放頂煤開(kāi)采存在問(wèn)題及解決途徑

【摘 要】自從我國(guó)第一套綜采放頂煤設(shè)備下井試驗(yàn)以來(lái)，綜放開(kāi)采取得了很大發(fā)展，已在近30個(gè)礦務(wù)局70多個(gè)工作面推廣應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。盡管如此，綜放開(kāi)采技術(shù)仍存在許多問(wèn)題，如采出率偏低、采空區(qū)丟煤易自燃、工作面粉塵嚴(yán)重超標(biāo)等。

【關(guān)鍵詞】放頂煤開(kāi)采；解決途徑

1.煤炭回收率

采出率是評(píng)價(jià)綜放工藝技術(shù)的主要指標(biāo)之一。目前，我國(guó)綜放開(kāi)采工作面采出率一般為80%～90%，煤損比較嚴(yán)重。放頂煤采出率包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是采區(qū)采出率；二是工作面采出率。

1.1影響采區(qū)采出率的因素有

（1）采區(qū)上山煤柱分?jǐn)倱p失，約占采區(qū)采出率的2%。

（2）采區(qū)隔離煤柱分?jǐn)倱p失，約占采區(qū)采出率的2%。

（3）順槽隔段煤柱損失，約占采區(qū)采出率的5%。

（4）順槽及切眼丟頂（底）煤損失，約占采區(qū)采出率的3%。

1.2影響工作面的采出率的因素有

（1）初采損失，指從切眼至第一次放煤距離一般為8～12m不放煤丟失頂煤量。

（2）兩端開(kāi)采損失，指在開(kāi)采過(guò)程中工作面上下兩端至少有2支架不放煤丟失頂煤量。

（3）末采損失，即工作面距停采線12～15m不放煤的頂煤損失量。

（4）支架之間上部的脊背煤損失。

（5）放煤步距之間的頂煤損失。

因此，為了確保放頂煤開(kāi)采達(dá)到國(guó)家技術(shù)政策對(duì)采區(qū)采出率不低于75%的要求，應(yīng)采取如下措施：

（1）在地質(zhì)條件允許的情況下，盡可能加大采區(qū)推進(jìn)長(zhǎng)度或合并開(kāi)采，減少采區(qū)煤柱損失。

（2）緩傾斜煤層除底軟有水外，應(yīng)采取走向長(zhǎng)壁或平行斷層布置俯采或偽斜俯采，切忌仰采。兩巷要沿底板定向掘進(jìn)，盡力避免丟頂煤。

（3）按煤巖力學(xué)特性、煤層結(jié)構(gòu)和頂煤冒落破壞移動(dòng)規(guī)律，考慮支架輔助破煤的厚度只能作用在下位的2～3m左右，結(jié)合實(shí)際合理確定分層開(kāi)采厚度。

（4）對(duì)頂煤不易破碎、冒落和放出的煤層，采用具有有效輔助破煤機(jī)構(gòu)的液壓支架，若頂煤超過(guò)3m時(shí)，應(yīng)采取超前水力壓裂措施。

（5）確定放煤步距和與割煤相配合的、合理的組織方式以及放煤的操作程序，力求避免早期混矸，減少丟失頂煤。

（6）工作面兩端設(shè)置過(guò)渡架和端頭支架，把兩端的頂煤全部放出。在工作面開(kāi)切眼、設(shè)備安裝后到初次來(lái)壓前要人工挑落放出頂煤，為以后利用地壓破煤開(kāi)出自由面，這樣可以大大減少工作面初采頂煤損失量。兗州礦業(yè)集團(tuán)采用過(guò)渡放煤支架和端頭放煤支架，工作面采出率提高了2%以上。

（7）在熟練程度提高后，長(zhǎng)工作面設(shè)備配套過(guò)關(guān)的基礎(chǔ)上，對(duì)地質(zhì)輕微破壞的厚煤層綜放采區(qū)，要充分考慮割煤和放頂煤交叉同時(shí)作業(yè)的勞動(dòng)組織，這樣工作面生產(chǎn)能力能成倍增長(zhǎng)，若工作面長(zhǎng)度加大到150～200m，可創(chuàng)造年產(chǎn)達(dá)到150～200萬(wàn)t高產(chǎn)工作面。工作面加長(zhǎng)后相對(duì)降低小階段煤柱損失率。

（8）采用巷旁充填材料固化采空區(qū)上下端。在此基礎(chǔ)上取消階段煤柱，實(shí)現(xiàn)沿空送巷的綜放無(wú)煤柱開(kāi)采。兗州礦業(yè)集團(tuán)已試驗(yàn)并推廣了小煤柱沿空掘巷技術(shù)，并使大斷面巷道實(shí)現(xiàn)了錨網(wǎng)化，減少了大量區(qū)段煤柱。

（9）要建立健全相應(yīng)的綜放采區(qū)采出率計(jì)算與監(jiān)督方法和體制。

2.煤炭自燃

我國(guó)大部分厚煤層在開(kāi)采時(shí)，都具有自然發(fā)火傾向，放頂煤開(kāi)采由于采空區(qū)面積大，漏風(fēng)途徑復(fù)雜且難以避免，再加上采空區(qū)遺留的碎煤多，容易引發(fā)煤炭自燃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，220個(gè)綜放工作面發(fā)生了182次自燃火災(zāi)。綜放工作面煤炭自燃的特點(diǎn)是：①事故集中發(fā)生在少數(shù)礦區(qū)或工作面，1/3礦區(qū)發(fā)生過(guò)自燃，其中86.4%的事故集中于4個(gè)礦務(wù)局；②生產(chǎn)不正常，推進(jìn)速度慢是發(fā)生自燃的重要原因；③采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重；④巷道高冒區(qū)或周圍裂隙帶引發(fā)自燃是放頂煤開(kāi)采自燃事故的一個(gè)突出特點(diǎn)。182次自燃中，這類事故占63.7%。

當(dāng)前防治火災(zāi)技術(shù)方法較多，歸納起來(lái)主要有以下幾種：

2.1黃泥灌漿

這是我國(guó)在分層開(kāi)采多年使用并行之有效的方法，不少礦井有完整的黃泥灌漿系統(tǒng)，應(yīng)充分加以利用。窯街礦務(wù)局在急傾斜煤層水平分段放頂煤工作面，因工作面短，采空區(qū)體積有限，采用灌漿的方法則更有效。另一種灌漿方法是采用阻燃劑溶液灌漿，這種方法的原理、系統(tǒng)和效果與黃泥灌漿大致相同。但由于主要阻化劑原料大量使用，其價(jià)格暴漲，給推廣帶來(lái)了困難。水砂充填原則上也是一種灌漿方法，效果更好，但充填費(fèi)用較高。

2.2注氮滅火

利用氮?dú)鉁缁鸬脑硎趾?jiǎn)單，在封閉范圍內(nèi)注氮滅火的效果十分顯著，盡管注氮設(shè)備價(jià)格貴，但對(duì)于一些經(jīng)常發(fā)生自燃火災(zāi)的工作面，配置氮?dú)鉁缁鹧b置是合理的。

2.3在回采工作面上下隅角及支架后方注灑阻化劑

這種方法對(duì)于局部防滅火很有效，尤其是在工作面推進(jìn)速度較慢時(shí)。

2.4阻化劑噴霧

阻化劑氣霧的載體是空氣（風(fēng)流），對(duì)漏風(fēng)嚴(yán)重的工作面向采空區(qū)注入氣霧阻化劑有著特殊的作用，效果好。

2.5向煤體注水

實(shí)踐證明向煤體注水潤(rùn)濕煤體有明顯的阻燃作用，應(yīng)得到推廣。

2.6加快工作面推進(jìn)速度

由于放頂煤工作面后方不允許存在廢巷，采空區(qū)內(nèi)窒息帶的發(fā)展較充分，工作面推進(jìn)速度快，浮煤很快進(jìn)入窒息帶，不會(huì)發(fā)生自燃。緩傾斜放頂煤開(kāi)采工作面采空區(qū)自燃的機(jī)會(huì)要比分層開(kāi)采少的多。急傾斜水平分段放頂煤開(kāi)采時(shí)，由于仍需二次揭露采空區(qū)，采空區(qū)自燃事故就時(shí)有發(fā)生。

對(duì)于巷道頂煤自燃防治的方法主要有：提高巷道的支護(hù)質(zhì)量；對(duì)巷道頂部噴涂聚胺脂，減少巷道漏風(fēng)；通過(guò)鉆孔壓注惰化阻化劑等。