小議較薄厚煤層綜放開(kāi)采技術(shù)

李世堯

1存在的主要問(wèn)題

針對(duì)較薄厚煤層的特殊情況，在部分局，礦采用了分層開(kāi)采法。但分層開(kāi)采不但帶來(lái)了掘進(jìn)率高，還使材料消耗過(guò)大。因此，傳統(tǒng)的分層開(kāi)采也逐步被淘汰?，F(xiàn)在更多的還是采用一次采壘高或綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)。在采用綜放開(kāi)采時(shí)又會(huì)出現(xiàn)一些特殊問(wèn)題，主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。

(1)煤炭回收率降低和含矸率的增加煤層在未開(kāi)采前，原頂煤上方為一個(gè)層狀分明，平整的煤矸分界面，隨著放煤工藝的展開(kāi)，支架前移和頂煤的放落逐漸形成為一個(gè)煤矸混合帶，如圖1所示。

由圖l可知，較薄厚煤層采用放頂煤開(kāi)采時(shí)，由于煤層厚度較小，在采煤機(jī)割煤后所剩頂煤厚度一般不足2.5m。經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頂煤厚度小于2.5m～3.0m時(shí)，頂煤在放落過(guò)程中呈類(lèi)似于偽頂無(wú)規(guī)則的冒落狀態(tài)，因此，這將增加控制頂煤運(yùn)動(dòng)的難度，造成煤矸混合率進(jìn)一步增加。

(2)端面頂煤的控制困難。較薄厚煤層采用放頂煤開(kāi)采時(shí)，由于頂煤厚度小，強(qiáng)度低。很容易產(chǎn)生離層斷裂現(xiàn)象，造成支架控制頂板的難度，特別是在端面空間無(wú)支護(hù)的情況下，頂板與頂煤將隨時(shí)可能發(fā)生冒落，進(jìn)而引發(fā)直接頂?shù)拿绊斒鹿?。因此，能否有效控制端面頂煤的冒落是成為較薄厚煤層采用綜放開(kāi)采成功的關(guān)鍵，見(jiàn)圖2所示。

從圖2可知，煤矸混合帶厚度越大，工作面的回采率越低，含矸率也越高。較薄厚煤層放頂煤開(kāi)采時(shí)，直接頂將與頂煤同步冒落，混矸帶厚度相對(duì)于松散頂煤的總厚度比例較大，同時(shí)在頂煤放落過(guò)程中，放煤步距損失與厚煤層綜放開(kāi)采基本相同。

2需要采取的應(yīng)對(duì)措施

2.1選擇適宜的架型，保持頂煤的完整性

(1)在選擇支架的架型結(jié)構(gòu)時(shí)，要選擇頂梁帶有潛入式伸縮粱的支架，能夠及時(shí)伸出支護(hù)端面新暴露的頂煤。另一方面，在該支架的后立柱上裝有初撐力的保持閥，一旦支架頂梁上方的頂煤發(fā)生了抽冒，支架也會(huì)在初撐力保持閥的作用下迅速接觸頂梁上方的破碎煤矸，不使頂煤冒落的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，從而保持了頂煤的完整性。

(2)選擇具有高位和中位的放頂煤支架，除架間存有脊背三角煤丟失外，還易造成煤矸混合帶厚度不規(guī)則。低位放煤支架無(wú)脊背丟煤，但頂煤垂直移動(dòng)距離大，后部掩護(hù)梁坡度大時(shí)，煤矸混合帶厚度呈上升趨勢(shì)，如果能將掩護(hù)粱坡度減緩，使頂煤緩慢曲線移動(dòng)，將可減少煤矸混合帶厚度。

(3)支架必須要有較高的初撐力，以減少頂板與頂煤的初期下沉量，而支架的工作阻力則不必過(guò)高，以減少對(duì)頂煤的支撐破壞，維護(hù)頂煤的完整性。

(4)工作面支架應(yīng)選用能夠連續(xù)放煤的支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架，以減少脊背煤損失。同時(shí)，支架后掩護(hù)粱與頂粱的夾角要緩，使頂煤能夠緩慢下沉逐漸移動(dòng)至放煤口，從而減少煤矸混合帶厚度。

2.2控制煤層采高。保持合適的采放比

當(dāng)綜放面的頂煤厚度小于2.0m時(shí)，確保工作面有較為合適的采放比。這就大大減少了煤壁片幫和支架端面頂煤冒落現(xiàn)象的發(fā)生。因此，放煤工藝損失在較薄厚煤層中所占的比例將增大，所以降低煤矸混合帶的厚度將是較薄厚煤層綜放開(kāi)采提高回采率、降低含矸率的主要措施。煤矸混合帶厚度取決于以下幾個(gè)因素。

(1)割煤方式。為適應(yīng)工作面一采一放平行作業(yè)的循環(huán)方式，采煤機(jī)要采用斜切進(jìn)刀單向割煤往返割一刀的的割煤方式，這樣可提高工時(shí)利用，兩端頭能做到支護(hù)及時(shí)，并改善放煤工的作業(yè)環(huán)境條件。

(2)放煤方式。根據(jù)工作面煤厚較薄的實(shí)際情況，應(yīng)選擇合理的放煤工藝放出頂煤，經(jīng)對(duì)有關(guān)資料的統(tǒng)計(jì)與分析，大多采用雙輪順序放煤方式，這有利于提高回采率，降低含矸率。因頂煤較薄，不宜采用多輪順序放煤，以采用單輪順序或間隔放煤為宜。嚴(yán)格見(jiàn)矸關(guān)門(mén)，防止超高放煤。放煤步距應(yīng)與薄頂煤移動(dòng)規(guī)律相適應(yīng)。對(duì)于較薄厚煤層，由于頂煤厚度較小，其放煤步距也應(yīng)適當(dāng)縮小，應(yīng)采用一刀一放。在工藝選擇上應(yīng)采用小步距、間隔l放、輕擺尾梁的放煤方式。

(3)放煤步距。合理的放煤步距是提高煤炭回采率，降低含矸率，提高工作面產(chǎn)量的關(guān)鍵。放煤步距的確定要考慮支架的結(jié)構(gòu)，頂煤的活動(dòng)規(guī)律等因素的影響。合理的放煤步距應(yīng)使頂板矸石和后方采空區(qū)矸石同時(shí)到達(dá)放煤口，此時(shí)，煤矸混合帶最薄。

(4)煤層本身的力學(xué)特性與結(jié)構(gòu)。煤層硬度越大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，混合帶的厚度越大。煤層頂板節(jié)理裂隙發(fā)育，能隨采隨冒時(shí)，煤矸混合帶的厚度薄。

3結(jié)語(yǔ)

(1)為降低含矸率。提高回采率，必須設(shè)法將煤矸混合帶厚度加以控制。為防止端面頂煤的隨時(shí)冒落，首先從支架選型上要求能夠及時(shí)封閉端面頂板的液壓支架，同時(shí)支架應(yīng)具有一定的水平推力，掩護(hù)梁坡角要小。在采煤工藝選擇小步距、輕擺尾粱，間隔放煤的方式，為保證3.0m～5.0m的較薄厚煤層采用綜放開(kāi)采使回收率與含矸率達(dá)到一定的許可范圍，應(yīng)根據(jù)頂煤的冒落特性選定合理的采放厚度和正確的放煤工藝，保持支架的良好工作狀態(tài)。

(2)工作面的放煤方式，采取單輪順序全量放出，一采一放，即放煤步距不超過(guò)0.6m，這樣，即可提高煤炭回收率，又可保證煤炭的產(chǎn)出質(zhì)量。

(3)在工作面采用及時(shí)支護(hù)的移架方式，同時(shí)力求工作面推進(jìn)方向與節(jié)理裂隙的發(fā)育方向一致。通過(guò)以上分析，只要我們采取了適當(dāng)?shù)姆婪洞胧瑯右部稍?.0m以下的較薄厚煤層中采用綜采放頂煤開(kāi)采工藝，實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，使我國(guó)的綜放開(kāi)采技術(shù)健康穩(wěn)步發(fā)展。