综采放顶煤开采现状探讨

徐波

摘要：煤矿综合机械化放顶煤技术是开采厚煤层技术的一项重大突破，这一技术实现了矿井高产高效的目标，已广泛被行业所共识。本文通过对综采放顶煤的探讨，并结合各煤业公司综采放顶煤工作面现状，在掘进以及，回采期间存在的问题进行讨论。

关键词：回采率  三沿技术  支护  安全生产;

1 综采放顶煤工作面现状

近年来在支护改革的推动下“三沿技术”也逐渐在各大煤业公司得到全面推广与应用，既：沿顶掘进、沿底回采、沿空留巷;

1.1 沿顶掘进是在工作面掘进期间沿煤层顶板进行掘进施工，在掘进期间采用锚网索配合W钢带联合支护，有效减轻了工人的作业劳动强度，同时加快了施工进度和安全性。

1.2 沿底回采期间相对于煤层赋存较为稳定的工作面原煤回收率相对较高，但是在顶、底板起伏较大，煤层赋存不稳定的情况下，就需要采取压架的措施来增加原煤的回收率，这样的情况下不仅加大了工人的劳动作业强度，同时在压架期间材料和人力的消耗都相对较大，因此在工作面设计时，应充分进行考虑。

1.3 沿空留巷技术可以节约大量的掘进工程量、掘进生产费用和掘进工期，为快速生产衔提供了条件，有效缓解了矿井采掘接替紧张的局面，但是在支护技术上各煤业公司采取的方式各不相同，留巷效果也不尽相同，混凝土墙体承载力高，能够形成足够的切顶强度，安全可靠，但缺点在于其比较高的工程费用和施工的复杂性以及强度上升的速度不能适应高产高效矿井工作面。还有一些施工方法不能保证墙体及时紧密贴顶，所以在工作面设计期间应结合工作面施工条件，充分考虑沿空留巷的支护形式。

2 采煤工作面两巷支护的形式及日常维护

采煤工作面回采期间上、下两端头在多种支承压力叠加作用下，顶板不好维护，是顶板管理的难点，也是顶板管理的重点，各煤业公司主要采取端头液压支架配合一粱四柱抬棚、或其他抬棚进行支护，回采期间，上端头支架侧面与上帮间距每间隔800mm就打设一对“一梁四柱”抬棚，进行加强支护，抬棚打设长度不小于端头支架的最大控顶距;下端头里侧沿转载机两边打设两对“一梁四柱”抬棚，抬棚与工作面端头支架平行，间距不大于200mm。距转载机行人侧800m打设一对“一梁四柱”抬棚，然后每隔800m打设一对“一梁四柱”抬棚进行支护，以确保两巷端头的支护强度。

2.1煤矿安全规程中对采煤工作面安全出口进行了详细的要求，采煤工作面与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m;综合机械化采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.8m，其他采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.6m。安全出口和与之相连接的巷道必须设专人维护，发生支架断梁折柱、巷道底鼓变形时，必须及时更换、清挖;但是在各煤业公司中，往往采用的是行业标准，在安全规程要求的基础之上更加严格要求了自己，对超前支护范围增加至50m，采用单体柱配合π型梁或双中柱的形式进行加强支护，在提高了支护强度的同时也加大了工人的作业劳动强度，以及随工作面推采后材料的回收工作;注浆锚索是否可以取代巷道超前支架、减少两巷超前支护人工及材料投入，实现减人、安全生产双赢这个问题值得我们去深思。

2.2回采巷道随着工作面的推采，受采动影响，工作面两巷的压力也逐渐显现，主要体现为侧压，巷道收缩量变大，导致工作面工钢支架变形、顶板下沉，此时必须采取修巷的措施保障巷道满足生产需求。在矿井地质条件复杂采用沿空留巷的布置尤为明显，如：老空水、顶板裂隙水都是影响工作面回采期间巷道支护的因素。

3 综采放顶煤回采工艺的放煤工艺及对顶煤回收率的影响

3.1适应综放开采的采区（工作面）地质条件

综采放顶煤开采适用于煤层赋存较稳定，煤层厚度一般5～10m为宜，煤层倾角在0～15°，煤层的普氏系数f ≤3。煤层顶板能够随采随落;煤层底板岩性较硬。地质构造简单，无较大煤层起伏及褶曲，无陷落柱，断层落差不大;顶煤中无坚硬较厚夹矸 。

放顶煤的过程分为两个阶段，第一阶段是移架使顶煤垮落、破碎，相对于三软煤层来说放顶煤会随着支架的推移自行垮落由输送机外运，但对于相对较硬的煤层移架不破碎的可采取预裂等措施，使其破碎;第二阶段是放煤，把破碎的顶煤最大限度的进行回收。

3.2初采初放期间工作面顶煤损失，主要是在老顶初次垮落前，为防止老顶突然垮落对工作面产生威胁，而不进行放顶所造成的原煤损失。初采初放期间，随工作面的推采，采用顶板欲裂的方式促使顶板垮落，这期间步距一般来讲8～15m，这部分损失一般占采区回采率的1%左右。

3.3提高顶煤回收率的技术措施

初采初放期间的顶煤损失、未采回撤期间顶煤的损失、以及地质条件和采取压架期间的顶煤损失都是影响原煤回收率的主要因素，此外，放煤步距、放煤高度、及放煤工技术等对原煤回收都有着相对不同程度的影响。因此，针对影响因素应逐项进行解决，以提高原煤回采率。

3.4 在保证工作面回撤支架安全的情况下，尽量减少距停采线以前的顶煤不放的未采损失;

3.5 合理步距是提高原煤回采率降低含矸率的重要因素，放顶煤的步距太大，支架后采空区脊背煤量损失就越大，放顶煤的步距太小，则混矸严重。放煤步距与放煤口的水平投影长度有关，每次移架放煤口上方的矸石要向下流动充填采空区，破碎松动的顶煤也要向采空区不同程度的移动，当放顶煤步距基本上与放煤口的水平投影长度相等时，此时顶煤放出量最多，含矸量也最少：

3.6 放煤应采用一刀一放，多轮顺序放煤工艺，割完第一刀后，进行第一轮放煤，放煤从上往下或从下往上依次进行。首先打开放煤口，见矸即停，再进行下一架的放煤，直至第一轮结束。然后进行第二轮的放煤，同样按照第一轮放煤的顺序，从上往下或从下往上依次进行，打开放煤口，见矸石流出时，关闭放煤口，再进行下一架的放煤，直至第二轮的结束。

4 综采工作面的设备选型

4.1 设备选型的主要原则

采用可靠性、技术先进性設备是确保采煤工作面安全回采的保障。各主要设备的技术性能要满足工作面设计年产量的要求，满足高产、高效、高回收率的要求，且相互之间协调与配合科学合理，发挥最佳的生产效能。

4.2 采煤机的选型

采煤机选型应充分考虑地质构造、煤层赋存、工作面设备配套尺寸及配套能力，同时还应考虑采煤工作面相关的其它配套设备的管理和维修等，在具体选型中应充分考虑煤层的厚度、倾角以及经济指标等因素。

4.3 液压支架的选型

液压支架的支护强度，是对工作面顶板实现有效控制，满足回采工艺的各种要求。选型合适，可以在节约资源的同时，提升原煤回采率，所以综采是否高效，在很大程度上取决于支架选型是否合理。

4.4 工作面前部刮板输送机的选型

主要原则是以采煤机最大生产能力为基数，以确保工作面运输能力和设备的可靠性，兼顾设备启动、保护和控制性能。运送量与采煤机最大生产能力相适应，结合煤质硬度、选择单链、边双链、中双链等。

4.5 放顶煤工作面后部刮板输送机的选型

要想实现高产高效，采煤机的割煤和放顶煤工序应实现平行作业，采取一采一放的施工工艺。推拉运输机时必须停机进行，在计算放煤循环时间时应减去上、下端头作业时间。

结束语：在采煤工作面设计前应充分考虑工作面回采期间可能发生的一切与安全生产有关的因素，以及工作面设备的选型是否合理，以确保生产期间的安全和高效性，在安全生产的基础上为矿井带来最大的经济效益。

参考文献：

[1]于学谦. 矿山运输机械[m] . 徐州：中国矿业大学出版社，1989.

[2]徐永圻. 煤矿开采学[m] . 徐州：中国矿业大学出版社，2000.