浅谈对综采放顶煤采煤法的认识

廉国华　张泗洪　李晶辉

摘要：煤炭是我国的主要能源，目前煤炭在我国的能源结构中稳居50%以上。然而，煤炭开采过程中的高效和安全问题，一直是困扰我国煤炭企业的两大难题。综采放顶煤开采技术以其高产、高效和安全的综合优势，在今后相当长的时间内，必将是我国厚煤层开采的主要技术手段。

关键词：综采放顶煤 采煤法

1 综采放顶煤采煤法及其适用条件

综采放顶煤采煤法是采用大功率(单或双，多为双)滚筒采煤机、综采放顶煤液压支架、工作面大功率刮板输送机(一般为工作面前后各1部)、配套的机道转载机、可伸缩皮带运输机、及其它附属设备进行配套联合生产，实现采煤工艺全过程机械化的一种采煤方法。这种采煤方法具有可连续化生产、高产、高效、掘进率低、生产成本少、经济效益好的优点。综采放顶煤的适用条件是：①煤层的厚度。一般综采放顶煤采放比在1~4之间， 根据煤层的可放性而有所增减，按照采高2.5~3.0m计算，放煤高度应该在6~12m之间，煤层厚度应该在7~15m为宜。②煤层的可放性。煤层的可放性主要因素就是煤层的硬度。从放顶煤开采这个角度来看，煤层的层节理发育程度、煤层的夹矸情况等都可以归结到煤层的硬度上。如果按照普氏分级法，煤层硬度不可以>3。或者顶板经过预裂爆破或高压注水等人为干预后使煤层硬度降到3以下。③煤层倾角。对于综采放顶煤开采，煤层的倾角越小越好。因为倾角小易于工作面生产的管理。④煤层顶底板岩性。煤层顶板能随采随冒，冒落充填高度不小于采放高度；煤层底板岩性较硬，适宜及时支架。

2 综采放顶煤开采的优越性

①产量高:由于综放开采实现了采、放平行作业，工作面前后有两个出煤点，一个工作面相当于多个工作面，因此工作面单产和工效可大幅度提高。②掘进率低:一个综放工作面的采放比均大于1，完全实现了煤层的整层开采，减少了分层开采时的回采巷道，缓解了采掘紧张的局面，并改善了巷道维护，大大节约了巷道掘进量和维修量。③实用范围广:综放工作面基本上都是沿煤层底板开采的，不受煤层厚度变化影响，同时，顶煤代替了单一煤层的伪顶或直接顶，有利于工作面机道上方空顶的维护。④减少工作面搬家次数:一个综放工作面开采相当于2—3个分层开采工作面同时开采，大大减少了工作面的搬家频率。⑤节省电能、材料:对于综放工作面顶煤的垮落和放出均靠地压和自重完成，无须外加动力，所以与分层机采相比，吨煤节约了电耗、坑木、金属网、截齿和油脂，开采成本大大降低。

3 综采放顶煤的主要影响因素

3.1 放顶煤工作面与围岩的关系 支架与围岩相互作用是矛盾体的两个方面，围岩作用是主体是主动作用，支架是被动体，承受围岩所加的载荷。支架必须具有承载和遏制顶板破坏继续发展的两种作用，支架的作用有时也是主动的，是指合理的支撑力可以部分改变围岩的性质，减缓裂隙的发展，提高围岩自承载的能力，提高工作面岩层控制的效果。在这个支护体系中，前方的煤体和后方的冒落矸石支撑体都是客观存在的，一旦所开采的煤层确定后，其对上覆岩层的作用力性能也就确定下来，因此，回采工作面的支护与围岩的相互作用主要取决于煤体、直接顶及基本顶的力学物理特性，支架支撑性能只能在很小的程度上影响岩层活动规律。

3.2 合理的放煤方式 对于综采放顶煤工作面，每一个支架都具有一个独立的放煤口，在平行工作面方向上，应采取能使采出率最高、脊背煤损失最少、操作简单的放煤方式，如顺序一次全量放煤，顺序均匀多轮等量放煤，隔架一次全量放煤，隔架均匀多轮等量放煤及顺序不等量放煤方式等，根据大量的试验统计，无论采用什么样的放煤方式其顶煤放出率与放煤口间距呈反比线性关系，即放煤间距越大顶煤放出率越低，脊背煤损失越大。采用顺序一次全量放煤方式顶煤放出率高、脊背煤损失小，但是由于放煤口间距较小，前一个放煤口形成的矸石漏斗母线对后一个放煤口的放出体影响较大，因此，从每一个放煤口放出的纯煤量不稳定，尤其是在开始时波动较大，在实际工作中工人很难准确控制放出量；若增大放煤口间距采用隔架均匀等量放煤方式，从每一个放煤口放出的纯煤量比较均等，煤岩分界线平稳下降，但此方式放煤工序复杂，也比较难控制每一轮的等量放煤。如果在采用隔架一次全量放煤完毕后，再短暂的打开两个放煤口，使实际放煤口间距仍相等，这样就可以完全放出不能放出的顶煤，而且又易于工人控制放煤口，大大减少了放煤工序，所以，比较合理的放煤方式应是隔架顺序一次全量折返式放煤方式。即在工作面方向上首先顺序打开单号支架放煤口，然后再短暂打开双号支架放煤口，直到顶煤全部放出为止。

3.3 放煤步距对顶煤放出量的影响 放煤步距对控制煤体损失量起着至关重要的作用，放煤步距过大，存在放煤步距间不能放出的煤体也多，放煤步距过小，在顶部煤体还没有完全放出之前，后方矸石已到达放煤口同样造成较大的煤体损失量，只有选择一个合理的放煤步距使上方矸石与后方矸石几乎同时到达放煤口，才能达到最小的煤体损失。影响放煤步距的因素:在放煤高度一定时，合理的放煤步距与顶煤垮落角呈现指数函数关系，随着垮落角的增大，放煤步距在垮落角较小时增长缓慢，随后变化较大，这表明，在垮落角较大时，放出体足以充分发育，相应放煤步距较大，同样能达到较好的放煤效果，合理的放煤步距与放煤高度基本上是直线关系，顶煤越厚，要求相应的放煤步距越大，否则，煤体后方矸石要先于上方的矸石到达放煤口，造成顶部一些煤炭实体不能及时放出而损失。

4 综采放顶煤工作面的安全保障

4.1 综放面瓦斯涌出特点与防治措施 在高瓦斯矿井，综放工作面的瓦斯涌出的特点是绝对量增加。有效的防治措施主要有：①本层抽放或邻层抽放；②采空区抽放；③加大抽排风量和强化局部瓦斯聚集区的处理力度。

4.2 综放面的煤炭自燃防治 ① “均压”是被证明了的防、治煤层自燃发火的有效措施，而均压的状态决定着均压的效果。过去，均压状态要靠人工逐点测定，速度慢、精度低。为了提高均压效果，利用计算机技术和传感器技术研制成功了均压通风自动监测系统，该系统通过计算机、传感器和控制软件，及时、准确地将系统中的各个参数用表格和图象的形式，直观地反映出来。②传统的防灭火材料是水、黄泥浆、砖、料石等等。近年来陆续研制成功的经济实用的系列凝胶材料，消除了老材料存在的渗漏、干裂造成防灭火性能失效的缺陷，大大提高了防灭火效果。

4.3 综放面的煤尘治理①根据水在煤层孔隙中的流动特性创造了超前长孔静、动压结合自动切换注水系统。该技术利用工作面超前压力对煤层的破碎作用，在适当的部位和时间，通过钻孔向煤层注入高压水。与不注水比较，注水后煤层平均水分由3.22%增加到4.39%，4个产尘部位总煤尘量降低78.1%~86%，其中呼吸性煤尘降低57.4%~67.6%。②对生产过程中采煤机产生的煤尘，根据其运动规律和射流的卷吸机理，采用二次负压降尘装置，可有效地控制煤尘外逸，其降尘效果全尘达到65.1%，呼吸性煤尘达到66.9%。

5 结束语

综放开采技术由于其技术先进，而具有强大的生命力。加之我国整体国力和设备加工制造业的水平的提高，以及高素质的管理人才和职工队伍的建设，使综放开采技术不断发展和完善。较好地解决了厚煤层矿井的高效和安全问题，逐渐成为当前我国厚煤层开采的主要方法。

参考文献:

[1]商凤忠.浅谈综采放顶煤开采技术[J].商业文化(学术版) 2008（4）.

[2]赵世峰.综采放顶煤开采技术及其展望[J].煤炭技术.2008（5）.

[3]陈培祥，梁国庆.浅谈对综采放顶煤的认识[J].内蒙古煤炭经济.2008（6）.