回采順序。割煤、移架、頂前溜、放頂煤、拉后溜、割煤、移架、頂前溜、放頂煤、拉后溜。

（7）放頂煤的具體方法。在放頂煤采煤工藝中，放頂煤環節是最為重要的一環。一般來說，在進行放頂煤工序時，首先需要結合放煤口位置、尺寸、架型以及煤炭的破碎程度、頂煤煤層厚度等具體參數，選擇合適的步距與放煤方式。常見的放煤作業方式有兩采一放或者三采一放，放煤順序大多為沿著工作面一段依次放煤，但是如果頂煤煤層較厚，也可以采用隔組的方式，進行輪換放煤。值得一提的是，在放頂煤過程中，必須見矸關門，降低煤炭含矸量。首先需要利用采煤機對煤層底板進行割煤處理，頂部煤層會在礦山重力與支架的反方向的作用力下松動破碎，然后即可打開插板放出頂煤。隨時要合理控制放煤之間的間距，將步距控制在0.5m左右。結合本次開采工作面的實際情況，以單輪連續放煤為放煤方式，具體操作為：對所有支架進行依次放煤，并保證放盡無殘煤，同時遵循見矸關閉的原則。在放頂煤過程中一定會遇到很難放出的大煤塊，此時可利用伸縮插板與上下尾梁的反復運動，迫使大煤塊破碎。如果煤塊直徑過大，可在2個相鄰支架尾梁的共同作用下，通過來回升降將其震碎，然后再利用插板將其破碎至合適大小，然后裝入運輸機。此時需要特別注意的是對于特大煤塊一定不可直接進入運輸機，這會造成運輸機卡頓，從而損壞設備。

除此之外，放頂煤工藝在運用過程中，對于放煤工有著較強依賴，因此必須要保證放煤工具有強烈的責任心，能夠科學控制每次的放煤量。結束每一個放煤口的工作后，需要經由相應負責人驗收，確保無誤后才能移動運輸機，這可最大程度的提高煤炭開采量，降低對煤炭資源的浪費。

同期 ，“助力高遠創新實驗室”同步在昆明啟動，該實驗室將圍繞各種來自高遠貧困地區的食材，研發受城市人群歡迎的創新菜。首批合作的24家餐廳將圍繞云南的食材進行“精致試驗”，以加快云菜與其他中西菜系的融合創新，研發受城市人群喜愛的新派云菜和融合菜。同時，攜手助力高遠合作伙伴，共同助推云南高原綠色食材“走出去”，擴大云南農產品在上海、北京等大城市的影響力和市場份額。

（8）支護強度驗算。在綜采放頂煤采煤工藝應用過程中，必須要嚴格計算工作面頂板的支護強度，確保支護穩定。由采高計算公式P=khyg，其中P代表工作面所需要的支護強度，單位為MPa；k代表覆巖厚度與開采高度之間的比例，通常為4～8；h代表工作面的采高，最大為2.6m；y代表頂板巖層的密度，本次工程為2.5×103kg/m3，g為9.8N/kg。代入數據可知本次開采的最大支護強度為P=0.51MPa。在開采過程中所選用的ZFG3400-16/26型支架的最大支護強度為0.55MPa，其主要的技術參數如下表所示，可滿足本次施工要求。

表2 ZFG3400-16/26型支架的技術參數表

3.放頂煤開采工藝在應用過程中的注意事金

(1)要明確計算通風量

對于煤礦開采過程中所需要的通風量要進行嚴格計算，此時需要結合瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量等進行分別計算，然后根據最大值合理設置通風系統。

按瓦斯涌出量計算通風量的公式為：Q采=100××=30m3/min，其中Q采代表工作面所需要的最大風量，單位為m3/min；代表瓦斯涌出的不均勻系數，本次開采面取1.5；代表回采巷中涌出的絕對瓦斯量，本次取值0.2m3/min；按二氧化碳涌出量計算通風量的公式為：Q采=67×40.2m3/min；然后按照風速公式計算數最大風量與最小風量：

通過上述公式我們可知，開采工作面所需要的通風量不得低于424m3/min，因此在施工過程中決定巷道內的實際通風量要至少大于430m3/min。

(2)明確瓦斯防治措施

在每一個通風區域都要配備相應的瓦斯監測人員，定時監測工作面、回風流以及隅角內的有害氣體含量，并進行詳細記錄，在每一輪作業中至少檢查兩次，一旦發現瓦斯濃度超標，要立即停止作業進行人員的疏散處理。同時要為相關負責人與作業人員配備便攜式瓦斯檢測報警儀，對于電氣設備嚴禁帶電移動。

(3)綜合進行防塵處理

要求采煤機必須安裝相應的內外噴霧裝置，在開采過程中同時進行噴霧作業，同時保證內噴霧水壓高于2.0MPa，外噴霧水壓高于4.0MPa。液壓支架在移架或降柱過程中需要同時進行噴霧作業。在采煤工作面進風巷與回風巷，要結合巷道的實際長度至少設置兩道用來凈化的水幕，可在距離工作面50m距離處、60～180m處分別設置，實現對巷道的封閉全斷面凈化。

(4)防火處理

在煤礦井下作業中，要嚴格禁止一切外界火源，對于所使用的機械設備要明確相應責任人，確保能夠做到不帶電檢修、在移動設備時做到斷電處理，防止因產生電火花而導致爆炸。在變電站、油庫等位置至少要安置2個滅火器和一個沙箱，并保證沙子無雜物、滅火器處于保質期。在電氣設備附近嚴禁堆放可燃物體，同時要更換設備潤滑油，防止設備摩擦生熱。同時在放頂煤采煤工藝應用過程中，工作面的推進過程必須沿著低煤進行，并保證放煤徹底，確保采空區域無浮煤。

(5)放煤的注意事項

①在支架離開切眼后即可進行頂煤的放出作業，如果頂煤直徑過大，可對其進行破碎處理；②拉架與放煤口之間的間距要大于15m；③在放煤過程中工作人員要嚴格控制范圍速度，并保證放煤口的高度小于0.5m，使得煤塊均勻放出；④嚴禁移架與放煤同時作業，整個工作面的放煤窗口要依次進行，不可同時開放兩個以上的窗口；⑤在放煤過程中支架的噴霧裝置也要同時作業，同步進行防塵處理；⑥要保證每組支架頂煤全部放盡，工作人員要嚴格注意頂煤流速，并遵循遇矸關門的原則。

4.結論

綜上所述，在我國的煤炭企業中，放頂煤采煤工藝不僅具有較高的適應性，同時也可促使放頂煤采煤環節的生產過程更為集中、成本更為低廉、能源消耗進一步降低等優勢，因此是我國現階段的主要應用工藝。放頂煤采煤工藝在應用過程中，不僅可有效提高產出量，加速采煤進度，同時也可有效降低煤炭的含矸量，進一步提高煤炭質量，所以相關技術人員在實際操作過程中，必須要結合工程的實際情況對放頂煤采煤工藝不斷進行深入研究，有效改善工藝弊端與漏洞，促使放頂煤采煤工藝的不斷完善與創新，進而不斷提高我國煤礦產業的經濟利益，為社會發展提供源源不斷的煤炭能源。