放顶煤采煤法采出率分析

杨传忠

【摘 要】通过对依兰第二煤矿在厚煤层放顶煤开采过程中的实践总结，具体进行分析了影响厚煤层放顶煤采煤方法的各个因素，在今后的开采过程中对这些因素加以控制可有效提高煤炭的采出率。

【关键词】厚煤层；放顶煤；采出率

0.前言

放顶煤采煤法由来已久，已成为厚煤层开采最为有效的方法之一，同时也是矿井实现高产高效的重要途径。此方法具有单产高、效率高、成本低、系统简单，对煤层厚度变化及地质构造的适应性强。但是此方法最大的缺点就是煤损多，在目前的技术水平条件下，放顶煤开采的工作面煤炭采出率一般比分层开采低10%左右。如何提高放顶煤采出率，还是需要研究的一个课题，有待于逐步解决。下面就依兰第二煤矿在放顶煤开采过程中总结的经验进行一下归纳总结：

1.概况

该矿煤层开采情况为单一煤层开采，煤种为长焰煤。井田内共有五层煤，分别为上1、上1～上2、上2、中层煤、下层煤，由于井田内地质条件复杂，无法采取分层开采，二矿主要回采中层煤，煤层厚度一般为6～8米，平均6.5米，属厚煤层开采。煤层倾角一般在15～180左右。根据多年的实践经验，采取了走向长壁悬移顶梁液压支架放顶煤采煤法。工作面采用ML100型采煤机、北京矿务局研制的DY-1型悬移梁顶梁液压支架支护顶板。

2.采出率影响因素分析

煤炭采出率是评价放顶煤采煤法的主要指标之一，与采煤系统参数密切相关，国家规定：厚及特厚煤层的采区煤炭采出率不得低于75%，工作面采出率不低于93%。采区内的煤炭损失主要有工作面外和工作面内两部门，根据对工作面煤炭损失进行统计分析，工作面内损失主要为放顶煤工艺，占总损失的40%左右；而工作面外的损失主要为区段煤柱损失，占总损失的30%左右；因此最大限度地提高工作面内顶煤采出率以及取消区段煤柱实行无煤柱护巷是提高煤炭采出率的主要技术途径。

2.1区段煤柱损失

放顶煤采煤法，一般采用留设15～20米区段煤柱的护巷方法，严重影响了采区煤炭的采出率。

2.2初采损失率

为了防止顶煤垮落对采煤工作面造成的威胁，通常采取初采推进10～20米不放顶煤，增加了煤炭损失率。初采阶段由于受空间影响，放顶后，顶煤往往难以放出，故在工作面推进初期顶煤采出率低于正常时18～30%，一般影响为沿走向长度8米左右，此时影响顶煤采出率的主要是采高和顶煤厚度。该矿采高为2米，如顶煤厚度为采高的2倍以上，影响顶煤采出率在18～22%；如顶煤厚度为采高1倍时，其影响可达30%；故一般一次采出的煤层厚度以6～10米为最佳。

2.3末采损失率

为了安全撤出工作面设备，通常采用工作面末期不出顶煤或少出顶煤，其范围为停采线往里8～12米，这一部分损失对采出率的影响主要取决于工作面的走向长度，随着工作面走向长度的增加而减小；工作面连续推进长度一般不宜小于800米，工作面推进距离越长，煤损越小。

2.4端头损失率

为了保护采煤工作面上下两口，一般在工作面上下端头2～4架内不放顶煤，这一部分损失严重，该损失主要与工作面倾斜长度有关，如工作面长度为70米，则影响顶煤采出率为12%；如工作面长度为100米，影响顶煤采出率仅在8%；所以工作面长度一般不应小于80米，而综放工作面以130～200米较为合理，在设备可靠性和技术熟练程度较高的前提下，还可使工作面长度继续加大。

2.5采煤工艺损失率

采空区内松散煤体的运动不是完全没有规律的，其遵循椭球体一漏斗的放出规律，在放出椭球体边缘顶煤受煤壁、固定帮、支架影响时，易形成脊背煤而不能放出；对此影响的主要有放煤步距、循环方式和放煤口间距和放煤方式等。

3.采出率的提高

（1）减少区段煤柱损失。

尽量减小区段煤柱的留设，根据顶板坚硬程度及支护强度，采用无煤柱护巷或采用留小煤柱护巷方法；条件允许可推广采用后退式开采顺序，即采区自下而上进行开采，可大大降低煤柱损失。另外，可根据煤的自燃发火期长短、矿山压力及顶板稳定性等因素，考虑上下两个工作面之间采用沿空留巷或沿空送巷方法，减少煤柱的留设。

（2）合理调整工作面的倾斜度，尽量布置为俯采工作面，工作面上下巷及开切眼要沿煤层底板施工，严禁丢煤，这样有利于顶煤回收。上下区段平巷也应布置在每层底板上，否则将在工作面和巷道的连接处增加三角煤的损失。

（3）加强端头支护，推广采用端头放顶煤支架，加大工作面两端出口处的稳定性，进而扩大放顶煤范围。

（4）加强工作面初采和末采放煤工艺。首先加强工作面初采管理，在推出开切眼后即做到及时放煤，这不仅有效提高了煤炭的采出率，减小初采损失，而且对顶煤的冒落也是有利的。选择合理的停采线位置，可适当缩小末采不放顶煤的范围，进而降低煤损。

（5）选择合理的放煤工艺。

放煤步距、循环方式和煤层厚度密切相关，如果放煤步距与循环方式选择不当直接影响顶煤的采出率。若放煤步距过大，则上部的矸石首先到达放煤口，在采空区侧将留有较大的三角煤放不出来；若步距过小，则后方矸石易混入放煤口，影响煤质，并容易误认为顶煤已经放尽，停止放煤，造成上部顶煤的损失；顶煤厚度较小时，通常以一采一放较为合理，顶煤厚度较大时，则放煤步距可适当加大。煤层厚度4～5米时，放煤步距为0.6米，采用一采一放；煤层厚度为5～7米时，放煤步距为0.6米，采用一采两放；煤层厚度为8米时，放煤步距为1.2米，采用两采五放。放煤口间距应根据煤层厚度、放煤口大小来确定，在缓倾斜俯采条件下一般采用2.4～3.6米。放煤方式不仅对工作面煤炭采出率、含矸率影响较大，同时还会影响到总的放煤速度、正规循环的完成集结工作面能否高产。

（6）加强顶板管理。

由于顶板管理不到位，工作面容易出现局部冒顶，迫使冒顶区域停止放顶煤，造成顶煤损失。要掌握矿山压力规律，及时测定矿压，在顶板来压前及时加强工作面支护强度，防止造成局部冒顶事故，为顶煤的充分回收创造有利条件。在工作面穿越构造带时，要加强构造带附近的棚架支护强度，确保构造带顶板的稳定性，避免因构造带发生局部冒顶而导致附近停止放煤。

4.结束语

放顶煤采煤法的煤炭损失率较大，是需要解决的一大课题，以上所归纳总结的解决方法只能在一定程度上有所提高，还远远不够，目前综放工作面的区段煤柱及端头放顶煤问题尚未得到完全解决，这就需要以后还要不断地技术更新、完善，在实践中逐步得到解决，尽可能地减少煤炭资源的损失浪费。