放頂煤開采管理實踐

嚴孝文

摘要：近年來，放頂煤開采技術(shù)在我國發(fā)展迅速，已成為厚煤層開采的主要方法，實踐證明，放頂煤開采是礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效、減頭減面、合理集中生產(chǎn)的有效途徑。

關(guān)鍵詞：放頂煤開采生產(chǎn)實踐

1放頂煤開采工藝形式

1.1輕型支架綜采放頂煤基本支架：ZF2400／18／248F(架寬1.25m、1.5m兩種)：煤機：MG-200W1；工作面運輸機兩部：前SGB-630／220，后SGW-150C(厚煤層)或SGW-40T(較薄厚煤層)；端頭支護：單體液壓支柱配合1.2m鉸接頂梁。支架為整頂梁，全封閉，追機作業(yè)，及時移架。由于采高較小(2.0m)，較好地解決了“三軟、易燃、高瓦斯、特厚”煤層及以楊莊為代表的“三軟”較薄厚煤層中出現(xiàn)的問題，使用效果良好，同時在過斷層及支架對接方面也取得了豐富的經(jīng)驗。放煤方式為低位放煤，單產(chǎn)水平在6.0萬t／月個以上，回收率為82.3～87.3％。巷道布置：機巷、風巷、切眼均沿底施工。為有效地防止支架下滑，除在結(jié)構(gòu)上增加防倒防滑裝置外，巷道施工時使切眼與機巷呈95度布置，回采過程中，根據(jù)條件變化，適當調(diào)整偽斜角度。

1.2筒易放頂煤

1.2.1“π”型鋼梁放頂煤。支護方式：頂梁為2.4m“π”型鋼粱，配合單體液壓支柱；每架由主付梁組成，交替前移，架間距0.6～0.7m；采用鋪網(wǎng)或小笆、塘材護頂。落煤方式：放炮或風、手鎬人工落煤。工作面運輸機一部(既采又放)：SGW-40T其裝備投入少，穩(wěn)定性強，操作方便，勞動強度低，效率高。在蘆嶺礦“三軟”厚煤層及岱河“三軟”較薄厚煤層均推廣應用單產(chǎn)水平在3.3～4.0萬t／月，最高單產(chǎn)達5.0萬t／月。

1.2.2“網(wǎng)絡(luò)式”放頂煤支護方式：基本支架：限位梁(鉸接頂梁-焊板)配合單體液壓支柱，“三四”排管理，煤壁打貼幫柱，支柱穿鞋。特殊支架：桃棚(老塘側(cè))，增加支柱穩(wěn)定性。工作面鋪網(wǎng)(護頂}o落煤方式：放炮或風、手鎬。工作面運輸機(兩部)SGW-80改(前部采煤，后部放煤)。特點：裝備投入少、簡便易行、安且可靠。但勞動強度相對較大。單產(chǎn)水平為3.0～3.5萬t／月

1.2.3“網(wǎng)格式”放頂煤。支護方式：ZWM網(wǎng)格邁步式支架，鋪網(wǎng)護頂。落煤方式：煤機或放炮。工作面運輸機(兩部)：前SGW-150(機)或SGW-80改(炮)，后SGW-80改，裝備一個面約需200～300萬元，單產(chǎn)水平為2.5～3.0萬t／月。特點：移架、移溜均為液壓自動移設(shè)，勞動強度低，支架穩(wěn)定性好。適用于緩傾斜厚煤層開采，但與其它“簡放”相比，一次性投入較大，回采過程中，由于傾角和壓力作用，尾梁下擺、啃底現(xiàn)象時有發(fā)生，移梁工序占用時間長。簡易放頂煤工作面巷道布置：機巷、風巷、切限均沿底掘進。放煤方式為低位剪網(wǎng)多頂序或單輪順序放煤。回收率為81～84.8％。

2開采方式

2.1預采頂分層，網(wǎng)下放頂煤開采。首先解決了瓦斯問題，為實現(xiàn)安全開采創(chuàng)造了條件。由于網(wǎng)的作用(鋪聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量好)，使煤與上覆巖層的破碎矸石分開(無煤矸混合帶)，既提高了回收率(見網(wǎng)封口)，又降低了灰分。

2.2采用高位巷，鉆孔抽排瓦斯，一次采(放)全厚。減少了預采頂分層的巷道投人，降低了萬噸掘進率，整體效益好。但必須加強放煤工藝的研究，不斷完善，解決好回收率和含矸率的突出矛盾。

2.3按煤層厚度分，不僅實施了特厚煤層放頂煤開采，也積累了較薄厚煤層放頂煤開采經(jīng)驗。大大改善了厚煤層傳統(tǒng)工藝分層開采單產(chǎn)低、成本高、萬噸掘進率高、勞動強度大的狀況，也是開采厚度在2.8～3.8m，變異系數(shù)大、難以分層、復雜塊段的最佳方法

3礦壓顯現(xiàn)特點

3.1工作面礦壓顯現(xiàn)比分層開采小，無明顯的初次來壓和周期來壓現(xiàn)象。

3.2放煤期間，由于煤層厚度變化，造成頂板垮落不均勻，有分段、分塊來壓現(xiàn)象，但不強烈。

3.3工作面礦壓顯現(xiàn)與推進速度和頂煤厚度有密切關(guān)系。推進速度越慢，來壓愈明顯；頂煤越厚，則來壓顯現(xiàn)較弱。

(4)兩巷超前壓力影響范圍比分層開采大，在30～50m左右，但沒有分屢強烈。

4實施效果

4.1放頂煤開采技術(shù)的全面推廣應用，有力促進了減頭減面工作的開展，更有利于實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)，提高單產(chǎn)。

4.2經(jīng)濟效益明顯，某礦8413輕放面直接工效達112.87t／工，比分層開采提高12倍以上，回采巷道萬噸掘進率降低69.6％，巷道維護費用降低66.7％，計算成本降低17.54元／t，比分層開采增收1100萬元以上。

4.3資源回收率高。放頊煤開采與分層開采相比，一是減少了區(qū)段煤柱損失，二是減少了開采厚度損失。綜合比較可知，放頂煤開采的資源回收率可提高5個百分點以上。

5主要技術(shù)難點

采煤與放煤是放頂煤開采的兩道主要工序。硬煤層易采難放，煤壁好管理，但老塘大塊煤易形成結(jié)構(gòu)，很難放出，往往采取注水軟化，預爆破，碎化煤體等措施減少塊度。而某些礦區(qū)煤層硬度大都在1以下，有的僅0.5左右，屬典型“三軟”煤層。在回撤支柱，老塘頂煤冒落后，基本上呈均勻的松散體，塊度小，在壓力作用下，不至于形成結(jié)構(gòu)，可放性強。但采煤卻非常困難，如何控制煤壁片幫、冒頂、抽空，是“三軟”煤層放頂煤開采成功與否的關(guān)鍵。

主要措施：①控制采高在2.0m。②嚴格控制放炮。嚴禁響大炮，只能響底眼，放松動炮。③人工用風、手鎬落煤。④采煤后及時移架(梁)，伸出伸縮梁臨時支護(輕放)，減少空頂時間。

“三軟”煤層放頂煤開采的支護原則，應是”支”、“護”兼顧，以“護”為主?！拜p放”工作面的支護條件完全能滿足要求，而對型梁簡放面而言則表現(xiàn)得尤為突出。

從工藝過程看，交替前移，反復支撐，帶來的問題一是增阻時間短，其“支”的過程主要靠初撐力來完成，支護強度相對較小。二是放炮震動、反復支撐，破壞了頂煤的完整性，增加了“護”的難度，往往由于漏使頂板形成“空洞”，造成支架投勁，發(fā)生垮棚冒頂事故。因此，要“支得起”，必須先“護得好”，在加強穿鞋，二次補液，提高初撐力的同時，更應注重“護”的管理。在做好上述“采”的過程中煤壁管理外控頂區(qū)的管理應做到：①提高鋪、聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量，過頂嚴實，控制漏頂。②支架支設(shè)正規(guī)有勁，避免因改棚造成多次反復支撐，破壞頂板。

6放頂煤開采存在的問題

6.1資源回收與煤炭質(zhì)量。如何完善工藝提高操作水平，選擇合理的放煤方式、放煤步距和放煤順序，人為控制好放煤量，是目前放頂煤工藝較難解決的問題之一

6.2兩巷支護多為傳統(tǒng)的工字鋼、U型鋼支護方式，制約著推進度，不利于高產(chǎn)高效高地壓、“三軟”煤層工作面，巷道變形量大，斷面小，難以滿足通風、行人、運輸?shù)囊蟆?/p>

6.3現(xiàn)場管理不到位，沒有嚴格跟底圓采，造成大面積丟煤，初撐力達不到規(guī)定要求。

6.4“輕放”面端頭支護問題沒有很好的解決。

6.5瓦斯問題仍不同程度地制約著生產(chǎn)。

6.6無探煤厚資料或資料不祥，收產(chǎn)、計量方法不科學，影響了回收率計算的準確性。

7體會與認識

7.1放頂煤開采具有技術(shù)先進、安全可靠、消耗少、效率高的特點。既是厚煤層高效開采的最佳途徑，也是開采較薄厚煤層適宜塊段的有效方法。

7.2放頂煤開采有著很強的適應性，可采可放，尤其是厚煤層地質(zhì)條件復雜，煤厚變異系數(shù)大的塊段，實施放頂煤開采，能大大提高資源回收率，減少煤炭損失。

7.3合理確定工作面斜長。放頂煤工作面斜長應綜合考慮頂煤厚度、技術(shù)管理水平、裝備條件、勞動組織形式等因素，并與采煤、放煤工序有機地結(jié)合起來，有利于組織正規(guī)循環(huán)一般項煤厚度在6～7m，“簡放”面斜長在80～100m為宜，“輕放”面在120～140m為宜；較薄厚煤層工作面可適當增加。這樣既有利于設(shè)備管理，加快推進度，提高單產(chǎn)，也有利于發(fā)火管理。

7.4先進的開采工藝，必然帶來巷道布置的改革。在滿足瓦斯治理、生產(chǎn)準備、接替安排的前提下，可考慮不做或少做巖巷，取代厚煤層分層開采的區(qū)段雙巖巷布置。