淺析綜放綜采混合開采技術(shù)應(yīng)用

（山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 太原 030012）

在過去綜放技術(shù)還不夠成熟的時候，一般都選用分層開采的方式對厚煤層進(jìn)行開采。綜放綜采這一混合開采技術(shù)，不但會受到煤礦地質(zhì)條件及一線生產(chǎn)設(shè)備的制約，同時，運輸、生產(chǎn)及通風(fēng)等系統(tǒng)，也將對巷道產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)對上分層煤體進(jìn)行回采時，由于工作面設(shè)計的長度不夠，及工作面兩側(cè)的煤柱預(yù)留設(shè)計過大，導(dǎo)致不能對某些邊緣煤體進(jìn)行回采。因此，對于煤礦開采來說，在不違背環(huán)保開采的前提下，要想有效提高其經(jīng)濟(jì)效益，就必須結(jié)合煤礦的實際情況，選擇最佳的開采方式及開采技術(shù)等。

本文主要以某煤礦的7510工作面為例，對該實例中運用綜放綜采這一混合技術(shù)時，應(yīng)充分重視的問題以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。7510工作面的東側(cè)是7508采空區(qū)，西側(cè)是采區(qū)放水巷的煤柱，南側(cè)是75采區(qū)巷道的保護(hù)煤柱，而北側(cè)則是7510上分層的放水巷煤柱。在對7510工作面進(jìn)行布置的時候，為了能使煤炭采出率與經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升，可將采區(qū)邊緣的煤柱與下分層工作面進(jìn)行統(tǒng)一布置。先將工作面的長度增加至220m，再將開采工藝進(jìn)行劃分，對于距離在78m以內(nèi)的采取邊緣實煤體段，可選擇綜放工藝進(jìn)行開采，而對于距離在142m之內(nèi)的上分層已采段，則可選擇下分層綜采工藝進(jìn)行開采。此時，綜放與綜采這兩種回采工藝，便同時處于了一個工作面之中，工作面的平面布置圖見圖1所示。

1 7510工作面的地質(zhì)條件分析

本次將山西組中下部的3﹟煤層作為開采對象，該煤層的平均厚度約為6.59m，共有3個自然分層，并含有兩層夾矸。由于該工作面是沿煤層做的傾向布置，因此，運回兩巷的煤層都具有一定的自然坡度，約為2～10°，切眼的平均坡度則為8°，煤層普氏系數(shù)f=0.8～1.0，直接頂普氏系數(shù)f=3～7，夾矸普氏系數(shù)f=2～3，直接底普氏系數(shù)f=3～8。

2 混采工作面的設(shè)備選型與配套

要想讓生產(chǎn)效能得到充分發(fā)揮，并達(dá)到經(jīng)濟(jì)可靠運行及高產(chǎn)高效的目的，就必須對混采工作面中所采用的設(shè)備，進(jìn)行正確的配套及選型，這也是工作面生產(chǎn)過程中的一項關(guān)鍵性技術(shù)。結(jié)合當(dāng)前的生產(chǎn)情況來看，在對混采工作面的設(shè)備進(jìn)行挑選時，應(yīng)以設(shè)備的適應(yīng)性及設(shè)備配套等方面為重，一方面要始終堅持在過去使用的綜采與綜放設(shè)備上進(jìn)行改造，另一方面要對綜采和綜放在其交界處的設(shè)備配套問題上，進(jìn)行科學(xué)合理的思考。

圖1 7510工作面的平面布置

2.1 支架的配備

本次混采工作面選用的采煤機型為MXA-300，前部輸送機的機型為SGZ-764/630，本次綜放區(qū)共選用了51組低位放頂煤支架，其型號為ZZP-4800/17/33，而綜采區(qū)則選用了93組型號為ZY-35的支架。需要注意的是在兩個開采區(qū)域的交界處，為了充分能滿足生產(chǎn)的需求，一般可以不用安裝排尾架，只需要安裝好基本架即可。

2.2 后方運輸機的配備

由于放煤區(qū)的位置具有一定的特殊性，因此，在對后部輸送機的尾部進(jìn)行放置時，始終無法避開工作面的中間范圍，但為了有效控制設(shè)備的資金投入，可選用現(xiàn)有的后部輸送機，其型號為SGZ-762/2×250。經(jīng)過相關(guān)的研究與分析之后，在不影響設(shè)備的正常牽引功率為前提下，對現(xiàn)有的后部輸送機進(jìn)行了一系列改造。如將該機型的雙電機牽引改成了單電機牽引，將其機尾的長度與寬度改成了90cm與50cm，同時撤消了機尾的驅(qū)動裝置。這樣才能根本上降低放頂板的管理難度，以及有效避免后方部位出現(xiàn)運輸機事故。

3 合理確定混采工作面的工藝參數(shù)

首先，應(yīng)合理確定出混采工作面中兩巷道的布置方式。為了能將煤柱損失降到最低限度，以及有效避讓剪應(yīng)力的集中區(qū)域，按照75采區(qū)所具有的礦壓特點，在對混采工作面中的回風(fēng)巷道進(jìn)行布置時，可采用與上分層回風(fēng)巷道中線對中線，但保證其內(nèi)錯8m的方式來進(jìn)行。結(jié)合當(dāng)前擁有的技術(shù)裝備水平來看，在對運輸巷進(jìn)行布置時，可與上層的運輸巷外錯78m，而混采工作面中的切眼長度則可設(shè)置為220m。

其次，應(yīng)合理確定出混采工作面中所涉及的回采工藝。通常情況下，混采工作面中均使用端部斜切進(jìn)刀來進(jìn)行雙向采煤，而綜放工作面則選擇一刀一放的方式，并將放煤步距控制在0.6m。同時，為了便于綜放與綜采交匯區(qū)域的頂板管理，交界區(qū)域綜放段機尾位置的3架將不會進(jìn)行放煤。

4 混采工作面礦壓的規(guī)律及特點

對于研究煤礦工作面中的礦壓規(guī)律來說，它本身就是一項非常重要的技術(shù)，而對于綜采與綜放交匯區(qū)域所呈現(xiàn)的礦壓特點研究，就顯得更加重要。因此，為了清楚掌握混采工作面中的礦壓規(guī)律及特點，該工作面中專門設(shè)置了相應(yīng)的壓力監(jiān)測系統(tǒng)，以便對其礦壓規(guī)律進(jìn)行有效監(jiān)測。

首先，對基本頂?shù)幕顒犹攸c進(jìn)行監(jiān)測。由壓力監(jiān)測系統(tǒng)測得：基本頂其第一次垮落的步距范圍為19.8～24.6m，平均值為22.2m，并且該工作面存在著不同步的特點，也就是基本頂來壓時綜采區(qū)呈現(xiàn)出超前的特征，而綜放區(qū)則呈現(xiàn)出落后的特征。同時，由于綜放與綜采的交匯區(qū)域，還承受著來自于上分層開采遺留下的殘余集中壓力所帶來的影響，因此該區(qū)域的壓力明顯高于其它地方。

其次，對工作面中的支護(hù)阻力進(jìn)行評價。正常情況下，綜放與綜采工作面中的支架額定阻力分別為4800kN和3920kN，而通過實際監(jiān)測得到的數(shù)值卻有所偏差，綜放工作面中支架測得的最大工作阻力為3419.46 kN，約占額定值的71%，綜采工作面中支架測得的最大工作阻力為3391.2 kN，約占額定值的86%。由此可知，一定要為支架阻力留有充足的余量，當(dāng)工作面來壓的時候，能使綜放與綜采的富余量分別為29%和14%。

此外，對礦山壓力進(jìn)行控制。雖然綜放與綜采的工作面所用支架，均能滿足工作阻力的要求，但是在開采的最初階段，支架所具有的初撐能力普遍都不高，因此工作面顯現(xiàn)出的礦壓就比較嚴(yán)重，以至于對工作面的正常推進(jìn)造成了一定的影響。為了對工作面礦壓的顯現(xiàn)程度進(jìn)行有效控制，隨后便對液壓系統(tǒng)所具有的工作壓力進(jìn)行提升，同時對支架的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，然后利用帶壓移架、追機作業(yè)、加快工作面的推進(jìn)速度及支護(hù)等措施來有效降低工作面礦壓的顯現(xiàn)程度。

5 混合開采中的關(guān)鍵性技術(shù)

由于混采工作面是由綜放與綜采兩部分組成的，其中綜采工作面中的上分層已經(jīng)回采，所以它的煤頂和人工頂板茬邊，都存在著應(yīng)力相對集中的問題，而這一問題將使茬邊位置的頂板管理變得異常困難，反復(fù)出現(xiàn)的片幫冒頂將對工作面的正常循環(huán)造成極大的影響，因此，必須有針對性的采取措施，從而起到防范及控制的作用。

5.1 一般片幫冒頂所采用的防范措施

首先，對原有的機采高度進(jìn)行有效控制。經(jīng)過相關(guān)的觀察及測定發(fā)現(xiàn)，在離煤層底板約2.8～3.2m的位置，存在著一個強度相對偏大的穩(wěn)定層，因此，為了避免該穩(wěn)定層受到破壞，以及有效降低煤壁片幫問題的發(fā)生率，可將原有的機采高度3m，控制在2.6～2.8m之間。

其次，應(yīng)嚴(yán)格控制工程質(zhì)量。出現(xiàn)片幫冒頂與工程質(zhì)量也存在著非常密切的關(guān)系，因此，為了有效避免出現(xiàn)片幫冒頂問題，在工程質(zhì)量的控制上就必須嚴(yán)格。例如采煤機必須將頂板割平，從而確保三直一平能順利實現(xiàn)，支架該進(jìn)行前移處理時，就必須及時進(jìn)行前移等。只有這樣才能讓頂梁接頂變得簡單，從而降低頂煤懸露的面積與時間。

此外，讓支架的工作狀態(tài)能始終保持良好。

5.2 嚴(yán)重片幫冒頂所采用的防范措施

通常情況下，嚴(yán)重的片幫冒頂問題僅會在局部出現(xiàn)，一般針對這種情況都是采取以下兩種方式進(jìn)行預(yù)防，即預(yù)先打好玻璃鋼錨桿，或者是利用馬麗散對工作面煤壁的前方位置，以預(yù)注射的方式對其進(jìn)行化學(xué)加固。并且為了不對正常的生產(chǎn)造成影響，上述兩種防范方式都可在檢修班時進(jìn)行。

6 混采技術(shù)的整體效益分析

6.1 關(guān)于資源才出率的分析

由于綜放部分剛好是采區(qū)邊角的煤柱，這部分在開采過程中要么進(jìn)行非正規(guī)的開采，要么干脆不對其進(jìn)行開采，因此它的采出率是非常低的，但是對其應(yīng)用了混采工作面之后，無論是礦井資源還是采區(qū)的采出率，都得到了較大的提高。

在本次混采工作面中，它比那些不正規(guī)、不科學(xué)的采煤方法，在邊角煤回采這項中就多采出了23.9萬t煤，其采出率較過去提高了29.9%。

6.2 關(guān)于經(jīng)濟(jì)效益的分析

從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，采用混合開采技術(shù)之后，其回采儲量達(dá)到了39.2萬噸，創(chuàng)造的增加產(chǎn)值約為11760萬元；除此之外，循環(huán)產(chǎn)量與工作面的單產(chǎn)量，分別提高了51%與40%，而萬噸煤的掘進(jìn)率與噸煤的單耗分別降低了51%與38%，并且還將工作面的回采期足足延長了4個月之久，可見其具有的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

6.3 關(guān)于社會效益的分析

將綜放與綜采結(jié)合起來的混合開采技術(shù)，應(yīng)用于相應(yīng)條件下的煤礦開采中，不但極大地提高了采區(qū)與礦井資源的采出率，同時還對采掘銜接等問題起到了緩解的作用，使礦井自身的服務(wù)年限得到了較大的延長，可見其社會效益是非常明顯的。

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