礦井放頂煤綜采技術(shù)探析

【摘 要】綜放開采是不穩(wěn)定厚煤層開采的一種有效技術(shù)方法，綜采放頂煤開采在我國已有近20年的歷史，在工作面高產(chǎn)和效益兩方面都取得了十分可喜的成果。本文主要對(duì)放頂煤放煤工藝參數(shù)與放煤技術(shù)方法進(jìn)行了分析，提出了硬煤及夾石的解決措施和提高煤炭采出率的措施，希望有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】放頂煤；綜采；工藝技術(shù)

綜放開采不僅是不穩(wěn)定厚煤層開采的一種有效技術(shù)方法，也是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的有效途徑，為綜放開采技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。綜采放頂煤工藝支架選型合適，設(shè)備科學(xué)配套，工藝參數(shù)和勞動(dòng)組織優(yōu)化，可提高工作面的產(chǎn)量。綜采放頂煤巷道掘進(jìn)率低，巷道維護(hù)環(huán)境也有所改善。能明顯緩解綜采采掘銜接緊張的狀況。工作面搬家次數(shù)相對(duì)減少，可提高綜采成套設(shè)備的有效使用率和單套設(shè)備的年產(chǎn)量，井下工效率和工作面效率等都有明顯提高，能源動(dòng)力消耗少。綜采放頂煤適合開采條件復(fù)雜、煤層厚度變化大、頂?shù)装宀黄?、斷層較多、工作面較短、地帶三角區(qū)等條件下采用。綜放開采是一種安全高產(chǎn)、低耗高效的采煤方法。

一、放頂煤綜采設(shè)備與操作

放頂煤綜采的采煤工序有采煤機(jī)割煤、移架、推溜和放頂煤等。在割謀工序中，采煤機(jī)的進(jìn)刀方式與普通綜采工作面相同。在采煤機(jī)割完煤后，就要進(jìn)行支護(hù)，通常以支架擦頂移架為好。移置后的放頂煤支架應(yīng)成直線，在移架中能隨時(shí)利用側(cè)推千斤頂進(jìn)行調(diào)架和扶架。四柱的放頂煤液壓支架前、后柱的高差，要控制在200mm～250mm之間。推移輸送機(jī)，在采煤機(jī)割過煤15m后就應(yīng)推溜，操作時(shí)，應(yīng)與放頂煤液壓支架相協(xié)調(diào)，彎曲度不能太大，通常在二至三次推到位即可。

若前、后兩部輸送機(jī)，后部輸送機(jī)的推移要待頂煤放完后進(jìn)行，有的后部輸送機(jī)固定在放頂煤液壓支架的底座上，隨架移動(dòng)。避免設(shè)備下滑，傾斜工作面應(yīng)從下向上進(jìn)行推溜。在急傾斜水平分層工作面，為避免支架串動(dòng)，可分別從機(jī)頭部或機(jī)尾部輪流推溜。

二、放頂煤放煤工藝參數(shù)與放煤方法

放頂煤通常是經(jīng)移架使頂煤垮落、破碎，不破碎的可打眼爆破，通常要求頂煤強(qiáng)度不大，但不可超過1.5，這能保證移架后頂煤垮落自動(dòng)破碎，還要將已破碎的頂煤盡可能地回收。頂煤是綜放開采的關(guān)鍵工序，應(yīng)確定放煤工藝參數(shù)和放煤順序。

1．放煤步距。在工作面推進(jìn)方向上，兩次放頂煤間的推進(jìn)距離即循環(huán)放煤步距。確定循環(huán)放煤步距的要求是使放出范圍內(nèi)的頂煤能充分破碎和松散，提高采出率，降低含矸率。放煤步距與煤的軟硬、層節(jié)理發(fā)育狀況和頂板活動(dòng)相關(guān)。確定放煤步距要考慮支架結(jié)構(gòu)、放煤口位置和頂板冒落的垮落角，及經(jīng)過一次放煤后，松散煤體的活動(dòng)規(guī)律就是放煤橢球體和放煤漏斗的影響。放煤步距可通過復(fù)雜的計(jì)算或作圖法確定，但最少不可使其小于頂煤松散橢球體的短軸半徑。通過大量煤礦生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出綜采放頂煤工作面的放頂步距為：在采用0.5m～0.6m的截深時(shí)，放煤步距為1.0m～1.2m，就是采煤機(jī)割煤兩刀，支架前移兩次后放頂煤的效果最佳，可保證煤的充分冒落，并能經(jīng)放煤口順利放出；在采用0.8m～l.0m截深時(shí)，放煤步距與截深相同，為0.8m～l.0m，在頂煤較堅(jiān)硬難放時(shí)，也可割兩刀煤放一次頂煤，放煤步距為1.6m～2.0m。

2．放煤口間距與高度。放煤口間距的大小與放煤步距相似，就是間距太大，煤炭損失量增加；間距大小，可能使含矸量上升，煤質(zhì)降低。所以，放煤口間距以1.5m～3.0m為合適。放煤口的高度對(duì)煤炭回收率影響較大。通常，放煤口高度提高，放煤體積就將減少，因此，應(yīng)盡量降低放煤口的高度。但其高度也不能太小，必須高于輸送機(jī)的高度，否則就會(huì)出現(xiàn)裝煤困難。

3．放煤方式。放煤方式對(duì)工作面煤炭采出率、含矸率的影響較大，還對(duì)總的放煤速度、正規(guī)循環(huán)的完成及高產(chǎn)產(chǎn)生影響。放煤方式一般包括放煤順序和一次頂煤的放出量，有以下幾種方式。一是單輪順序放煤；二是多輪順序放煤；三是單輪間隔放煤。

三、硬煤及夾石的解決措施

堅(jiān)硬或有夾石的煤層在開采時(shí)，頂煤冒落困難，冒落下來后可能有較大的塊堵塞放煤口，導(dǎo)致頂煤不能順利下放。此時(shí)，要采取以下措施。

1．對(duì)切眼頂煤的措施。應(yīng)在切眼部位實(shí)施打挑頂眼及副幫眼，支架移出炮眼位置，馬上爆破挑頂，使老塘的煤頂拉溝以對(duì)快速冒落有利。在支架推進(jìn)3m后，頂煤冒落3m～5m，就要從支架天窗中放煤，可以取得較好的效果。

2．硬煤及夾石的解決措施。在支架的架間向上打眼，在硬煤或夾石部位裝藥，移架前要進(jìn)行爆破。也會(huì)取得最佳的效果。

3．放煤時(shí)對(duì)大塊煤堵塞窗口的解決措施。首先是進(jìn)行爆破崩碎。爆破施工時(shí)要具備以下條件：設(shè)置專職瓦檢員，檢查窗口外2m范圍內(nèi)的瓦斯含量不超限；該面瓦斯道風(fēng)流中的瓦斯含量不超限；打眼崩大塊煤時(shí)，眼深、裝藥量范圍內(nèi)瓦斯符合《規(guī)程》的規(guī)定，打眼時(shí)要使用被筒炸藥。其次采用高壓脈沖水射流破碎窗口內(nèi)大塊。還要對(duì)煤體注入高壓水以軟化煤體。

四、提高煤炭采出率的措施

1．適度加大工作面的尺寸。減少初采、末采及端頭煤炭損失率，提高工作面的采出率。

2．科學(xué)選擇放煤步距和放煤工藝。放煤步距要按照煤層厚度、放煤口幾何尺寸及排矸能力確定，在煤層較厚、放煤口較大時(shí)，放煤步距要相應(yīng)加大，反之要適當(dāng)縮小。放煤工藝一般要實(shí)施單輪間隔放煤，此方法易于人員把握，脊背煤損失較少。

3．?dāng)U大端頭放煤范圍。使用有效的端頭支架，完善支架配套，實(shí)施端頭全部放煤。如端頭支架尾部設(shè)有能擺動(dòng)的放煤插板，可使工作面煤炭采出率提高5%～6%。

4．縮小區(qū)段煤柱尺寸。適度縮小區(qū)段煤柱尺寸。例如，把煤柱寬度由20m縮小至5m，這樣采區(qū)煤炭采出率就能提高

6%～8%左右。同時(shí)，要加強(qiáng)工作面初采階段的放煤操作管理，按規(guī)定要求操作，減少工藝過程中的丟煤損失。工作面煤炭采出率與工人素質(zhì)、生產(chǎn)管理水平等人的因素相關(guān)。提高放煤人員的責(zé)任心，提高工作面煤炭采出率。

新世紀(jì)以來，我國綜放工作面采煤工藝上有了較快的發(fā)展，工作面降塵采用了噴霧降塵自動(dòng)化裝置。瓦斯突出的煤層，《規(guī)程》禁止采用放頂煤開采。我國有必要采取良好的瓦斯抽放和突出治理措施，使所采區(qū)域由突出區(qū)域緩解為不突出區(qū)域，在保證瓦斯不超限的條件下，采用綜放開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。要研究頂煤的破碎機(jī)理，頂煤的移動(dòng)和放出規(guī)律，合理確定工作面截深、移架和放煤步距、放煤方式、放煤口位置等參數(shù)和工藝環(huán)節(jié)。堅(jiān)硬頂板和硬煤條件下的工作面的采出率還不理想，要研究改善頂煤冒放性的技術(shù)和機(jī)械化回收冒落頂煤的裝置，提高頂煤的采出率，減少工作面的含矸石率進(jìn)行潔凈開采，要研制放煤過程中的煤巖自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，配合放煤機(jī)構(gòu)的電液閥程序控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)放煤口見矸自動(dòng)關(guān)閉。