综采放顶煤 [放顶煤综采技术介绍及提高煤炭回收率的方法]

　　【摘 要】放顶煤综采是近年来我国采用得比较多的一种采煤方法，适合开采厚煤层。文章对放顶煤综采工艺进行了介绍，内容包括其主要工序、操作要领、参数确定、放煤方式、放煤中的常见问题与解决办法以及提高煤炭采出率的措施。
　　【关键词】放顶煤综采；工序；参数；采出率
　　0 前言
　　放顶煤综采是厚煤层煤炭开采技术之一，该技术把原来分层开采的煤炭一次采完，具体方法是：在煤层底部按传统方法开采，使上面的煤炭在矿压的作用下，自动落下来。综放开采不仅是不稳定厚煤层开采的一种有效方法，也是实现高产高效矿井建设的有效途径，为综放开采技术的可持续发展奠定了基础。
　　放顶煤综采开采采煤工艺包括工作面的作业形式、采煤机作业方式、支架工作方式、放顶煤步距、放顶煤方式、以及“三机”配合方式等。放顶煤综采开采采煤工艺设计主要进行放顶煤步距、放顶煤方式的选择与确定。顶煤开采放顶煤步距与放顶煤方式对工作面的生产和煤炭采出率影响较大。放顶煤开采采煤工艺设计要结合开采煤层的厚度与煤层的性质和选择的开采支护设备等因素进行分析比较，科学确定顶煤步距、放顶煤方式，确保采煤工作面开采效率和经济效益的提高。
　　1 主要工序与操作要领
　　放顶煤综采的采煤工序有采煤机割煤、移架、推溜和放顶煤等。在割煤工序中，采煤机的进刀方式与普通综采工作面相同。在采煤机割完煤后，就要进行支护，通常以支架擦顶移架为好。移置后的放顶煤支架应成直线，在移架中能随时利用侧推千斤顶进行调架和扶架。四柱的放顶煤液压支架前、后柱的高差，要控制在200-250m m之间。推移输送机，在采煤机割过煤15m后就应推溜，操作时，应与放顶煤液压支架相协调，弯曲度不能太大，通常在二至三次推到位即可。若前、后两部输送机，后部输送机的推移要待顶煤放完后进行，有的后部输送机固定在放顶煤液压支架的底座上，随架移动。避免设备下滑，倾斜工作面应从下向上进行推溜。在急倾斜水平分层工作面，为避免支架串动，可分别从机头部或机尾部轮流推溜。
　　2 放顶煤放煤工艺参数
　　放顶煤通常是经移架使顶煤垮落、破碎，不破碎的可打眼爆破，通常要求顶煤强度不大，一般不可超过1.5，这能保证移架后顶煤垮落自动破碎；还要将已破碎的顶煤尽可能地回收。放顶煤是综放开采的关键工序，应确定放煤工艺参数和放煤顺序。
　　2.1 放煤步距
　　在工作面推进方向上，两次放顶煤间的推进距离即循环放煤步距。确定循环放煤步距的要求是使放出范围内的顶煤能充分破碎和松散，提高采出率，降低含矸率。放煤步距与煤的软硬、层节理发育状况和顶板活动相关。确定放煤步距要考虑支架结构、放煤口位置和顶板冒落的垮落角，及经过一次放煤后，松散煤体的活动规律，就是放煤椭球体和放煤漏斗的影响。放煤步距可通过复杂的计算或作图法确定，但最少不可使其小于顶煤松散椭球体的短轴半径。通过大量煤矿生产实践总结出放顶煤综采工作面的放顶步距为：在采用0.5-0.6m的截深时，放煤步距为1.0-1.2m，就是采煤机割煤两刀，支架前移两次后放顶煤的效果最佳，可保证煤的充分冒落，并能经放煤口顺利放出；在采用0.8-1.0m截深时，放煤步距与截深相同，为0.8-1.0m，在顶煤较坚硬难放时，也可割两刀煤放一次顶煤，放煤步距为1.6-2.0m。
　　2.2 放煤口间距与高度
　　放煤口间距的大小与放煤步距相似，就是间距太大，煤炭损失量增加；间距大小，可能使含矸量上升，煤质降低。所以，放煤口间距以1.5-3.0m为合适。放煤口的高度对煤炭回收率影响较大。通常，放煤口高度提高，放煤体积就将减少，因此，应尽量降低放煤口的高度。但其高度也不能太小，必须高于输送机的高度，否则就会出现装煤困难。
　　3 放煤方式
　　放煤方式对工作面煤炭采出率、含矸率的影响较大，还对总的放煤速度、正规循环的完成及高产产生影响。放煤方式一般包括放煤顺序和一次顶煤的放出量，有以下三种方式：一是单轮顺序放煤；二是多轮顺序放煤；三是单轮间隔放煤。一般采用“两采一放”或“三采一放”，即采煤机割两刀或三刀放一次顶煤。顶煤的放出顺序，要从工作面一端开始，顺序逐架依次放煤，若顶煤较厚，也可隔架轮换或2～3架一组，隔组轮换放煤。放煤时要“见矸关门”。
　　4 放煤中的常见问题及解决办法
　　在放顶煤时以下情况会引起放煤不正常：碎煤成拱放不下来；大块煤堵在放煤口，煤放不出来；顶煤过硬，难以垮落。处理碎煤成拱的方法是通过摆动支架的尾梁或掩护梁，破坏成拱的碎煤，也可升降支架破坏成拱，而这种方法却不能常用，对支架有所损害。在大块顶煤堵塞放煤口时，要通过支架上的插板、搅动杆等结构破碎或松动顶煤，在工作面顶板稳定条件下，可适当摆动支架尾梁把顶煤松动破碎。遇到大块煤时，应采用打眼爆破的方法破碎，而每个炮眼的装药量要严格控制。放落的大块煤在输送机上要及时用人工或机械的方式破碎，防止在工作面端头因输送机的过煤高度产生阻煤。处理顶煤过硬难以垮落时，要预先对顶煤进行破碎处理，主要采取从工作面向顶煤打眼爆破的方法。
　　5 提高煤炭采出率的措施
　　5.1 适当加大工作面长度。根据对不同工作面长度数值表明, 随着工作面的推进,支承压力峰值不断增大,200m左右达到基本稳定。而工作面长度越大,峰值越高。显然,应尽可能加大工作面长度,这将有利于顶煤的初始破坏,提高采出率及工作面产量。
　　5.2 科学选择放煤步距和放煤工艺。放煤步距要按照煤层厚度、放煤口几何尺寸及排矸能力确定，在煤层较厚、放煤口较大时，放煤步距要相应加大，反之要适当缩小。放煤工艺一般要实施单轮间隔放煤，此方法易于人员把握，脊背煤损失较少。
　　5.3 缩小区段煤柱尺寸。适度缩小区段煤柱尺寸。例如，把煤柱宽度由20 m缩小至5m，这样采区煤炭采出率就能提高6%-8%左右。同时，要加强工作面初采阶段的放煤操作管理，按规定要求操作，减少工艺过程中的丢煤损失。工作面煤炭采出率与工人素质、生产管理水平等人的因素相关。提高放煤人员的责任心，提高工作面煤炭采出率。
　　5.4 扩大端头放煤范围。使用有效的端头支架，完善支架配套，实施端头全部放煤。如端头支架尾部设有能摆动的放煤插板，可使工作面煤炭采出率提高5%—6%。
　　5.5 初末采放煤工艺。我国推行放顶煤开采初期, 通常采取初采推进10m～20m不放煤,原意是为了防止顶板跨落对采煤工作面的威胁。我矿实践表明,综采工作面这种威胁不存在,只要采取措施,保证初次跨落时支架的稳定性,便可以推出切眼即放顶煤。在放顶煤末采初期,通常在20m左右铺双层网停止放煤, 或将沿底板的工作面向上爬至顶板时再回收, 造成了大量煤炭损失。近年来我矿在综放实践中缩小了不放煤的距离,一般提前10m左右停止放煤并铺顶网,但要注意选择合理的停采线位置,并要有效防止后方矸石窜入。
　　6 结束语
　　近年来，我国综放工作面采煤工艺上有了较快的发展，工作面降尘采用了喷雾降尘自动化装置。我国有必要采取良好的瓦斯抽放和突出治理措施，使所采区域由突出区域缓解为不突出区域，在保证瓦斯不超限的条件下，采用综放开采技术，实现高产高效。另外，要研究顶煤的破碎机理，顶煤的移动和放出规律，合理确定工作面截深、移架和放煤步距、放煤方式、放煤口位置等参数和工艺环节。
　　参考文献
　　[1]徐永圻．煤矿开采学[M]．徐州：中国矿业大学出版，1999．
　　[2]梁和平, 章之燕. 开滦矿区综采放顶煤工艺煤炭采出率的分析[J] . 煤炭科学技术, 2008, 36( 7 ):.
　　[3]周立辉, 郭立稳, 杨占秋. 赵各庄矿大倾角厚煤层综采放顶煤开采技术[ J] . 煤炭工程, 2008, ( 7 ).
　　[4]鲁建成. 综采放顶煤采煤法[J] . 煤炭技术, 2008, ( 10) .
　　作者简介：
　　孟杰，男，（1970-），助理工程师，副科长，毕业于中国矿业大学采矿专业，现工作于潞安新疆煤化工（集团）有限公司砂墩子建设筹备处工程科。