综放工艺技术在煤矿综采中的合理应用

张 锦

摘要：本文从评价综放开采技术的方法、综采放顶煤期间主要设备的操作、放顶煤放煤工艺参数和方法，以及综放开采具有减小煤和瓦斯突出危险性的特点等几方面，分析综放技术在煤矿的有效运用。

关键词：煤矿；综放工艺；技术应用；合理性

引言：煤矿综放开采是一种能实现高产高效开采的有效方式，在一些特殊的条件下也是实现可持续发展的有效基础。但是，综采放顶煤工艺中支架的选型要适宜，设备配套要科学，各项工艺参数和劳动组织也要优化合理。综采放顶煤巷道掘进率一般较低，巷道维护环境改善之后也能有效缓解综采采掘衔接紧张的状况。该类工作面搬家次数相对减少，进而可提高综采成套设备的有效使用率。综采放顶煤比较适合条件复杂、煤层厚度变化大、顶底板不平、断层较多、工作面较短、三角区地带等条件。可以说综放开采是一种安全高产、低耗高效的采煤技术方法。

1.评价综放开采技术的方法

①顶煤冒放性定量评价方法。对顶煤能否顺利冒落，煤有效放出，其技术则有直接的影响。在技术应用中提出了多种冒放性评价方法，应用较多的就是“因素加权模糊推理法”。该技术综合考量了煤层开采条件和地质条件，比传统的侧重采取相应附注措施影响作用于冒放性有区别。其能在一定附注措施的作用下，可改善煤层的地质条件，使开采条件更加适宜。②综放面顶板结构和支架围岩关系。其支架围岩对顶板结构也有影响。综放支架设计和选型很关键。对支架设计，要建立在对顶板压力大小确定的基础上。假如支架吨位过大，会影响效益；设计过小，则易出现立柱压爆、油缸变形等事故。所以，设计时要对顶板承受压力做精确计算。③综放支架受力和顶板结构的关系。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有关联。这可适当调整煤层硬度设计选择支架。坚硬梁式结构采场，顶板压力大小的预计包括：估计直接顶的厚度，满足在预定放出率的条件；考量采场顶板岩层情况后，判断坚硬梁式结构形成的位置及施工的可行性；计算坚硬梁式结构处于运动状态时，采空区的空虚度；对特殊情况（失稳状态）下，最大动力值和动力的作用方向，支架架型、具体运行参数参数要了解。

2.综采放顶煤期间主要设备的操作

在放顶煤综采工序中，有采煤机割煤、移架、推溜和放顶煤等。而在割谋工序中，采煤机的进刀方式与普通综采面相同。割完煤后就要进行支护，常以支架擦顶移架为多用。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。对四柱的放顶煤液压支架，前后柱的高差要控制在200～250mm间。推移输送机时，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2～3次推到位即可。前后两部输送机时，后部输送机的推移要待顶煤放完后进行。后部输送机固定在放顶煤液压支架的底座上，可随架移动。为避免设备下滑，倾斜工作面应从下向上推溜。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操作。

3.放顶煤放煤工艺参数和方法

一般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，但要求顶煤强度不大，不可超过1.5，方能保证移架后顶煤垮落自动破碎，并要将已破碎的顶煤尽可能回收。其顶煤是综放开采关键工序，应确定放煤工艺参数和放煤的顺序。①放煤步距。在采面推进方向上，两次放顶煤间的推进距离即循环放煤步距。放煤步距要使放出范围内的顶煤能充分破碎和松散，以提高采出率，降低含矸率。但放煤步距与煤的软硬、层节理发育状况和顶板活动有关。在确定放煤步距时，要考虑支架结构、放煤口位置和顶板冒落的垮落角以及经过一次放煤后，松散煤体的活动规律，即放煤椭球体和放煤漏斗的影响。对放煤步距可通过复杂的计算或作图法确定，但最少不可小于顶煤松散椭球体的短轴半径。人们总结出的放顶步距为：当采用O.5～O.6m截深时，放煤步距为1.O～1.2m。即割煤两刀，支架前移两次后放项煤的效果最好，既能保证煤充分冒落，又能从放煤口顺利放出；当采用0.8～1.0m截深时，放煤步距与截深相同，为O.8～1.0m。顶煤坚硬难放时，也可割两刀煤放一次顶煤，步距为1.6～2.Om。②放煤口间距与高度。放煤口间距的大小与放煤步距相似，间距大，煤炭损失量增加；间距大小，可能使含矸量上升，煤质降低。因此放煤口间距以1.5～3.0m合适。放煤口高度对煤炭回收率影响较大。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高度。但不能太小，需高于输送机高度，不然装煤困难。③放煤方式。它对煤炭采出率、含矸率影响较大，还对放煤速度、正规循环产生影响。方式一般包括放煤顺序和一次顶煤的放出量。其有以下形式：单轮顺序放煤、多轮顺序放煤、单轮间隔放煤。

4.综放开采具有减小煤和瓦斯突出危险性的特点

①综放开采的特点。

当厚煤层一次采全高时，开采效率和生产成本都有变化。这与分层开采相比，回采巷道和工作面切眼数量减少了，采区单位产量的掘进量降低，生产成本降低。采煤机落煤高度与分层工作面开采相似，没有因使用放顶煤改变了采高。而放顶煤工作面，其放煤高度也是采高的一部分，但这只是计划上的，由于工序安排使此时的矿压显现和突出机理也不同了。②现代放顶煤技术特点。现很少采用高位放顶煤技术。要从防尘角度看，高位放顶煤会增加工作面的粉尘浓度。工艺设计上，对高位放顶煤的要求也更高，若操作不当还会给正常支护带来困难。若采用高位放顶煤技术，其顶煤放空有可能形成工作面采煤机落煤与放煤高度的叠加。即使如此，工作面倾斜长度方向的点放也很难与工作面的大采高相比。③综合机械化开采放顶煤技术特点。现多采用后部运输机独立运煤的低位放顶煤技术。利用支架的尾梁控制放煤，而放煤地点与采煤机落煤水平相距工作面控顶距长度，垂直在同一水平上。如此累计采放高度作为放顶煤有利于突出是不成立的。在工作面后部，有几倍采高的冒落顶煤被放煤运输机运走了，使采空区的可充填物减少。此时采空区支撑应力的恢复距离明显延长，由开采所引起的应力降低区被扩大，使应力重新分布值提高。放顶煤开采所引起的前方应力集中区靠前，减压区范围大，裂隙发育，有利瓦斯释放；前方煤体内瓦斯压力梯度小，放顶煤工作面较分层开采不易聚积瓦斯了。实行放顶煤开采后，与同等条件下的分层开采煤与瓦斯突出危险性相对降低了（见图1所示）。

结束语：煤矿综放开采技术具有高产、高效和安全等优势，也是当前煤层开采应用的主要技术之一。由于地质条件的复杂多样性，加之厚煤层开采较多等复杂多变的因素，这就决定了其技术应用范围。应用综放开采技术必须结合地区的特点进行，要在一定的基础上通过不断的创新应用。

参考文献：

[1]潘峰.煤矿资源综采放顶煤及无煤柱采煤技术应用[J].资源节约与环保，2013，10：109-110.

[2]张鸿燕，等.关于煤矿放顶煤综采技术的研究[J].时代报告，2012，2：94.

[3]郭光辉，等.综采放顶煤工作面冲击地压预防技术[J].中州煤炭，2011(01).

4