浅谈综采放顶煤开采技术

摘 要：介绍20世纪80年代中期以来对我国煤炭工业有重大影响的综采放顶煤开采技术概况；并对综采放顶煤技术提高煤炭回收率的技术措施、新型系列综放支架及其配套设备、综放工作面安全保障系统进行具体阐述。

关键词：煤炭开采；综采放顶煤；安全保障系统

1 综采放顶煤技术发展概况与现状分析

国外对综合机械化放顶煤开采技术的应用发展较早，直到20世纪80年代后期，该项技术逐渐被其他技术所取代，至90年代，只在少数矿井作业中局部使用。相比而言，我国对该技术的应用较晚，开始于80年代，综合技术得到全面发展应用是在90年代，1994年，全国范围内综放开采量高达3688104t。随着设备、工艺、安全保证等理论的研究和现场试验的进行，到1998年，全国综放总产量达到7000*104t，综放工作面总数不断增加，高达82个。随着技术的不断发展，工程应用中由初期的缓倾斜煤层逐渐到倾斜，甚至是急倾斜煤层，同时逐渐在采煤条件差的煤层实验扩展，尤其是缓倾斜厚煤层作业，其成效更为显著。多年发展中，该项技术在应用范围、技术改进等方面逐渐赶上世界先进水平。

2 我国对综放开采技术的贡献

2.1 顶煤冒放性的定量评价方法

顶煤能否顺利冒落，实现有效放出，该技术是影响顶煤开采成功与否重要影响因素，也对煤炭回收率产生直接影响。我国在技术应用中提出多种冒放性评价方法，应用较为广泛的是“因素加权模糊推理法”，此项技术是在综合考量了煤层开采条件和地质条件的基础上实施的，与传统的侧重采取相应附注措施影响作用于冒放性相区别。在一定附注措施的作用下，能改善煤層的地质条件，使得开采条件更为适合。

2.2 综放面顶板结构与支架围岩关系

支架围岩对顶板的结构也有一定影响，对二者关系的分析，也是综放支架设计和选型的重要问题之一。目前在施工中，支架设计是要建立在对顶板压力大小确定的基础之上。若支架吨位过大，会影响矿井效益，设计过小，则易出现立柱压爆、油缸变形等严重事故。因此，在设计中需对顶板承受压力情况做精确计算。

2.3 综放支架受力与顶板结构的关系

综放面顶板压力不仅会对顶板结构产生一定影响，压力大小还与采空区充填状态存在关联。可适当调整煤层硬度来设计选择支架，对于坚硬梁式结构采场，顶板压力大小的预计具体包括：首先，估计直接定的厚度，需要满足在预定放出率的条件作用下；其次，在考量具体采场顶板岩层的情况后，判断坚硬梁式结构形成的位置、了解施工的可行性；然后，计算坚硬梁式结构处于运动状态时，采空区的空虚度；最后，对特殊情况即失稳状态下，最大动力值和动力的具体作用方向，并了解支架架型、具体运行参数参数。

3 提高煤炭回收率的技术措施

随着多年对技术的持续研究试验，在提高煤炭回收率方面有了一定成效。现已积极开展了包括矿压、回采工艺、设备更新等在内一系列技术的研究，取得了较好的成绩，目前煤炭回收率高达80%，技术创新也得到了很好的发展，具体表现为：

（1）小煤柱沿空掘巷技术试验成功并不断推广应用，实现了大断面全煤项锚网化作业，使得大量区段煤柱明显减少；

（2）积极研制了过渡放煤支架和端头放煤支架，大大提高了工作面回收率；

（3）在特厚煤层的开采施工中，采用先进的预采顶分层铺底网技术，不断提高了煤矿回收率，还减少了混矸；

（4）加强技术革新和工艺创新研究力度，重视回收工艺的创新发展，促进工艺不断优化。“兖矿集团兴隆庄矿优化工艺后，工作面回收率提高5%以上”就是很好的例证。

4 新型系列综放支架及其配套设备

支架是综放开采技术的关键设备之一，当下，我国在综放支架的研制技术上较先进，已研制并使用适用于多倾角、不同煤层厚度、顶底板条件存在差异等条件的相关产品和相应的配套设备，为保证开采技术应用的安全性和适应性，还设计制造了过渡支架、端头支架这两个特殊品种，并试验成功。

5 综放工作面安全保障系统

瓦斯、煤炭自燃和煤尘等是目前综放工作面较为突出的安全问题。实践证明，在低瓦斯煤层中，综放开采、分层开采技术对瓦斯涌出量的影响差异较小，决定量的不断增加是综放工作面瓦斯涌出的主要特点。兴安煤矿18号层综放工作面产量是其分层工作面的1.5—1.9倍，绝对瓦斯涌出量是分层工作面的1.1—1.6倍；另外，综放开采与分层开采相比，其分层较高。在具体施工中，可采取相应措施来保证开采安全。如不断提高操作人员的技术水平和对瓦斯等安全隐患的识别能力，提高人员的安全防范意识，加大对局部瓦斯聚集区的处理力度等。同时，对工作面瓦斯特点加以全面了解掌握、按照安全操作具体流程、采取针对性的防护措施等，也能有效减少安全事故的发生。

6 结语

综上所述，综放开采技术具有高产、高效和安全等优势，是我国煤层开采的主要应用技术，具有良好的发展前景。但是我国地质地貌复杂多样，且厚煤层开采较多，其开采条件恶化埋藏条件更是复杂多变，这也决定了技术应用方面差异性的存在。在具体技术应用过程中，要结合地区的特点，因地制宜，现有的矿井模式不能完全接纳综放开采技术，因此要在传统开采技术的基础上，不断创新煤层开采技术，保证技术的安全可靠，同时提高煤炭回收率。

作者简介：吴献海（1964-），男，黑龙江鹤岗人，采煤专业，大专学历，助理工程师。