关于综采放顶煤开采技术探讨

郝磊 裴建涛 魏朝辉

摘要：我国经过长期钻研与不断实践，综采放顶煤技术已经获得充分发展，可以在降低矿井采煤成本的基础上，提高生产效率。但实际采煤期间，综采放顶采煤法也存在一定的问题，导致资源浪费。对此，还应进一步研究，以获得更高水平的采煤量。

关键词：综采；放顶煤；采煤；切顶卸压

1综采放顶煤采煤法及适用条件

1.1概述

综采放顶煤采煤法属于综合机械技术，开采期间需要使用大功率刮板运输机、放顶煤液压支架、滚筒式大功率采煤机以及转载机等，可以提高开采效率，获得高产量煤炭，且开采成本较低，实现了连续化生产。

1.2适用条件

a)煤层厚度。开采人员应将采放比控制在1～4之间，根据煤层实际情况合理调整，当煤层采高处于2.5～3.0m之间时，放煤高度应保持在6～12m之间，煤层厚度为7～15m。b)煤层可放性。综采放顶煤采煤期间，煤层厚度直接影响着煤层可放性，开采人员应结合煤层节理发育情况，确定煤层硬度，再利用普式分级方法进行划分。综采放顶煤采煤法煤层硬度应小于等于3，当硬度大于3时，应采取人工干预措施，硬度降低后再开采，比如顶板注高压水、爆破顶板等。c)煤层倾角。综采放顶煤采煤法开采煤层倾角不得过大，且越小越好，以便管理。d)可以采用综采放顶煤采煤法开采的煤层，应具备适宜的采冒性，最好能随采随冒，且保证冒落填充高度大于采放高度。

2综采放顶煤使用设备

相较于一般的综采设备，综采放顶煤开采工艺设备在某些方面具有一定的特殊性：a)放顶煤支架。相较于普通的液压支架，综采放顶煤使用的支架具有良好的结构性能，且可以利用放煤机构实现有效疏导，提高产量和回收率。放煤机构由控制机构和煤口开闭机构组成，可以二次破碎较大煤块，保障运输效率，避免放煤口堵塞，便于维修。b)排头支架与端头支架。相较于一般的支架，排头支架与端头支架并不复杂，但使用时应更符合后部运输机要求。排头支架又被称为“过渡支架”，可以为运输机机头提供安装空间，并延长工作面到端头的距离，保证预期的控顶效果。开采期间，应正常前移长端头设备，保证放煤工作的顺利进行。

3综采工作面放顶煤采煤工艺流程

3.1工作面参数确定

随着煤矿机械水平的提升，工作面单产量变得越来越高，推进速度也越来越快。为了减少搬家次数，开采人员可以连续推进工作面，延长工作面走向长度和开采时间，提高回采率和开采产量。但工作面走向长度增加也会带来更多负面影响，比如加大回采巷道掘进难度、加大防灭火难度等。对此，综合分析发现，综采放顶煤工作面实际走向长度应保持在1500～2000m范围内。实际设计走向长度时，开采人员应以工作面实际情况为基准，综合采煤机维修、采区运输以及巷道维护等特点，设计合理的走向长度，提高开采效果。综采放顶煤开采期间，地质条件、设备以及采煤技术等均会影响工作面倾斜长度，为了增大工作面开采产量，应保证工作面倾斜长度与具体的推进度实现最佳比例，以达到预期生产效益。放顶煤回采期间会受到割煤量和实际出煤量等因素的影响，为了增加工作面的割煤量，应适当增加采高，减小采放比。但在增加采煤机实际割煤高度时，也会增大矿山压力，此时应具备更高的支护强度和支架吨位，但吨位的增加也会加大搬迁难度，而且采高增大后，顶煤放煤量会逐渐减少，增大能耗和采煤成本。当开采煤层比较松散时，煤层片帮深度增加，工作面支护难度变大。为了实现高产，开采人员应确定最佳采放比和割煤高度，确保实际割煤高度有益于提高工作面产量；割煤高度不影响工作面通风；割煤高度的设置应增大实际工作空间。

3.2采煤机割煤

放顶煤综采人员在全长截割煤体时会采用双滚筒采煤机，利用斜切方式在两端切入，保证截深为60～80cm，采高保持在200～280cm。开采期间，左右滚筒配合工作，其中一个割底煤，另一个割顶煤，刮板机负责割通煤壁，避免割尽机身部底煤。当开采煤层倾角较大时，应采用单向割煤方式，上下割煤。

3.3移架

综放工作面放顶煤期间，开采人员一般利用支护方法维护端面顶煤的稳定性，设计人员将护帮板与伸缩前探梁安装至放顶煤液压支架，快速伸缩前梁支架暴露顶煤。在采煤机经过后进行移架，回收前梁，并通过护帮板有效保护煤壁。

3.4推移前部运输机

完成移架工作后，工作人员还应前移输送机，在距离采煤机大约5m位置处进行输送机的推移作业，其间配合使用多架操作，分段推移，以便在采煤机往后5m处推移输送机，逐次推送的距离不得大于30cm。在经过2～3次推送后，输送机便可以移动至煤壁，其间输送机弯曲端应超出5m，输送机推动期间保持直线状，不得出现急转弯[3]。

3.5后移输送机

完成前部输送机推移工作后，工作人员还应移送输送机的千斤顶，将移动机运输至相应区域内。在后移输送机时，应做好溜槽与邻架的连接工作，避免出现错槽和吊链等事故问题，充分保证作业人员的安全。

3.6放顶煤

采煤期间最为关键的环节便是放顶煤，开采人员应充分调查分析顶煤厚度和破碎情况，针对支架类型、放煤口位置合理选择采煤方式，明确放顶煤流程。开采人员应保证由工作面一端开始放顶煤，逐次放煤，当煤层厚度较大时，可以隔组轮换放煤。一般情况下，出现以下几种情况会导致放煤作业难度加大，比如煤口堆积大体积煤块，无法放出后面煤炭；或者碎煤出现堆积，无法全部放出，增大了顶煤硬度，垮落不正常。当煤口堆积大体积煤块时，开采人员应捣碎煤块，松动体积较大的煤块，无法正常掉落时可以利用摆动支架方式破坏。当放顶煤偏硬无法垮落时，开采人员应按顺序破碎顶煤，必要时可以采用打眼爆破方式。

4某煤矿工作面初采放顶煤方案

4.1确定顶板处理高度

为了向采空区充填垮落矸石，开采人员初步计算煤层采高，取2.8m，初采期间不放顶煤。之后根据碎胀系数计算顶板变异性，确定顶板处理高度为11m。

4.2确定主要设计参数

开采人员根据工作面开采情况，结合实践经验进行理论计算，设计参数确定为开切眼顶板处理高度11m，炮孔孔径75mm，径向装药不耦合系数1.5，孔距4m，炮孔角度（水平仰角）30°，封泥长度不小于炮孔长度的20%～30%，抵抗线不小于5m。

4.3布置炮眼

在长度为66m的切眼处布置14个炮孔，炮孔轴与切眼轴方向平行，炮孔仰角30°，炮眼间距6m。在炮孔距离开切眼外帮1m处顶板打眼，适当调整顶板锚杆与锚索位置。

4.4装药与封孔

为了提高装药效率，增强爆破效果，应使用直径为50mm的爆破筒，长度为2m。为了避免雷管线铰断，应使用凹槽爆破筒，在凹槽内放置雷管母线，充分保护母线。在爆破筒内装满炸药后，再将雷管插入爆破筒即可，充分节省装药时间。在输送爆破筒时做好母线的保护工作，并标记雷管号。完成装药后，对剩余炮孔进行封孔，利用炮棍大头在孔内封泥，最后封孔时应小心保护爆破母线。

4.5炮孔爆破

安装支架前应做好打孔工作，完成装药、联线以及爆破作业。若切眼支架后方空间较小，无法完成爆破作业，应在工作面割煤后进行爆破。放炮时采用BF-200型起爆器，分组装药、分次爆破。一茬炮联线采用“孔内并联，总体串联”的方式，爆破期间炮孔数量不得超过4个，在顺槽内沿着切眼方向依次起爆。

结语

综采放顶煤采煤法具有较高的安全性和较低的生产成本，但受较多因素限制，效果依然有待加强。开采人员应在煤层地质条件允许的基础上，合理选择放顶开采方案，创造更好的经济效益。

参考文献：

［1］苑搏，张国军，李赛，等.放煤顺序对大倾角走向长壁综放开采放出率的影响［J］.煤矿安全，2015，46(12)：218-221.

［2］闫卫国.提高放顶煤工作面回采率的技术实践［J］.洁净煤技术，2013，19(4)：122-124.

［3］马延滨.浅析提高综采放顶煤工作面采出率的措施［J］.山西煤炭，2010，30(12)：76-77.