综采放顶煤开采技术及实施要点

王 明

(霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿，山西 吕梁 033200)

0 引言

对于煤炭开采而言，合理应用综采放顶煤开采技术十分重要，其是提高煤炭开采量的基础，也是保证煤炭企业经济效益最大化的关键[1-3]。为此，相关部门需给予综采放顶煤开采技术高度重视，促使其存在的价值与效用在煤炭开采中充分的发挥出来，推动煤炭行业持续稳定发展。需要研究综采放顶煤开采技术及实施要点。

1 综采放顶煤技术发展与现状

综采放顶煤技术最早出现在20世纪80年代[4]。我国自行研发出了FY400/14/28综放支架，在20世纪80年代由原煤炭部立项，并在沈阳设试点，但因支架稳定性不强不能前移，四连杆强度不足，配置的设备不齐全，在实际运行中易引发火灾，因此该试验被迫终止；3年后VHP-732型支架被我国平顶山矿务局应用，通过此项技术利用，平顶山矿务局取得了傲人的成绩，月均量高达40 000 t，最高达到55 000 t，回采率接近80%。在这之后，潞安矿务局与阳泉矿务局也开始进行试验，他们的成绩要远远超出其以前的成绩。从首个试验开始，经历了10年的发展，综放技术发展迅猛，此项技术进入到了鼎盛时期，诸多地方的矿务局皆开始应用。在1994年就有将近30个矿务局使用这一技术，且他们的综放开采产量最高达到370万t。其中产量在百万吨之上的有20多家，可以说综放开采技术越发成熟。无论是安全保障上，还是工艺、设备上皆有十分卓越的进步，为综放开采技术飞速发展提供了有利条件。

2 对综放开采技术的贡献

2.1 顶煤冒放性的评价方法

顶煤的冒放性对顶煤开采有巨大影响，是决定煤炭回收率的主要因素[5-6]。我国有许多科技人员都提出了冒放性评价方法，如对影响因素先量化再回归，之后运用回归公式计算其冒放性；利用模糊聚类法计算冒放性。开采场地应用最为普遍的方式便是加权模糊推理法。其是对地质条件和煤层开采条件的系统评价，并未对其他措施进行考虑，导致其他措施对冒放性的影响不明。若是辅助措施会影响冒放性，无疑会使地质条件和煤层开采条件遭到改变，该方法依然能够使用。

2.2 支架围岩同综放面顶板结构间的关系

顶板压力：支架围岩同综放面顶板结构间的关系一直都是工程界与学术界辩论的课题之一。一种想法为，放顶煤采出厚度比较大，一定会加大顶板压力，为此诸多厂家都构建了大吨位支架，但这些支架易在采场内出现倒架或是钻底的现象，使回采效益受影响；另一想法为，冒落矸石厚度比较大，顶板压力会受到一定缓冲，减少部分压力，为此有很多矿井都选择利用一些吨位相对较小的支架，但出现了油缸变形等十分严重的安全事故。放顶煤采场压力变大变小的问题，已成为当前支架选型与设计的核心问题之一。

采场顶板结构:我国当前矿压显现规律与综放采场顶板运动有了诸多研究成果，相对较典型的是：在三硬条件下对矿压规律的分析；有关采场顶板结构同支架围岩间的关系分析；在三软条件下分析；有关综放提升与创新的分析；有关网下等复杂条件下采场矿压显现规律分析等，上述成果十分全面的反映了多种顶板条件下的矿压显现规律，促进了放顶煤开采技术发展。前人研究皆认定，放顶煤开采条件下，直接顶的可能冒落厚度仍然为一次采出厚度的倍数，在一般采场条件下该数值为1.9～2.5倍。直接顶上方有传递力的结构，其冒落稳定后能有效代替强度中硬质顶板结构。

支架围岩关系:普通结构，该结构下支架的压力主要由3部分构成，其中包括直接顶与老顶间的接触力、全部或部分直接顶作用力、顶煤重量；坚硬梁式结构，如果直接顶的厚度较小，顶煤与直接顶以顶荷载的手段作用于支架之上，支架同时还需承受老顶断裂时的冲击力，因此，一般情况下，都会应用动力学法解释坚硬梁式结构支架围岩关系。

综放支架受力同顶板结构间的关系：通过以上分析发现，综放面顶板压力不单单与顶板的结构有关，还和采空区填充状态息息相关。对于常规的顶板来讲，平推力并不是最主要的问题，也并不会有多大的冲击荷载。对于梁式结构煤矿场，顶板压力与支架类型的预估需应用下述几点：基于预定放出率为主，对直接顶厚度进行估计；通常情况下都会同采场的顶板岩层结构对比，对梁式结构的位置进行判断；合理计算坚硬梁式结构的运动空间，即采空区的空虚度；对结构失稳时力作用方向与最大荷载进行估算；对支架参数与架型提出新的要求。

2.3 提高煤炭回收率的技术措施

基于综放条件下推广沿空掘巷技术，为煤巷支护锚网化提供有力条件，保证区段煤柱数量最少；研发过渡放煤支架等，提高工作面回收率；对于特厚煤层应选用分层铺底网技术，不单单可以提升回收率，还可以有效降低混矸几率；给予攻关回采工艺高度重视，进而获取新兴工艺；在工作面布置上，加大走向长度和倾斜长度，灵活多样布置不等长、刀把工作面，避开断层等地质构造的优化工作面布置设计，尽可能增加可采储量。

2.4 新型系列综放支架及其配套设备

综放支架在当前得到了广泛利用，其可以说对我国煤矿开采具有不可或缺的作用。通过长时间探究，在缓倾斜厚煤层的综放面低位放顶煤支架架型成为目前使用的主流。当前，我国能够设计并制造不同厚度煤层与倾角的系列支架，支架的使用年限与牢固性皆达到了世界较先进的水平。采煤机同支架的配套性好，应用自如。还设计并制造了端头支架与过渡支架这两种特殊架型，让综放开采技术的安全性与实效性更甚。

3 加强煤炭回收率的措施与安全保障体系

3.1 加强煤炭回收率的措施

国内的科技研发人员主要以提升煤炭回收率为中心任务，以设备、回采技术以及工艺为研究课题，通过坚持不懈的努力，让我国目前煤炭回收率得到了有效提升，实现了80%以上，在技术方面的优化有以下4个方面：①通过对沿空掘巷技术进行有效试验，全面推广后可使区域煤柱数量持续下降；②端头放煤支架使用让煤炭回收率同以往相比上涨了两个百分点；③合理应用预采顶分层铺底网技术能够有效提升煤炭回收率，并且减少混矸；④着重对回采工艺优化与研究，比如某矿在对煤炭回采工艺(多轮顺序均匀放煤)优化以后，回收率上涨了5个百分点。

3.2 综放工作面安全保障体系

煤尘、瓦斯等是导致综放工作面出现事故的原因。针对综放面瓦斯涌出特征与预防方法进行详细阐述。

综放面瓦斯涌出量提升，比如在某矿13号层综放面产量高于分层工作面产量1.5～2倍，综放开采面的瓦斯涌出量要比分层工作面高1～1.6倍；分层开采面的涌出量要少于第1层，但是多于其他分层。具体防治措施为：邻层或是本邻抽放；提升排风量与抽风量及采空区抽放等。

4 结语

综放开采技术具有较强的安全性与高效性，会在日后较长的时间内，成为我国煤炭开采的核心技术。但我国地域宽广，厚煤层开采条件与埋藏条件的多元化决定了综放技术多样性，不应该局限于一种方法或是几种方法僵化拼凑；也不能局限于现有的矿井模式。旧井的优化与新井的设计，需依据采煤技术的进步与应用实践不断更新、发展，以此获得最大经济效益、安全效益。